热障涂层在飞机APU中的应用、失效形式与维护方法

作者：王璐璐; 刘延宽^*; 王志平; 许婧; 费宇杰

来源：表面技术, 2022, 51(06): 170-203.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.06.014

• 辅助动力装置
• 热端部件
• 热障涂层
• 失效分析
• 维护方法

飞机辅助动力装置（Auxiliary Power Unit,APU）是当前主流民用飞机上必不可少的部件，而热障涂层在APU中的应用能够减少发动机油耗、提升效率、延长热端部件的使用寿命。首先概述了飞机辅助动力装置的结构和工作原理，以及热障涂层的材料及结构体系。其次归纳了飞机APU常见热端部件中热障涂层的制备技术及应用特点，主要对大气等离子（AirPlasmaSpraying,APS）和电子束物理气相沉积（Electron–Beam Physical Vapor Deposition,EB–PVD）等2种热障涂层进行了论述。在此基础上，重点综述了热障涂层在民用飞机APU中的典型失效形式，包括高温氧化失效、烧结失效、CMAS腐蚀、颗粒物冲击等，同时结合热障涂层热生长氧化物（Thermally Grown Oxide,TGO）生长、应变能释放、蠕变与疲劳、颗粒物沉积、外来物损伤等行为，对以上失效形式的失效机理进行了重点论述；分别从微观结构观察、断裂力学参数计算、有限元建模等方面详细阐述了飞机APU热障涂层的失效分析手段与方法。最后结合航空公司的实际运营情况对提升APU使用寿命和系统可靠性给出了基于热障涂层的维护建议和预防措施。

• 单位
  中国民航大学; 沈阳工业大学