航空發(fā)動機(jī)單機(jī)技術(shù)狀態(tài)壽命控制及應(yīng)用

武寶川

摘 ?要：航空發(fā)動機(jī)是我國航空制造非常重要的一部分，作為航空運(yùn)輸?shù)膭恿驮搭^發(fā)動機(jī)單機(jī)狀態(tài)壽命控制能夠提高整體構(gòu)造的安全性。下面文章就對航空發(fā)動機(jī)單機(jī)技術(shù)狀態(tài)壽命控制展開探討。

關(guān)鍵詞：發(fā)動機(jī);單機(jī)技術(shù);技術(shù)狀態(tài);壽命控制

1引言

在航空發(fā)動機(jī)技術(shù)上，國外的技術(shù)封鎖，更是阻礙了我國航空飛機(jī)的發(fā)展步伐。但是，越是封鎖就越需要突破，我國多位科學(xué)家通過多年研究，從無到有，成功制作出屬于我國的航空發(fā)動機(jī)。不過，取得成就并不意味著停下發(fā)展步伐，仍要不斷提高飛機(jī)發(fā)動機(jī)的耐久性、可靠性，進(jìn)一步提高中國在世界上的地位。

2cfm56-7B發(fā)動機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀

一是該型發(fā)動機(jī)自設(shè)計定型以來，初期使用過程中逐漸暴露了多項設(shè)計和制造缺陷，在使用中逐步改進(jìn)設(shè)計，不同批次的發(fā)動機(jī)技術(shù)狀態(tài)變化較大。據(jù)統(tǒng)計，目前該型發(fā)動機(jī)已貫徹的技術(shù)狀態(tài)、通知通報、技術(shù)更改、技術(shù)決定等文件數(shù)量龐大，單臺技術(shù)狀態(tài)更為復(fù)雜。二是質(zhì)量控制點識別仍需不斷動態(tài)改進(jìn)。工廠修理該型發(fā)動機(jī)時間較短，且其結(jié)構(gòu)仍在不斷改進(jìn)，質(zhì)量控制點也在隨之變動更新。因此，對該型發(fā)動機(jī)質(zhì)量控制點的識別還需進(jìn)行補(bǔ)充、改進(jìn)和固化。以往適用于發(fā)動機(jī)技術(shù)狀態(tài)控制的方法與前蘇聯(lián)維修“操作者-檢驗者”的質(zhì)量管控手段在實踐中已不能很好地適應(yīng)該型發(fā)動機(jī)的質(zhì)量管控，無法有效解決技術(shù)狀態(tài)復(fù)雜、單臺差異大和質(zhì)量控制點識別不完善等問題。

3航空發(fā)動機(jī)單機(jī)技術(shù)狀態(tài)壽命控制的影響因素

航空發(fā)動機(jī)使用壽命控制，一直沿用發(fā)動機(jī)工作小時為壽命單的機(jī)群定時翻修壽命管理體系，即同類發(fā)動機(jī)均以統(tǒng)一的工作小時為限作為控制壽命的標(biāo)準(zhǔn)。它存在以下弊端：一是發(fā)動機(jī)工作小時數(shù)并不能真實反映發(fā)動機(jī)壽命消耗的本質(zhì)。實際上，發(fā)動機(jī)壽命消耗主要取決于發(fā)動機(jī)在大負(fù)荷狀態(tài)下的工作時間和工作循環(huán)（油門桿動作），即取決于發(fā)動機(jī)的實際用法;二是發(fā)動機(jī)個體之間在載荷強(qiáng)度上存在較大的使用差異，若按統(tǒng)一的小時壽命進(jìn)行翻修管理，則使用負(fù)荷較小的發(fā)動機(jī)的繼續(xù)使用潛力將被浪費(fèi)，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)上高額付出，而使用載荷較大的發(fā)動機(jī)則易發(fā)生飛行安全事故[1]。

4航空發(fā)動機(jī)單機(jī)技術(shù)狀態(tài)壽命控制應(yīng)用

4.1完善飛機(jī)發(fā)動機(jī)的設(shè)計

在發(fā)動機(jī)設(shè)計中，結(jié)構(gòu)的精確協(xié)調(diào)，能夠保障發(fā)動機(jī)的耐久性與可靠性。飛機(jī)發(fā)動機(jī)主要包含五個部分：進(jìn)氣道，燃燒室，壓力機(jī)，渦輪，尾噴管，在發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計人應(yīng)依照飛機(jī)的具體需求，合理設(shè)置上述五個部分，保障發(fā)動機(jī)各部分和諧統(tǒng)一的同時，盡可能降低發(fā)動機(jī)重量，減小發(fā)動機(jī)尺寸，以此降低發(fā)動機(jī)的能耗，減小發(fā)動機(jī)的部件負(fù)擔(dān)，提高發(fā)動機(jī)的耐久性。在發(fā)動機(jī)設(shè)計中，科學(xué)分配荷載與應(yīng)力，是設(shè)計重點。在飛機(jī)發(fā)動機(jī)運(yùn)行階段，發(fā)動機(jī)會釋放大量熱能、動能，若設(shè)計者忽視了負(fù)荷應(yīng)力的分化，極易導(dǎo)致發(fā)動機(jī)的局部溫度超過發(fā)動機(jī)承受范圍，影響發(fā)動機(jī)的壽命與質(zhì)量。對此，計算發(fā)動機(jī)的承受能力、發(fā)動機(jī)所釋放的熱量與動能大小，對發(fā)動機(jī)的負(fù)荷應(yīng)合理分配，全面保障發(fā)動機(jī)的正常運(yùn)行。另外，在發(fā)動機(jī)設(shè)計中，相關(guān)人員也應(yīng)將轉(zhuǎn)子卡頓、葉片分離等特殊情況考慮其中，對內(nèi)部符合的壓力制定應(yīng)急分化策略，保障發(fā)動機(jī)在故障狀態(tài)下也能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，提高飛機(jī)的安全性。

4.2合理選擇發(fā)動機(jī)材料

由于復(fù)合材料具有質(zhì)量輕、較高的比強(qiáng)度和比模量、較好的延展性、抗腐蝕、隔熱、隔音、減振、耐高（低）溫、耐燒蝕、透電磁波，吸波隱蔽性、可設(shè)計性、制備的靈活性等特點，所以是制造飛機(jī)、火箭等航空航天飛行器的理想材料。比如：和樹脂基復(fù)合材料相比，金屬基復(fù)合材料具有良好的韌性，不吸潮，能夠耐比較高的溫度。碳化硅纖維增強(qiáng)鈦合金基體復(fù)合材料可用來制造壓氣機(jī)葉片。碳纖維或氧化鋁纖維增強(qiáng)鎂或鎂合金基體復(fù)合材料可用來制造渦輪風(fēng)扇葉片，鎳鉻鋁銥纖維增強(qiáng)鎳基合金基體復(fù)合材料可用來制造渦輪及壓氣機(jī)用的密封元件。金屬基復(fù)合材料中，作為無機(jī)增強(qiáng)纖維的SIC等材料對刀具的磨損較大，同時增強(qiáng)纖維和基體金屬之間容易發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生脆性相。因此需要在加工的過程中減小切削力，這就要求刀具的鋒利程度和耐磨性更高。

4.3單機(jī)技術(shù)狀態(tài)控制

為解決該型發(fā)動機(jī)維修個體差異大、故障多樣、技術(shù)狀態(tài)復(fù)雜等問題，實行“以故檢為中心”的修理模式，建立了“發(fā)動機(jī)故檢中心”和“單元體故檢中心”，由系統(tǒng)工程師帶頭，對發(fā)動機(jī)進(jìn)行全面故檢和技術(shù)狀態(tài)識別，確認(rèn)需要貫徹控制的項目，制定單機(jī)技術(shù)檔案，根據(jù)故檢情況制定發(fā)動機(jī)差異化個體修理方案。為使單機(jī)技術(shù)狀態(tài)控制全面有效落地，按照“部件保證、整體評估、前置控制、層層把關(guān)、規(guī)范管理、持續(xù)改進(jìn)”的原則開展放行管理，技術(shù)人員對每臺發(fā)動機(jī)部件的故檢情況以及主要故障修復(fù)情況進(jìn)行確認(rèn)，確保修理工作滿足要求后再簽字放行;檢驗人員在產(chǎn)品移交到下個工序前，組織操作人員對產(chǎn)品進(jìn)行再次確認(rèn)并填寫項目檢查卡，產(chǎn)品方可交付傳裝、總裝工序。在產(chǎn)品裝配前后、總體裝配前后、油封裝箱之前等關(guān)鍵工序設(shè)置關(guān)口，由指定人員把關(guān)確認(rèn)，盡早發(fā)現(xiàn)和杜絕問題，盡可能降低質(zhì)量成本[2]。

4.4保障發(fā)動機(jī)各部件的質(zhì)量

在發(fā)動機(jī)設(shè)計中，零部件作為構(gòu)成發(fā)動機(jī)的根本，其質(zhì)量直接影響著整個發(fā)動機(jī)的可靠性。古語有云，牽一發(fā)而動全身，放在發(fā)動機(jī)上依然適用。對此，工作人員應(yīng)重視發(fā)動機(jī)的零部件設(shè)計與制造，即使是微小、用處看似不大的零部件，也應(yīng)保障其尺寸標(biāo)準(zhǔn)精良、與設(shè)計相符，保障每個零部件的質(zhì)量，提高發(fā)動機(jī)的整體質(zhì)量。據(jù)悉，在發(fā)動機(jī)運(yùn)行中，17%的故障來自于加工制造過程，43%的故障來自于結(jié)構(gòu)設(shè)計過程，25.1%的故障來自于加工過程。對此，在航空發(fā)動機(jī)制造中，保障發(fā)動機(jī)零部件的高質(zhì)量，對提高發(fā)動機(jī)的耐久與可靠性，非常重要。

5 結(jié)語

綜上所述，單機(jī)技術(shù)狀態(tài)控制及放行管理解決了技術(shù)狀態(tài)復(fù)雜和質(zhì)量控制點識別不全面的問題，在確保發(fā)動機(jī)修理交付產(chǎn)品的技術(shù)狀態(tài)統(tǒng)一達(dá)標(biāo)、不遺漏通知通報的同時，提升了產(chǎn)品質(zhì)量，降低了錯漏裝等故障率，壓縮了修理周期，初步取得了一定成果，能夠有助于我國航空發(fā)動機(jī)整體運(yùn)行水平的提高。

參考文獻(xiàn)

[1] ?梁艷勤.民機(jī)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)修理容限與修理后適航符合性驗證研究[D].上海：上海交通大學(xué)，2017.

[2] ?王遠(yuǎn)達(dá)，梁水勝，王宏偉.飛機(jī)結(jié)構(gòu)的耐久性與損傷容限設(shè)計[J].飛機(jī)設(shè)計，2015（1）：37-43.