航空燃氣渦輪發動機標準件數據庫的構建與應用

沈麗娟 崔薇薇

（中國航發沈陽發動機設計研究所，遼寧 沈陽 110015）

航空燃氣渦輪發動機標準件數據庫的構建與應用

沈麗娟 崔薇薇

（中國航發沈陽發動機設計研究所，遼寧 沈陽 110015）

介紹了以航空燃氣渦輪發動機型號應用的小零件資源為基礎，進行積累、整合和創新，將成熟程度和通用程度高的小零件提升為標準件，同時組織標準件數據庫的開發，即建立小零件CBB資源庫推廣應用，探索出了適合航空燃氣渦輪發動機型號研制實際的小零件發展思路，即設計小零件－選用標準件－標準件CBB，有利于提高小零件的標準化水平和航空燃氣渦輪發動機的標準化程度。

燃氣輪發動機；標準件；數據庫

航空燃氣渦輪發動機的研制總要求和標準化大綱中都對發動機要達到的標準化程度提出了要求，標準化程度一般用“標準化系數”來表征，而影響發動機標準化程度最大的因素就是標準件應用的比例。因此，要想實現要求的標準化目標，需要最大化的保證發動機標準件的使用比例，實現航空燃氣渦輪發動機小零件的標準化設計。

此外，隨著航空燃氣渦輪發動機型號研制工作的深入開展，新型號不斷立項，改進改型系列發展，型號研制中積累的小零件資源越來越多，如何有效地利用已有的小零件資源，提高通用性和重用率，以CBB（共用基礎模塊）思想為牽引，引導設計模式轉變，推動小零件貨架產品的形成，提高效率、降低風險、保證產品質量、提高產品可靠性，已經是型號研制必須正視和解決的至關重要的問題。

1 航空燃氣渦輪發動機小零件設計與使用現狀及存在問題

國外航空燃氣渦輪發動機小零件從研發、標準、鑒定到合格產品清單（Quali fi ed Products List，QPL）目錄管理，經歷的是一條符合小零件特點的良性發展之路。在航空燃氣渦輪發動機研制過程中已按溫度和強度等級建立了完善的小零件標準體系，標準件成為貨架產品，廣泛在發動機型號研制中采用。例如，CFM56系列發動機研制中采用了大量的AMS、AS、MS等標準，標準件的應用數量高達發動機零件總數的50%以上，發動機整機的標準化程度很高。

目前，在國內的航空燃氣渦輪發動機小零件領域，無論是上級標準還是企業標準都還剛剛起步，尚未形成體系發展的模式，不能支持型號研制選用。國內的航空燃氣渦輪發動機研制中需要應用大約70%的小零件，但適用的標準件不多，實際采用的標準件只占零件總數的10%左右，某發動機各類零件構成比例見圖1，標準件的使用只有11%。

按照目前的圖樣管理制度，大部分小零件按通用件進行設計，由各專業室負責。在實際運行過程中，依托于型號按類別一圖一件進行設計與管理，由于溝通協調不夠，重復設計現象大量存在，造成結構型式、尺寸規格種類繁多，設計技術要素不統一。如：螺栓在頭部型式上有六角頭、花鍵頭、十二角頭、十角頭；螺紋的選擇上有普通螺紋、加強螺紋、英制螺紋；長度上有差0.1mm、0.2mm等的多個系列存在；材料的選擇上也是種類繁多，沒有根據實際應用需求而更經濟性地選擇等。

可見，航空燃氣渦輪發動機小零件的標準化水平不高，急需標準化。

2 航空燃氣渦輪發動機標準件數據庫建立

2.1 總體思路

基于已設計定型/鑒定的航空燃氣渦輪發動機小零件技術水平先進、成熟穩定和被多個型號大量借用的實際情況，結合發動機系列發展和新型號立項研制的需求，開展小零件標準化設計和系列化工作，實現通用件新設計即標準化的模式，主要包含以下幾方面內容：

——分析、研究型號小零件資源：收集、匯總型號小零件資源，在分析研究的基礎上，確定進行標準件標準編制和應用研究的小零件項目；

——制定標準件標準：對所選小零件項目進行歸類、系列化，確定需要編制的標準項目，在優化品種規格，確定技術要求和性能指標之后，編制形成標準件標準；

——建立標準件數據庫：建立方便查詢、易于使用、管理維護規范的標準件數據庫，促進標準件在型號間的共用和推廣。

2.2 技術方案

2.2.1 分析、研究型號小零件資源

針對型號研制中積累的涉及10大類近3 000個圖號的豐富的小零件資源，按照如下原則進行梳理、分析，并確定開展標準研究的小零件項目：

● 經過定型或者型號驗證的成熟的小零件；

● 技術水平先進的小零件；

● 型號內通用性強的小零件；

● 型號間通用性強的小零件。

2.2.2 制定標準件標準

首先，對確定的小零件項目進行分析研究，對小零件的品種、規格進行系列化，確定制定標準的項目。

其次，在確定標準件標準項目的基礎上，開展具體的標準件標準編制。標準件標準的制定考慮如下幾方面原則和要求：

● 保證標準件滿足設計、安裝、使用需求；

● 對標準件品種、規格進行系列化和優化；

● 對標準件的材料進行整合和優化；

● 標準件的技術要求全面、合理；

● 標準件的性能與原設計圖相比不降低；

● 借鑒國外標準先進經驗進行改進迭代，保證先進性；

● 標準的編號易于識別，標準的編寫格式符合規范要求；

● 標準件標準便于查找和使用。

2.2.3 建立標準件數據庫

2.2.3.1 系統架構

構建一套獨立的標準件數據庫管理系統，利用該系統對小零件進行統一管理和維護，并實現標準件數據庫系統與產品管理系統、UGNX軟件的集成。標準件數據庫系統采用C/S架構，系統架構如圖2所示。

其中，數據庫服務器保存標準件數據庫中各類型數據信息，電子倉庫服務器保存與標準件相關的各類型物理文件。

2.2.3.2 系統客戶端

標準件數據庫系統客戶端集成在UGNX軟件中，設計人員在型號設計過程中使用這個客戶端訪問標準件數據庫，在打開標準件數據庫客戶端時，選取適用的標準件并引用到UGNX設計會話中。系統客戶端如圖3所示。

2.2.3.3 系統服務端

標準件數據庫系統服務端為管理人員維護各類型資源數據庫提供應用窗口。在服務端，管理人員能夠進行各類型資源數據庫的創建、添加等維護工作。標準件數據如圖4所示。

3 航空燃氣渦輪發動機標準件資源的應用

與傳統的小零件設計圖樣相比，標準件更強調結構的系列化和技術要求的完整性，更重要的是它脫離了型號的束縛，解決了借用件管理的諸多麻煩，便于管理和推廣應用。這樣一大批零件可以不用重新設計，直接由承制廠提供，并且這些零件在技術上較為成熟，已經具有完整的工藝裝備和工藝文件，從而大大節省設計工作量和生產制造成本，縮短了研制周期，提高產品的繼承性和可靠性。

企業建立的標準件資源已經成功應用于10余個航空燃氣渦輪發動機型號研制，最大限度地避免了小零件的重復設計，極大地提高了小零件的標準化水平以及發動機的標準化程度，降低了研制成本，提高了設計效率和發動機的質量。并且，標準件資源逐步推廣應用于大函道比發動機、高推重比先進預研發動機及核心機、燃氣輪機等型號/項目。

4 結論

以企業標準的形式代替單個小零件圖紙，在滿足設計、安裝、使用需求，保證性能不降低、材料優化、技術要求全面合理的基礎上，實現了小零件品種的優化設計及規格的系列化設計。同時，結合信息化技術手段，將標準件標準與資源數據庫緊密結合，以建立標準件CBB為目標，開發了標準件數據庫，并實現了標準件數據庫與產品數據管理系統和UGNX軟件的緊密集成，便于在發動機研制過程中進行標準件的查詢和調用。通過在發動機上使用企業標準件，使小零件設計脫離發動機型號，實現了設計小零件到選用標準件的重大轉變，探索出了適合航空燃氣渦輪發動機型號研制實際的小零件發展思路，即設計小零件——選用標準件——標準件CBB。

（編輯：勞邊）

V240.2

C

1003-6660（2017）01-0048-03

10.13237/j.cnki.asq.2017.01.012

[收修訂稿日期] 2016-09-24