某型航空发动机在外场使用过程中,材料为1Cr18Ni9Ti的空气管经常在钎焊圆根区出现断裂故障。以这种多发故障为研究对象,从减小空气管应力和振动的角度出发,对空气管进行结构优化研究,主要内容如下:(1)观察失效空气管断口的宏观、微观形貌,并对空气管进行化学成分分析和强度校核计算,确定了空气管路断裂的性质和原因,即空气管的断裂性质为疲劳断裂,且疲劳扩展应力较小。(2)采用UG建模,并使用ANSYS有限元分析的方法对空气管路进行振动模态分析和谐响应计算,得到其固有振动频率以及应力分布图,通过仿真计算和综合分析,提出了“Ω”形为最优化结构。(3)将优化后的空气管路安装在整机发动机上,采用敲击法获得管路固有频率,并在台架试车中进行动应力测量,试验结论与仿真分析结论一致,得出改进管路在避免断裂故障方面的有效性。(4)新结构管路通过发动机全寿命和加速模拟试验和考核,最终确立优化后的空气管路可以投入批产发动机中使用。研究结果表明:新设计优化的“Ω”形空气管路具有最大应力小和应力水平稳定的优点,应用于批产发动机后有效降低乃至消除了管路疲劳断裂故障,为飞行安全提供了有力的保障。