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航空發(fā)動(dòng)機(jī)論文:航空發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)度計(jì)算多媒體教學(xué)論文

一、多媒體教學(xué)之優(yōu)勢(shì)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)度計(jì)算作為專(zhuān)業(yè)必修課，從航空發(fā)動(dòng)機(jī)中抽象出葉片、盤(pán)等結(jié)構(gòu)，建立模型，開(kāi)展結(jié)構(gòu)的應(yīng)力計(jì)算和強(qiáng)度分析，較為艱澀、枯燥，采用傳統(tǒng)的板書(shū)教學(xué)模式，教師對(duì)于說(shuō)明復(fù)雜的零部件結(jié)構(gòu)和受載形式往往力不從心，此外，傳統(tǒng)的教學(xué)方法還受到課堂板書(shū)時(shí)間、教學(xué)語(yǔ)言、課堂紀(jì)律等不利因素影響，從而影響學(xué)生聽(tīng)課的積極性，教學(xué)的進(jìn)度和教學(xué)的質(zhì)量。與板書(shū)教學(xué)相比，教師使用多媒體課件時(shí)，學(xué)生往往會(huì)表現(xiàn)出較大的興趣。據(jù)有關(guān)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，同樣的內(nèi)容，視聽(tīng)結(jié)合記憶效果比只憑看提高40%，多媒體教學(xué)正是實(shí)現(xiàn)視聽(tīng)結(jié)合的有效手段。因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)度計(jì)算的教學(xué)過(guò)程中，采取多媒體輔助教學(xué)可以達(dá)到提高教學(xué)效率、吸引學(xué)生專(zhuān)注度、加深學(xué)生理解力等積極的作用。多媒體教學(xué)是指通過(guò)計(jì)算機(jī)把多媒體的符號(hào)、文字、公式、圖像、聲音、動(dòng)畫(huà)等各個(gè)要素按教學(xué)要求進(jìn)行有機(jī)組合，并采用投影屏幕的形式顯示出來(lái)，結(jié)合教師的講解和引導(dǎo)達(dá)到合理教學(xué)過(guò)程的目的。多媒體教案與傳統(tǒng)書(shū)面教案相比，更加美觀(guān)、生動(dòng)。對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)度計(jì)算這類(lèi)具有內(nèi)容抽象而又復(fù)雜的課程，具有明顯的教學(xué)效果。多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)方式相比具有以下優(yōu)點(diǎn)。

1.多媒體教學(xué)具有生動(dòng)、形象、具體可感的特點(diǎn)，可以解決板書(shū)不易表達(dá)的內(nèi)容，抽象問(wèn)題直觀(guān)化，創(chuàng)建生動(dòng)的表象。

2.多媒體教學(xué)集聲音、影響、圖片、文字、動(dòng)畫(huà)于一體，能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的感官系統(tǒng)，極大提高學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)興趣和專(zhuān)注度，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，活躍課堂氣氛。

3.多媒體教學(xué)具有知識(shí)容量大、信息量多等特點(diǎn)，提高單位時(shí)間授課信息量，有利于學(xué)生拓寬知識(shí)視野。

4.多媒體教學(xué)事先組織好的教學(xué)內(nèi)容，有利于節(jié)約教師板書(shū)時(shí)間，使得教師更加靈活地控制教學(xué)節(jié)奏、設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程、提高教學(xué)效率，同時(shí)降低教師上課的強(qiáng)度，避免重復(fù)板書(shū)這種機(jī)械的體力勞動(dòng)。

二、多媒體教學(xué)的注意事項(xiàng)

隨著微機(jī)和多媒體技術(shù)的發(fā)展和普及，多媒體教學(xué)正逐步取代傳統(tǒng)的教學(xué)方式，有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示高等教育80%以上的老師已經(jīng)視多媒體為必不可少的教學(xué)工具。然而，多媒體教學(xué)只是一種教學(xué)手段，如何合理地使用多媒體技術(shù)提高教學(xué)質(zhì)量一直是眾多教師所關(guān)注的重點(diǎn)。

（一）多媒體教學(xué)具有眾多優(yōu)勢(shì)，但是使用不當(dāng)，會(huì)存在以下問(wèn)題

1.教師過(guò)多依賴(lài)多媒體教件，照本宣科，忽略課前備課，對(duì)講課內(nèi)容不熟悉。多媒體課件中已經(jīng)事先設(shè)計(jì)好講課的文字、圖片和公式等內(nèi)容，容易導(dǎo)致教師輕視課前備課，導(dǎo)致在課堂上對(duì)所講授內(nèi)容不熟悉。

2.采用他人多媒體課件，生搬硬套，缺少教師作為教學(xué)主體對(duì)課程的思考?，F(xiàn)在多數(shù)課程都采用了多媒體課件，教師也可能通過(guò)很多途徑獲得相關(guān)課程的多媒體課件，直接使用他人課件就可能導(dǎo)致教師缺乏對(duì)所授課程的積極思考和講課方式的精心設(shè)計(jì)。

3.多媒體教件成為教師講解演示的工具，缺少師生之間的互動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致學(xué)生過(guò)于被動(dòng)地接受知識(shí)，甚至缺乏學(xué)習(xí)的興趣。

4.多媒體教件華而不實(shí)，分散學(xué)生注意力。多媒體教件可以穿插聲音、影像、圖片，建立一個(gè)豐富多彩的立體課堂。但是，多媒體教件也同時(shí)可能存在過(guò)度使用聲、光、影，從而沖淡教學(xué)的主要內(nèi)容，同時(shí)分散同學(xué)的注意力。

5.多媒體教件的優(yōu)點(diǎn)之一是知識(shí)容量大、信息量多，然而使用不當(dāng)也會(huì)使得這一優(yōu)點(diǎn)變成缺點(diǎn)。單頁(yè)信息量大，重點(diǎn)不突出，也可能導(dǎo)致授課速度過(guò)快的缺點(diǎn)。

（二）教師在多媒體教學(xué)的過(guò)程中，有必要注意以下幾點(diǎn)，才能更好地發(fā)揮多媒體教學(xué)的優(yōu)勢(shì)

1.使用多媒體課件，應(yīng)在課前對(duì)多媒體課件和教材充分熟悉，對(duì)內(nèi)容了然于胸，并合理板書(shū)，引起學(xué)生積極性，發(fā)揮教師在教學(xué)過(guò)程中的主導(dǎo)作用。

2.多媒體課件中，注意課程內(nèi)容的貫穿和表達(dá)。多媒體課件的內(nèi)容安排要站在學(xué)生的角度來(lái)思考，每幅畫(huà)面的出現(xiàn)要符合學(xué)生的學(xué)習(xí)思維習(xí)慣。如：逐條顯示畫(huà)面的信息，做好前后承接，圖形配以一定的關(guān)鍵文字進(jìn)行說(shuō)明，公式的推導(dǎo)要像寫(xiě)板書(shū)一樣逐條出現(xiàn)。

3.教師和學(xué)生同為主體，互動(dòng)教學(xué)。避免教師在上面不停地講，學(xué)生在下面沉默地聽(tīng)。在多媒體課件設(shè)計(jì)過(guò)程中，要實(shí)現(xiàn)分步提示，要適時(shí)地拋出問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生跟著教師的思路走，引導(dǎo)和指導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，對(duì)學(xué)生的疑難問(wèn)題及時(shí)反饋、及時(shí)解決。

4.畫(huà)面簡(jiǎn)潔，只顯示相關(guān)信息。要重視心理學(xué)中的有意注意和無(wú)意注意規(guī)律，減少在課件中與教學(xué)內(nèi)容無(wú)關(guān)系的圖像、音樂(lè)、動(dòng)畫(huà)等，否則會(huì)使學(xué)生把更多的無(wú)意注意放在畫(huà)面和音樂(lè)上，無(wú)法專(zhuān)心于真正需要他們關(guān)注的教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)效果大打折扣。因此，不要在多媒體課件上使用不必要的圖像或動(dòng)畫(huà)裝飾。

5.課件上的信息要簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確、明了，突出重點(diǎn)，避免把整段文字搬上屏幕，導(dǎo)致學(xué)生來(lái)不及看，引起厭煩情緒。講課注意節(jié)奏，快慢結(jié)合，對(duì)于內(nèi)容簡(jiǎn)單的要加快節(jié)奏，重點(diǎn)、難點(diǎn)要慢講，從而加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解與消化。由此可見(jiàn)，雖然多媒體教學(xué)有著傳統(tǒng)教學(xué)不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，合理運(yùn)用多媒體手段可以提高教學(xué)效果，但是多媒體教學(xué)并非是改善教學(xué)效果的唯一途徑和手段，不能因?yàn)槠鋬?yōu)點(diǎn)而完全拋棄板書(shū)等傳統(tǒng)教學(xué)手段。更為理智的做法是針對(duì)不同的教學(xué)內(nèi)容，采取與之相應(yīng)的教學(xué)手段，綜合利用各種教學(xué)方式，取長(zhǎng)補(bǔ)短，相輔相成，從而達(dá)到提高教學(xué)效果的最終目的。

三、《航空發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)度計(jì)算》課程中多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合

雖然多媒體教學(xué)具有傳統(tǒng)教學(xué)所不具備的種種優(yōu)點(diǎn)，但是多媒體也存在著不少弊端。在教學(xué)過(guò)程中，不能獨(dú)重多媒體，應(yīng)該根據(jù)課程的類(lèi)型、章節(jié)的內(nèi)容，選擇合適的教學(xué)方法，將傳統(tǒng)教學(xué)方法和多媒體教學(xué)方法有機(jī)地融合起來(lái)，揚(yáng)長(zhǎng)避短，達(dá)到更好的教學(xué)效果。航空發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)度計(jì)算這門(mén)課程，具有理論性、實(shí)踐性、綜合性都很強(qiáng)的特點(diǎn)，由于研究對(duì)象結(jié)構(gòu)、載荷復(fù)雜，力學(xué)分析概念抽象，公式推導(dǎo)繁復(fù)復(fù)雜，如果只是依靠多媒體教學(xué)方法，向?qū)W生“填鴨式”地傳授知識(shí)，而不注重學(xué)生的反映和接受程度，導(dǎo)致學(xué)生感受不到刺激和興奮，不利于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此，針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)度計(jì)算這門(mén)課程，從具體的發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)抽象到計(jì)算模型時(shí)，就應(yīng)該充分發(fā)揮多媒體教學(xué)方式的長(zhǎng)處，給出足夠的實(shí)際結(jié)構(gòu)圖片資料，加深學(xué)生對(duì)實(shí)際結(jié)構(gòu)的理解，以便于下一步建立計(jì)算模型。建立計(jì)算模型之后，具體的計(jì)算公式的推導(dǎo)，可以采取多媒體課件分步驟展示的方法，按推導(dǎo)步驟依次展示推導(dǎo)過(guò)程。在公式推導(dǎo)的過(guò)程中，教師可以根據(jù)學(xué)生在課堂中接受情況進(jìn)行板書(shū)輔助，以加深學(xué)生的印象，促進(jìn)理解。同時(shí)，在教學(xué)過(guò)程中教師在使用多媒體教學(xué)過(guò)程中有時(shí)會(huì)突然而至的靈感，卻往往無(wú)法立刻加到多媒體課件中，這時(shí)板書(shū)就能起到很好的輔助作用，而且在板書(shū)的過(guò)程中，教師往往能夠帶領(lǐng)學(xué)生一起思考，起到多媒體課件難以達(dá)到的效果。在進(jìn)行板書(shū)的過(guò)程中，要充分提高板書(shū)表現(xiàn)的藝術(shù)性，從而調(diào)動(dòng)學(xué)生的視覺(jué)和思維興趣，比如主要板書(shū)顏色的選擇，注意多選擇鮮艷的顏色，更能吸引學(xué)生的注意力；在色彩搭配上也可以進(jìn)行選擇，做到重要內(nèi)容和次要內(nèi)容顏色不同，概念和應(yīng)用不同。其次，字跡清晰，現(xiàn)在很多老師經(jīng)常提筆忘字，而且字跡潦草，自然不能吸引學(xué)生；最后，板書(shū)時(shí)要做到圖表、字符規(guī)范，這樣才能起到教師的表率作用。在強(qiáng)度分析結(jié)果的講解過(guò)程中，涉及到結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布、變形和破壞過(guò)程的講解，則應(yīng)充分發(fā)揮多媒體教學(xué)的長(zhǎng)處，采用圖片和動(dòng)畫(huà)等手段，實(shí)現(xiàn)圖文并茂的演示和講解，加深學(xué)生的印象，形成較為深刻的直觀(guān)認(rèn)識(shí)。

作者:徐穎單位:南京航空航天大學(xué)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)論文:航空發(fā)動(dòng)機(jī)喘振問(wèn)題思考

《航空精密制造技術(shù)》2017年第1期

【摘要】航空發(fā)動(dòng)機(jī)喘振是一種特殊情況，對(duì)飛機(jī)的正常飛行危害性極大。因此，需要加強(qiáng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)喘振問(wèn)題的分析研究，尋求合理的解決對(duì)策排除故障。本文主要分析喘振對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能帶來(lái)的影響，從多種角度來(lái)探究發(fā)動(dòng)機(jī)喘振現(xiàn)象出現(xiàn)的主要原因，可能對(duì)飛機(jī)帶來(lái)的影響和危害，通過(guò)提升發(fā)動(dòng)機(jī)喘振監(jiān)控，盡可能避免喘振現(xiàn)象出現(xiàn)，確保發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】航空;發(fā)動(dòng)機(jī);喘振;氣流分離

喘振是一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)在使用中較為特殊的情況，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)嚴(yán)重偏離設(shè)計(jì)工作狀態(tài)，壓氣機(jī)前后流通能力不匹配時(shí)就會(huì)出現(xiàn)葉片邊界的流動(dòng)分離現(xiàn)象，甚至轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)失速直至喘振狀態(tài)。壓氣機(jī)存在兩種形式的失速:一種為單個(gè)葉片失速，另一種為旋轉(zhuǎn)失速。最常見(jiàn)的是旋轉(zhuǎn)失速，這種失速由某些只包含少量葉片失速槽道形成的區(qū)域組成，并且沿著轉(zhuǎn)子的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)方向以小于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)。軸流壓氣機(jī)發(fā)生旋轉(zhuǎn)失速之前往往先出現(xiàn)轉(zhuǎn)子葉尖失速。失速可以是突發(fā)的，也可以是漸進(jìn)的，可以有多個(gè)失速氣團(tuán)，這些氣團(tuán)可能覆蓋部分或全部葉高，而且一個(gè)失速氣團(tuán)可能覆蓋多個(gè)葉片。喘振就是全部壓縮系統(tǒng)不穩(wěn)定并且在此期間通過(guò)整個(gè)壓氣機(jī)的平均流量發(fā)生脈動(dòng)的流動(dòng)狀態(tài)。喘振這種特殊情況的出現(xiàn)，表明發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)發(fā)生波動(dòng)，氣流時(shí)斷時(shí)續(xù)，內(nèi)部壓力明顯增加。如果飛機(jī)在正常飛行中，發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)喘振現(xiàn)象，燃?xì)鉁囟妊杆偕?，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，嚴(yán)重情況下可能導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。

1喘振機(jī)理分析

對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)喘振的研究是通過(guò)在發(fā)動(dòng)機(jī)上安裝傳感器，來(lái)獲取發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的相關(guān)信號(hào)，并分析信號(hào)的特征參數(shù)，判斷發(fā)動(dòng)機(jī)是否發(fā)生喘振。通常選取風(fēng)扇及壓氣機(jī)出口總壓作為喘振檢測(cè)的征兆信號(hào)。當(dāng)風(fēng)扇發(fā)生喘振時(shí)，風(fēng)扇出口和壓氣機(jī)出口總壓下降，排氣溫度急劇上升，推力迅速下降，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降。當(dāng)壓氣機(jī)發(fā)生喘振時(shí)，風(fēng)扇出口總壓上升，壓氣機(jī)出口總壓下降。由于喘振特征明顯，通常采用限制值判斷對(duì)喘振進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)控，將轉(zhuǎn)速、各傳感器測(cè)點(diǎn)脈動(dòng)壓力值實(shí)時(shí)錄入相應(yīng)軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)喘振的快速有效判斷。

2發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定性研究

當(dāng)前在發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中，關(guān)于喘振的研究主要集中在喘振裕度和流場(chǎng)研究中，其中喘振裕度是對(duì)喘振發(fā)生可能性的衡量標(biāo)準(zhǔn)，是影響發(fā)動(dòng)機(jī)能否穩(wěn)定工作的關(guān)鍵因素。在設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)工作中的指導(dǎo)思想則是通過(guò)合理的設(shè)計(jì)來(lái)提高喘振裕度。通過(guò)計(jì)算流體力學(xué)方法研究可調(diào)靜子葉片對(duì)壓氣機(jī)部分轉(zhuǎn)速下喘振裕度的影響，選取最優(yōu)可調(diào)靜子葉片安裝角，使喘振裕度最大化。

3喘振預(yù)防措施

為避免喘振現(xiàn)象發(fā)生，應(yīng)做好防喘和消喘工作。防喘最常用的方法有壓氣機(jī)放氣和可調(diào)進(jìn)口導(dǎo)葉。自噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)問(wèn)世以來(lái)，壓氣機(jī)放氣一直是在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)和加速期間避免發(fā)生喘振的最經(jīng)常采用的辦法。放氣位置可設(shè)在壓氣機(jī)出口或在中間級(jí)的位置?？烧{(diào)進(jìn)口導(dǎo)葉通過(guò)減小進(jìn)氣攻角使喘振線(xiàn)移動(dòng)，在低攻角下喘振發(fā)生于較低的流量系數(shù)值。其他防喘方法還有可調(diào)靜子及改變轉(zhuǎn)子葉片的安裝角。消喘系統(tǒng)增加了壓氣機(jī)不穩(wěn)定工作的信號(hào)檢測(cè)裝置，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生喘振時(shí)，綜合調(diào)節(jié)器通過(guò)傳遞來(lái)的電信號(hào)，減小進(jìn)氣道流通面積，切斷主燃燒室的供油，使導(dǎo)流葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，迅速消除喘振。消喘系統(tǒng)在部件實(shí)驗(yàn)上已經(jīng)取得了相當(dāng)大的成功，可以預(yù)見(jiàn)，消喘系統(tǒng)將在發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)試驗(yàn)中廣泛應(yīng)用。

4結(jié)論

航空發(fā)動(dòng)機(jī)喘振是關(guān)系到發(fā)動(dòng)機(jī)能否穩(wěn)定工作的重要因素，嚴(yán)重影響飛行安全，為避免安全事故的出現(xiàn)，應(yīng)著重對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，選擇合理的控制對(duì)策，避免發(fā)動(dòng)機(jī)喘振現(xiàn)象出現(xiàn)。隨著消喘技術(shù)的深入研究和應(yīng)用，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的喘振問(wèn)題將會(huì)得到很好的解決。

作者：劉卓 單位：中國(guó)航發(fā)沈陽(yáng)發(fā)動(dòng)機(jī)研究所

航空發(fā)動(dòng)機(jī)論文:航空發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)研制程序探究

摘要：工作分解結(jié)構(gòu)（WBS）是項(xiàng)目任務(wù)分工、資源配置、進(jìn)度計(jì)劃編制及風(fēng)險(xiǎn)控制等工作開(kāi)展的前提。工作分解結(jié)構(gòu)的形成過(guò)程就是把項(xiàng)目目標(biāo)和任務(wù)分解成較小的、能夠管理的組成部分。文章分析了WBS在航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制中的應(yīng)用，結(jié)合民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)研制流程，定義了WBS分解模型，給出了基于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)的WBS結(jié)構(gòu)表達(dá)，建立了WBS構(gòu)建流程。

關(guān)鍵詞：工作分解結(jié)構(gòu)；航空發(fā)動(dòng)機(jī)；研制流程；信息化；驗(yàn)證機(jī)

工作分解結(jié)構(gòu)是以最終可交付成果為導(dǎo)向的工作目標(biāo)/任務(wù)層級(jí)分解，用于確定項(xiàng)目工作范圍、項(xiàng)目全生命周期內(nèi)所有技術(shù)間的接口關(guān)系以及項(xiàng)目技術(shù)狀態(tài)基線(xiàn)，是項(xiàng)目計(jì)劃、成本、預(yù)算、質(zhì)量、人力資源、溝通和風(fēng)險(xiǎn)分析的基礎(chǔ)。它可以將研制工作分解為一系列相對(duì)獨(dú)立、內(nèi)容單一、易于管控的工作單元，能把各工作單元在研制中的地位與構(gòu)成直觀(guān)地表示出來(lái)，是研制計(jì)劃編制的基礎(chǔ)和依據(jù)。早在20世紀(jì)80年代中期，美國(guó)國(guó)防部就已經(jīng)將WBS應(yīng)用于許多國(guó)防項(xiàng)目上，并成為了項(xiàng)目管理的“標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言”，WBS可以說(shuō)是工程項(xiàng)目管理的起點(diǎn)，在復(fù)雜產(chǎn)品研制中得到了廣泛的應(yīng)用。2016年，國(guó)家十三五規(guī)劃將航空發(fā)動(dòng)機(jī)列入百大工程之首，這表明國(guó)家對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的重視。劉大響院士說(shuō)，從狹義上講，航空發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)的動(dòng)力裝置；從廣義上講，它也是國(guó)家航空產(chǎn)業(yè)乃至整個(gè)制造業(yè)的助推器。此外，國(guó)際航空動(dòng)力的發(fā)展也對(duì)我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)提出了更高的要求，鑒于航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制的高技術(shù)性、高復(fù)雜性，驗(yàn)證機(jī)研制應(yīng)運(yùn)而生。驗(yàn)證機(jī)指產(chǎn)品在工程研制立項(xiàng)之前，用于驗(yàn)證功能、性能、總體方案可行性、各部件/系統(tǒng)的匹配性以及初步的耐久性和可靠性等而開(kāi)發(fā)的試驗(yàn)研究性發(fā)動(dòng)機(jī)。文章以驗(yàn)證機(jī)研制項(xiàng)目研制工作內(nèi)容為對(duì)象，結(jié)合驗(yàn)證機(jī)研制特點(diǎn)，提出基于PBS的WBS層次關(guān)系分解模型，探索其分解方法、編碼規(guī)則、表達(dá)方式和構(gòu)建流程，并在此基礎(chǔ)上引入信息化手段，這對(duì)于促進(jìn)研制項(xiàng)目科學(xué)高效管理、降低研制風(fēng)險(xiǎn)具有重要意義。

1工作分解結(jié)構(gòu)的作用

工作分解結(jié)構(gòu)是項(xiàng)目管理工作的基礎(chǔ)及核心內(nèi)容，它將項(xiàng)目工作按照一定的邏輯關(guān)系自上而下逐級(jí)分解為工作單元、工作包、工作作業(yè)（活動(dòng)），它清晰地定義了項(xiàng)目工作的全貌，描述了項(xiàng)目工作內(nèi)容，工作分解結(jié)構(gòu)每向下分解一級(jí)就意味著對(duì)項(xiàng)目工作更詳細(xì)的定義。一般當(dāng)工作分解結(jié)構(gòu)分解至工作包層面時(shí)，項(xiàng)目經(jīng)理便可針對(duì)工作包安排進(jìn)度、估算成本和實(shí)施監(jiān)控，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目工作的規(guī)劃、管理和控制。當(dāng)工作分解結(jié)構(gòu)分解至工作作業(yè)（活動(dòng)）層面時(shí)，項(xiàng)目一線(xiàn)人員便可針對(duì)活動(dòng)安排每天的工作事項(xiàng)，可以有計(jì)劃地實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目工作包的執(zhí)行。

2工作分解結(jié)構(gòu)構(gòu)建過(guò)程中的難點(diǎn)

如前所述，工作越向下分解，項(xiàng)目經(jīng)理對(duì)工作的規(guī)劃管理和執(zhí)行控制就越有力，然而，顆粒度過(guò)細(xì)的分解又會(huì)帶來(lái)新的問(wèn)題，它會(huì)造成管理成本的增加、資源利用率低以及工作效率降低。如何合理確定工作分解的顆粒度（即工作包的大?。枪ぷ鞣纸膺^(guò)程中應(yīng)該關(guān)注的重要問(wèn)題。在項(xiàng)目管理過(guò)程中，往往傾向于通過(guò)項(xiàng)目的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)（即里程碑節(jié)點(diǎn)）來(lái)控制整個(gè)研發(fā)過(guò)程，對(duì)交付物的管控也主要是通過(guò)對(duì)各里程碑節(jié)點(diǎn)的交付物進(jìn)行管理，對(duì)項(xiàng)目全生命周期的控制主要體現(xiàn)為對(duì)工作包結(jié)果的管控。而沒(méi)有對(duì)節(jié)點(diǎn)前各工作包之間的輸入輸出關(guān)系進(jìn)行有效管理和控制，往往會(huì)出現(xiàn)項(xiàng)目管理單位對(duì)項(xiàng)目的管控力度不及工作包所屬責(zé)任單位的管控力度的問(wèn)題。這就造成了項(xiàng)目管理過(guò)程中存在各責(zé)任單位僅關(guān)心所屬工作包任務(wù)，各工作包之間的匹配協(xié)調(diào)得不到有效解決，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目全生命周期管理，無(wú)法及時(shí)有效識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而影響整個(gè)項(xiàng)目的進(jìn)程。航空發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)研制屬于大型復(fù)雜項(xiàng)目，國(guó)家投入巨大，國(guó)際上一般采用主承制商—供應(yīng)商管理模式進(jìn)行項(xiàng)目管控，涉及國(guó)內(nèi)外供應(yīng)商眾多，如何通過(guò)工作結(jié)構(gòu)分解實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目全生命周期管理，并有效控制項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)研制項(xiàng)目管理來(lái)說(shuō)具有重大的意義。此外，工作分解存在遺漏、工作分解結(jié)構(gòu)編制無(wú)規(guī)范、編制效率低下也是工作分解結(jié)構(gòu)構(gòu)建過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生的問(wèn)題。文章將結(jié)合驗(yàn)證機(jī)研制流程，針對(duì)如何合理確定工作分解顆粒度和如何通過(guò)工作分解實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目全生命周期管理，淺析工作分解的流程及關(guān)鍵點(diǎn)，并結(jié)合信息化管理，以期更好地發(fā)揮工作分解結(jié)構(gòu)在驗(yàn)證機(jī)研制項(xiàng)目管理中的作用。

3驗(yàn)證機(jī)研制WBS分解及關(guān)鍵點(diǎn)

3.1驗(yàn)證機(jī)研制階段劃分

驗(yàn)證機(jī)研制分為需求分析和定義、概念設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)以及制造和試驗(yàn)驗(yàn)證五個(gè)階段。驗(yàn)證機(jī)研制各階段可以定義為里程碑節(jié)點(diǎn)，各階段交付物即為里程碑節(jié)點(diǎn)交付物。以驗(yàn)證機(jī)設(shè)計(jì)工作為例，各階段的主要交付物可以細(xì)分為需求文檔和設(shè)計(jì)定義文檔兩大類(lèi)。需求文檔體現(xiàn)所有利益相關(guān)方對(duì)驗(yàn)證機(jī)研制項(xiàng)目的需求，可分為內(nèi)部要求和外部要求。內(nèi)部要求主要來(lái)自已有基礎(chǔ)和經(jīng)驗(yàn)以及公司的發(fā)展規(guī)劃等；外部要求主要來(lái)自客戶(hù)（市場(chǎng)）、政府、適航規(guī)章及相關(guān)法律法規(guī)等。設(shè)計(jì)定義文檔是根據(jù)需求文檔進(jìn)行相應(yīng)的科研工作后得到的驗(yàn)證機(jī)各層次上的研制結(jié)果（例如設(shè)計(jì)報(bào)告等）。在各個(gè)階段內(nèi)部，各個(gè)層面上的需求文檔和設(shè)計(jì)定義文檔都需要進(jìn)行對(duì)比，以確定研制結(jié)果能夠滿(mǎn)足各方要求。在各研制階段間，前一個(gè)階段的輸出結(jié)果往往會(huì)對(duì)下一個(gè)階段設(shè)計(jì)工作的開(kāi)展產(chǎn)生影響。

3.2驗(yàn)證機(jī)研制各階段要素及WBS編制流程

驗(yàn)證機(jī)研制程序中明確驗(yàn)證機(jī)各階段要素有關(guān)鍵輸入、工作內(nèi)容和輸出三部分，創(chuàng)建工作分解結(jié)構(gòu)同樣需明確項(xiàng)目的輸入（項(xiàng)目范圍說(shuō)明書(shū)、需求文件和過(guò)程資源）、分解工具與技術(shù)和輸出，經(jīng)比對(duì)分析，建立了驗(yàn)證機(jī)各階段要素同工作分解結(jié)構(gòu)創(chuàng)建所需要素之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在介紹了研制各階段要素同WBS創(chuàng)建要素的關(guān)系之后，現(xiàn)對(duì)WBS創(chuàng)建過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)描述，后通過(guò)各要素之間的關(guān)系映射，分析如何建立基于驗(yàn)證機(jī)研制各階段要素的WBS，以期能完整分解驗(yàn)證機(jī)研制項(xiàng)目各階段任務(wù)。

3.3基于驗(yàn)證機(jī)研制流程（研制各階段要素）的WBS分解結(jié)構(gòu)

復(fù)雜產(chǎn)品的研制一般會(huì)劃分為若干個(gè)具有里程碑意義的研制階段（以驗(yàn)證機(jī)為例，見(jiàn)圖1所劃分的五個(gè)階段），建立以驗(yàn)證機(jī)研制流程為主線(xiàn)、以產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)為輔線(xiàn)的工作分解結(jié)構(gòu)，可以依據(jù)研制階段建立邏輯嚴(yán)密的輸入輸出關(guān)系，從而為計(jì)劃的編制奠定基礎(chǔ)。

3.3.1研制階段—WBS映射矩陣。映射矩陣是對(duì)項(xiàng)目分解形成的工作包在最終WBS中所呈現(xiàn)狀態(tài)（顯示or不顯示）的描述。依據(jù)專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)某個(gè)研制階段的通用活動(dòng)進(jìn)行判斷，確定出該工作包在最終的WBS中是否顯示，呈現(xiàn)狀態(tài)用1和0表示，從而形成研制階段—WBS映射矩陣。這項(xiàng)工作必須由項(xiàng)目管理人員（項(xiàng)目管理單位人員）和設(shè)計(jì)人員（工作包所屬責(zé)任單位人員）共同完成，這樣才能確保每個(gè)研制階段的工作活動(dòng)得到充分確認(rèn)。映射矩陣的形式如表1所示。WBS各工作包之間的關(guān)系主要依靠不同研制階段要素同WBS創(chuàng)建所需要素之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)來(lái)確定，因此建立研制階段的映射矩陣，并在此基礎(chǔ)上借助產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)，就可以通過(guò)映射規(guī)則快速地將WBS建立起來(lái)。

3.3.2驗(yàn)證機(jī)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)模型。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)包含了所有實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能的硬件和軟件，以全環(huán)燃燒室為例，可分為機(jī)匣組件、火焰筒組件、噴嘴組件、點(diǎn)火組件/標(biāo)準(zhǔn)件等部分，各部分又按照零組件進(jìn)行進(jìn)一步分解，最后按工作工序分解至可工作的層面。

3.3.3基于研制階段和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)的工作分解流程：

第一，確定工作分解結(jié)構(gòu)的輸入。（1）確定項(xiàng)目范圍。項(xiàng)目范圍說(shuō)明詳細(xì)描述項(xiàng)目的可交付成果，從研制階段要素同工作分解結(jié)構(gòu)所需要素的對(duì)應(yīng)關(guān)系可以看出，本內(nèi)容即驗(yàn)證機(jī)研制各階段的工作內(nèi)容，以需求分析和定義階段為例，工作內(nèi)容為：針對(duì)客戶(hù)（政府、飛機(jī)制造商和航空公司）對(duì)驗(yàn)證機(jī)以及大型客機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的要求，參考適航規(guī)章和已有基礎(chǔ)、經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合公司能力發(fā)展規(guī)劃，開(kāi)展驗(yàn)證機(jī)研制需求論證工作，提出驗(yàn)證機(jī)的設(shè)計(jì)約束和邊界條件，完成項(xiàng)目建議書(shū)的編制。經(jīng)分析，項(xiàng)目范圍為完成驗(yàn)證機(jī)研制需求論證。（2）明確需求文件，梳理項(xiàng)目資源。需求文件描述各種單一需求如何轉(zhuǎn)化并滿(mǎn)足與項(xiàng)目相關(guān)的業(yè)務(wù)需求。驗(yàn)證機(jī)研制需求分析和定義階段的需求源自客戶(hù)的需求，項(xiàng)目資源指國(guó)家和公司戰(zhàn)略，所以在需求分析和定義階段，分析航空公司需求、民航局適航規(guī)章、國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略及公司發(fā)展規(guī)劃，是明確需求文件，并將其轉(zhuǎn)化為項(xiàng)目業(yè)務(wù)需求的必要手段，從而建立起WBS約束條件。

第二，選擇工作分解形式。工作分解可以根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)采用不同分解形式，比如：可以把項(xiàng)目各研制階段作為分解的第一層；可以把項(xiàng)目主要交付成果作為分解的第一層；也可以按PBS，把產(chǎn)品主要組成部分作為分解的第一層；還可以把子項(xiàng)目作為分解的第一層等。文章結(jié)合驗(yàn)證機(jī)研制特點(diǎn)，將項(xiàng)目研制各階段作為分解的第一層。第二層分解基于研制階段—WBS映射模型分析，確定出在映射矩陣中節(jié)點(diǎn)為1的維度，并在WBS中顯性化。第三層分解基于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)進(jìn)行分解，最后按照各零件不同的設(shè)計(jì)活動(dòng)、加工工序和試驗(yàn)活動(dòng)，完成工作包的下一層分解。當(dāng)將工作包分解至可預(yù)算、可分配、可安排進(jìn)度、可以獨(dú)立完成、有明確的交付物時(shí)即完成了項(xiàng)目的工作結(jié)構(gòu)分解。此外，在工作分解時(shí)，應(yīng)合理控制每個(gè)工作包的顆粒度及各工作包之間顆粒度的均衡。同時(shí)，為確保工作分解沒(méi)有遺漏，在完成工作結(jié)構(gòu)分解之后，應(yīng)通過(guò)把工作分解結(jié)構(gòu)底層的所有工作逐層向上匯總的方式進(jìn)行檢查。最后還應(yīng)檢查各工作包之間的邏輯關(guān)系是否合理。工作分解結(jié)構(gòu)一般可以采用列表式、組織結(jié)構(gòu)圖式、魚(yú)骨圖式等方式，文章采用組織結(jié)構(gòu)圖示進(jìn)行表達(dá)。

第三，獲得工作分解結(jié)構(gòu)的輸出。通過(guò)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行工作分解，將復(fù)雜的項(xiàng)目逐步分解為比較簡(jiǎn)單的過(guò)程（分解至活動(dòng)、作業(yè)），讓原來(lái)不可控的一些事情變得清晰可控，同時(shí)便于分工、計(jì)算經(jīng)費(fèi)、計(jì)劃制定和構(gòu)型管理等，并且還應(yīng)滿(mǎn)足企業(yè)設(shè)備、技術(shù)、人員等資源需求以及項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)渠道、用戶(hù)及市場(chǎng)變化等約束。

4工作分解結(jié)構(gòu)與信息技術(shù)的融合

項(xiàng)目的工作結(jié)構(gòu)分解是項(xiàng)目管理和計(jì)劃制定的基礎(chǔ)，是制定進(jìn)度計(jì)劃、資源需求計(jì)劃、風(fēng)險(xiǎn)管理計(jì)劃及計(jì)劃變更的依據(jù)，同時(shí)也是確定項(xiàng)目技術(shù)狀態(tài)基線(xiàn)的依據(jù)。因此，在復(fù)雜產(chǎn)品項(xiàng)目管理中，引入信息化手段，提高WBS編制效率，通過(guò)管理系統(tǒng)之間的聯(lián)合，實(shí)現(xiàn)信息共享，資源優(yōu)化，提高管理效率。為更好地使得工作分解結(jié)構(gòu)與信息技術(shù)融合，需做到以下三點(diǎn)：（1）建立工作分解結(jié)構(gòu)碼，對(duì)工作分解結(jié)構(gòu)中的每一活動(dòng)用標(biāo)準(zhǔn)化的標(biāo)識(shí)標(biāo)記，通過(guò)標(biāo)識(shí)唯一確定該活動(dòng)在工作分解結(jié)構(gòu)中的位置和隸屬關(guān)系，便于計(jì)算機(jī)對(duì)WBS進(jìn)行識(shí)別和檢索；（2）引入MSProject等工具作為WBS編制輔助手段，采用縮進(jìn)式進(jìn)行編制；（3）對(duì)WBS中各屬性進(jìn)行定義，統(tǒng)一WBS語(yǔ)言。

5結(jié)語(yǔ)

全面、徹底的工作分解結(jié)構(gòu)在復(fù)雜產(chǎn)品研制過(guò)程中具有重要意義。文章基于研制流程，結(jié)合產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)，提出了工作分解結(jié)構(gòu)方法。通過(guò)驗(yàn)證機(jī)各階段要素同工作分解結(jié)構(gòu)創(chuàng)建所需要素關(guān)聯(lián)，研制階段—WBS映射規(guī)則及產(chǎn)品分解結(jié)構(gòu)，描述了WBS建立流程及關(guān)鍵點(diǎn)，并通過(guò)WBS與信息化的融合，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目全生命周期管理，提高了項(xiàng)目管理效率。文中所提到的方法在驗(yàn)證機(jī)研制項(xiàng)目及計(jì)劃管理中得到了應(yīng)用，并取得了良好的效果。

作者：高文杰 單位：中國(guó)航發(fā)商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)有限責(zé)任公司

航空發(fā)動(dòng)機(jī)論文:自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)方面的運(yùn)用

摘要：本文主要介紹了自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)方面的應(yīng)用，以及國(guó)內(nèi)外所涌現(xiàn)的最新理論和最新技術(shù)。自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)是現(xiàn)在各種行業(yè)所必需，應(yīng)用于軍事、工業(yè)等過(guò)程控制的信號(hào)測(cè)量等方面，是高科技軍事現(xiàn)代工業(yè)實(shí)現(xiàn)全面自動(dòng)化的重要基礎(chǔ)，航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷技術(shù)是實(shí)現(xiàn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)視情維修的重要一環(huán)，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用和維護(hù)中起著非常重要的指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)；航空發(fā)動(dòng)機(jī)；狀態(tài)監(jiān)控；故障診斷

0引言

自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)的基本任務(wù)是獲得有用的信息，檢測(cè)流程主要借助測(cè)試儀器、測(cè)試系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)測(cè)試點(diǎn)增加傳感器，從而取得有用的信號(hào)來(lái)求解系統(tǒng)中問(wèn)題。檢測(cè)技術(shù)屬于信息科學(xué)，是信息技術(shù)的支柱。在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中，自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)主要應(yīng)用在狀態(tài)監(jiān)控和故障診斷方面。

1自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)控方面的應(yīng)用

現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)采用先進(jìn)的全權(quán)限數(shù)字電子控制系統(tǒng)，系統(tǒng)采用分段控制的，以控制發(fā)動(dòng)機(jī)不同的工作狀態(tài)，比如起動(dòng)控制器主要控制發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過(guò)程，轉(zhuǎn)速控制器主要使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速保持在油門(mén)桿所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，這就需要扭矩傳感器為其提供信號(hào)；加力控制器控制發(fā)動(dòng)機(jī)的加力接通和加力狀態(tài)，氣壓高度調(diào)節(jié)器根據(jù)飛行高度的變化修正供油量來(lái)保證發(fā)動(dòng)機(jī)不富油。這些控制也都需要傳感器為其提供信號(hào)與信息，各傳感器接替工作，協(xié)同工作。

2自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷方面的應(yīng)用

2.1基于信號(hào)處理的自動(dòng)檢測(cè)方法

基于信號(hào)處理的自動(dòng)檢測(cè)方法主要在故障診斷中使用小波變換分析技術(shù)，主要體現(xiàn)在：運(yùn)用小波變換進(jìn)行信號(hào)分析來(lái)診斷故障，包括脈沖響應(yīng)函數(shù)的小波變換檢測(cè)信號(hào)的突變、利用觀(guān)測(cè)信號(hào)的小波變換進(jìn)行故障診斷、利用脈沖響應(yīng)函數(shù)的小波變換進(jìn)行故障診斷、利用小波變換去噪，提取故障特征和利用小波變換分析噪聲特征進(jìn)行故障診斷；利用小波變換提取故障特征進(jìn)行故障的分類(lèi)和識(shí)別；利用小波網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行故障診斷。

2.2基于模型自動(dòng)檢測(cè)方法

模型就是把表征航空發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際系統(tǒng)本質(zhì)的部分的信息壓縮成有用的描述形式，模型可以模擬實(shí)際系統(tǒng)的行為而不用描述其機(jī)械結(jié)構(gòu)。航空發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型應(yīng)用廣泛，它是控制、故障診斷和預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)。主要包括部件法模型和試驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?

2.2.1部件法模型在航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷中的應(yīng)用

基于部件法的發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)建模是較為常用的一種建模方法。建立發(fā)動(dòng)機(jī)非線(xiàn)性數(shù)學(xué)模型的基本思路是：由已知的發(fā)動(dòng)機(jī)各部件的特性，從發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口到尾噴管，根據(jù)氣動(dòng)熱力學(xué)原理逐一建立氣體流動(dòng)過(guò)程與熱力過(guò)程方程；根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)流量平衡、壓力平衡和功率平衡等平衡關(guān)系，獲得發(fā)動(dòng)機(jī)共同工作聯(lián)立方程組，通過(guò)聯(lián)合求解這一非線(xiàn)性動(dòng)、靜態(tài)平衡方程組，進(jìn)而獲得發(fā)動(dòng)機(jī)的各相關(guān)截面、各工作狀態(tài)的相關(guān)參數(shù)量值，部件法模型精度高，可用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)在線(xiàn)診斷和故障征兆的預(yù)測(cè)，用于預(yù)報(bào)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的各個(gè)變量。

2.2.2試驗(yàn)法的航空發(fā)動(dòng)機(jī)模型在故障診斷中的應(yīng)用

試驗(yàn)法是基于發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲取它的特性，從而得到數(shù)學(xué)模型的方法。該方法不必深入理解發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)理，但卻必須擬定合理的試驗(yàn)以獲取試車(chē)數(shù)據(jù)。通過(guò)大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)及系統(tǒng)辨識(shí)方法獲取模型的技術(shù)，得到模型性再通過(guò)類(lèi)比迭代試車(chē)曲線(xiàn)使之完全擬合。系統(tǒng)辨識(shí)的方法可分為經(jīng)典類(lèi)和和現(xiàn)代兩大類(lèi)。經(jīng)典辨識(shí)方法包括時(shí)域法、頻域響應(yīng)法?，F(xiàn)代辨識(shí)方法包括最小二乘法、極大似然法、隨機(jī)逼近法、相關(guān)辨識(shí)法。2.2.3發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)檢測(cè)方法故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷方面已取得了不少的成果，如葉片故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)、磨損故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)。所謂專(zhuān)家系統(tǒng)其實(shí)就是一個(gè)維護(hù)設(shè)備，該設(shè)備包括知識(shí)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)、推理機(jī)、解釋系統(tǒng)和數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)。

3檢測(cè)技術(shù)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)方面的創(chuàng)新

3.1航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能自動(dòng)測(cè)試技術(shù)

實(shí)現(xiàn)這種技術(shù)應(yīng)用了模糊處理技術(shù)、人工智能、圖形圖像處理技術(shù)和抗干擾技術(shù)。自動(dòng)測(cè)試技術(shù)為適應(yīng)現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能測(cè)試要求，改進(jìn)目前航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能測(cè)試現(xiàn)狀，對(duì)應(yīng)用模糊集合理論實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)模糊識(shí)別是這種技術(shù)的重點(diǎn)，實(shí)踐證實(shí)該測(cè)試方法狀態(tài)識(shí)別率高、用人少、精度高,提高了一線(xiàn)部隊(duì)機(jī)務(wù)保障能力。

3.2先進(jìn)內(nèi)窺技術(shù)與發(fā)動(dòng)機(jī)故障檢測(cè)內(nèi)窺技術(shù)

多年來(lái)一直在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)中發(fā)揮著重要的作用，不管是高涵道渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)還是低涵道的軍用渦扇，其主要組成均為風(fēng)扇、壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪及附件系統(tǒng)。航空發(fā)動(dòng)機(jī)工作在高溫、高壓和高轉(zhuǎn)速的狀態(tài)下，因此其故障多發(fā)部位也多集中在這三高狀態(tài)下的高壓壓氣機(jī)、燃燒室和高壓渦輪中。發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件如主氣流通道部件、高壓壓氣機(jī)、高、低壓渦輪的各級(jí)輪盤(pán)及葉片、燃油噴嘴、燃燒室等都是不易拆卸且檢驗(yàn)可達(dá)性較差的零部件，對(duì)這些零部件的檢查與監(jiān)測(cè)工作都是通過(guò)內(nèi)窺技術(shù)完成的，未來(lái)的內(nèi)窺技術(shù)主要體現(xiàn)在先進(jìn)的軟硬件綜合和集成技術(shù)。以及基于物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中。因此，內(nèi)窺技術(shù)一直在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)中發(fā)揮著重要的作用。

4結(jié)論

自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)的核心內(nèi)容是信號(hào)的檢測(cè)，也就是傳感器的應(yīng)用，而傳感器是“能夠感受規(guī)定的被側(cè)量并按一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的期間或者裝置”，起著過(guò)程檢測(cè)信息與轉(zhuǎn)換信息的重要作用，航空發(fā)動(dòng)機(jī)方面更是應(yīng)用甚廣，從油量的檢測(cè)到力矩檢測(cè)，再到轉(zhuǎn)速，再到溫度，壓力，位移等等，都需要傳感器為控制提供相應(yīng)的信號(hào)。所以在航空控制方面?zhèn)鞲衅鞯墓收显\斷尤為重要。在故障診斷方面，自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)也發(fā)揮著理論上的支持。

作者：呂偉 單位：中航工業(yè)西安航空計(jì)算技術(shù)研究所西安

航空發(fā)動(dòng)機(jī)論文:航空發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)值仿真研究

1煤油動(dòng)力性能的理論分析

有關(guān)二沖程火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)值模擬的物理和數(shù)學(xué)模型參看文獻(xiàn)［6］和［7］。下面對(duì)煤油動(dòng)力性能進(jìn)行理論分析。煤油動(dòng)力性能的影響與混合氣的熱值、分子變更系數(shù)等因素有關(guān)。2．1煤油與汽油理論混合氣的熱值由于燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)中是以混合氣的形式進(jìn)行燃燒的，因此混合氣的熱值對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能的影響最為直接。混合氣熱值的計(jì)算式為:煤油理論混合氣熱值為汽油理論混合氣熱值的98.9%，因此，如果兩種燃料都在理論混合氣下工作，在同樣的條件下以煤油為燃料時(shí)動(dòng)力性能下降1.1%。2．2分子變更系數(shù)的影響煤油發(fā)動(dòng)機(jī)可以根據(jù)分子變更系數(shù)研究新燃料對(duì)動(dòng)力性的影響。對(duì)于點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒前吸入的充量應(yīng)考慮燃油蒸汽的摩爾數(shù)1/mT，燃燒前的混合氣量為燃燒后工質(zhì)的數(shù)量為根據(jù)式(9)代入具體值可得汽油燃料替換煤油燃料后循環(huán)功比原來(lái)增加了0.1144%，由此可見(jiàn)，燃用煤油與燃用汽油相比，分子變更系數(shù)稍微增大，因此循環(huán)功稍微增大，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性影響不大。

2爆震預(yù)測(cè)模型

本文爆震預(yù)測(cè)模型的計(jì)算基于DouaudandEyzat公式，計(jì)算方程如下:式中，τ為累積時(shí)間;T為累積時(shí)間積分;P為預(yù)先反應(yīng)速率乘數(shù);ON為辛烷值;p為氣缸瞬時(shí)壓力;A為活化能乘數(shù);TU為未燃?xì)怏w瞬時(shí)溫度;IVC為缸內(nèi)末端混合氣體壓縮起始角;thkn為爆震開(kāi)始的曲軸轉(zhuǎn)角。在GT－Power爆震預(yù)測(cè)模型中，模型的輸出為爆震指數(shù)KI、爆震起始曲軸轉(zhuǎn)角和爆震強(qiáng)度。爆震強(qiáng)度是指在爆震開(kāi)始時(shí)氣缸內(nèi)未燃?xì)怏w的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。爆震指數(shù)定義如下:式中，KI為爆震指數(shù);A為爆震指數(shù)乘數(shù);km為爆震開(kāi)始時(shí)缸內(nèi)未燃混合氣的質(zhì)量百分比;VTDC為上止點(diǎn)氣缸的體積;VI為爆震時(shí)氣缸的體積;Ta為活化溫度(6000K);為等價(jià)比。爆震指數(shù)KI(或爆震強(qiáng)度km)越大，發(fā)動(dòng)機(jī)爆震的傾向越大。

3工作循環(huán)數(shù)值模型的建立

本文對(duì)原型汽油機(jī)進(jìn)行了臺(tái)架測(cè)試試驗(yàn)，獲取了標(biāo)定工況下發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)壓力示功圖、總功率及燃油消耗率等重要試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為發(fā)動(dòng)機(jī)建模及驗(yàn)證模型準(zhǔn)確性提供了基礎(chǔ)。表1為原型汽油機(jī)主要技術(shù)參數(shù)。由于發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，為了便于建模，把發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)抽象為缸體、進(jìn)氣系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)3個(gè)部分，如圖1所示。本文結(jié)合利用GT－Power軟件提供的模型模塊，以及根據(jù)實(shí)際需要利用用戶(hù)自定義模塊功能，建立完整的簧片閥進(jìn)氣式二沖程火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)的性能數(shù)值計(jì)算模型。首先立原型汽油機(jī)工作循環(huán)整機(jī)數(shù)值計(jì)算模型，通過(guò)缸內(nèi)壓力、總功率及燃油消耗率等指標(biāo)驗(yàn)證該模型的精確性，使模型模擬精度達(dá)到實(shí)際要求。然后在較精確建立原型汽油發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)值模型的基礎(chǔ)上，對(duì)煤油的物性數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置，建立煤油發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)值模型并進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算。圖2為建立的原型汽油機(jī)GT－Power仿真計(jì)算模型，空氣自進(jìn)氣邊界經(jīng)過(guò)濾清器、進(jìn)氣道、簧片閥進(jìn)入曲軸箱，再經(jīng)掃氣道進(jìn)入氣缸;氣缸內(nèi)燃燒后的高溫廢氣經(jīng)過(guò)排氣道、排氣管排出到排氣邊界。缸內(nèi)壓力示功圖是驗(yàn)證發(fā)動(dòng)機(jī)模型正確的重要參考依據(jù)，圖3所示為原型汽油發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定轉(zhuǎn)速n=6300r/min下缸內(nèi)壓力示功圖的數(shù)值計(jì)算和試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比曲線(xiàn)，計(jì)算值和試驗(yàn)結(jié)果比較吻合，誤差在允許的范圍之內(nèi)。圖4是發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)值計(jì)算出的有效輸出功率和實(shí)測(cè)功率的比較曲線(xiàn)，圖5為發(fā)動(dòng)機(jī)有效燃油消耗率與轉(zhuǎn)速的變化曲線(xiàn)。從圖中可以看出在整個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)模擬計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)實(shí)測(cè)結(jié)果之間的變化規(guī)律基本一致?？紤]到在建模過(guò)程中使用了各種簡(jiǎn)化條件和假設(shè)，以及測(cè)試儀器本身的測(cè)量誤差，計(jì)算結(jié)果與發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工作狀態(tài)之間必然存在一些差異，但相對(duì)誤差都在5%以?xún)?nèi)，表明所建發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)數(shù)值模型能較準(zhǔn)確地模擬原型二沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，滿(mǎn)足后續(xù)性能預(yù)測(cè)及優(yōu)化的需要，因此，可以應(yīng)用該模型對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程進(jìn)行研究及變參數(shù)計(jì)算。替換航空煤油燃料后，由于燃料的理化特性發(fā)生變化，需要對(duì)GT－Power數(shù)值模型中的噴油燃料模塊進(jìn)行燃料物性數(shù)據(jù)的設(shè)置。在GT－Power軟件中，燃料的設(shè)置主要包括液態(tài)燃料及其蒸汽燃料的理化特性。本文使用InjAF－Ra-tioConn燃料噴射模塊為整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)值模型提供燃油噴射，有關(guān)燃油噴射參數(shù)及燃料物性數(shù)據(jù)的設(shè)置均在InjAF－RatioConn中進(jìn)行。該模塊需要輸入的參數(shù)有空燃比、燃油特性及燃油蒸發(fā)比例等。在燃料物性設(shè)置完成后進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，可以分析煤油發(fā)動(dòng)機(jī)性能的變化。

4煤油發(fā)動(dòng)機(jī)變參數(shù)性能及爆震分析

4．1壓縮比壓縮比是影響煤油發(fā)動(dòng)機(jī)爆震的一個(gè)重要參數(shù)。原機(jī)壓縮比為9.5，在該值的左右范圍內(nèi)取適當(dāng)?shù)闹颠M(jìn)行研究。在全負(fù)荷工況下其它參數(shù)不變的情況下，選?。?，11.5］區(qū)間段10個(gè)不同壓縮比(步長(zhǎng)為0.5)進(jìn)行工作過(guò)程模擬計(jì)算，研究壓縮比對(duì)煤油發(fā)動(dòng)機(jī)爆震的影響。從圖6看出，隨著壓縮比的增大，煤油燃料和汽油燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震指數(shù)逐漸增大，并且隨著壓縮比的增大未燃區(qū)平均溫度升高，如圖7所示，因此發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震傾向增大［6］。從圖8和圖9可看出，煤油燃料發(fā)生爆震的起始曲軸轉(zhuǎn)角先于汽油燃料，煤油燃料發(fā)生爆震的末端氣體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于汽油燃料，由此可見(jiàn)煤油燃料在壓縮比相同的情況下爆震傾向加大。

4．2點(diǎn)火提前角點(diǎn)火提前角對(duì)煤油發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震有著重要的影響。本文點(diǎn)火提前角分別選?。郏?0，－35］區(qū)間內(nèi)的6個(gè)點(diǎn)(步長(zhǎng)為5deg)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，分析不同點(diǎn)火提前角對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響。如圖10所示，隨著點(diǎn)火提前角的增大，兩種燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震指數(shù)逐漸增大，爆震傾向加大。當(dāng)點(diǎn)火提前角為－30deg時(shí)，繼續(xù)增大則爆震指數(shù)逐漸減小，爆震傾向減小。過(guò)大的點(diǎn)火提前角使得火焰中心形成到未燃混合氣自燃所需的時(shí)間減小，有使爆震增強(qiáng)的趨勢(shì)。隨著點(diǎn)火提前角的繼續(xù)增加，缸內(nèi)壓力曲線(xiàn)上壓力值偏離壓縮曲線(xiàn)到最大燃燒壓力出現(xiàn)的時(shí)間減小，即火焰中心形成到正常火焰?zhèn)鞑サ秸麄€(gè)燒室所需的時(shí)間減小，有使爆震減小的趨勢(shì)。對(duì)圖10所示曲線(xiàn)，當(dāng)點(diǎn)火提前角大于－30deg時(shí)前者起決定作用，當(dāng)點(diǎn)火提前角小于－30deg時(shí)后者起決定作用。圖11～圖13曲線(xiàn)表明相同點(diǎn)火提前角時(shí)煤油燃料爆震傾向加大。

4．3空燃比發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比也會(huì)對(duì)煤油發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震產(chǎn)生影響。在全負(fù)荷下轉(zhuǎn)速為6000r/min工況對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行工作過(guò)程數(shù)值計(jì)算，原型機(jī)空燃比為14.5，選?。?1.5，16.5］區(qū)間段的5個(gè)空燃比(步長(zhǎng)為0.5)，本文所建數(shù)值模型通過(guò)變化噴射燃油量來(lái)改變空燃比。如圖14中所示，發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震指數(shù)隨著空燃比的增大是先增大后減小，當(dāng)空燃比在理想空燃比附近時(shí)，爆震指數(shù)最大，爆震趨勢(shì)最強(qiáng)。即混合氣過(guò)稀或過(guò)濃爆震的趨勢(shì)和強(qiáng)度減小。當(dāng)空燃比在理想空燃比附近時(shí)，燃料充分燃燒，使得燃燒溫度提升，而燃燒溫度提高會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)溫度提升，容易爆震。較稀的燃料空氣混合比，即稀混合氣可以起到抑制爆震的作用，這與Gruden等研究的結(jié)論相吻合［8］。根據(jù)自燃機(jī)理分析，引起這種結(jié)果的原因主要有兩個(gè)［9］:一是混合氣的變稀降低了末端氣體中燃油的濃度，即使在相同的壓力溫度條件下也不會(huì)輕易發(fā)生自燃;二是燃油的減少使得缸內(nèi)最高燃燒溫度和壓力降低，從而改善了爆震發(fā)生的必要條件。較濃的燃料空氣混合比將使尾氣的自燃點(diǎn)火延遲時(shí)間增加，也會(huì)使燃燒較不完全，產(chǎn)生的熱量較少，使得燃燒最后的溫度降低，減少爆震的發(fā)生，但也導(dǎo)致燃料用量增加，熱效率下降，同時(shí)降低發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩。從圖15可看出，原型機(jī)替換煤油燃料發(fā)生爆震時(shí)的空燃比小于汽油燃料，在空燃比為11時(shí)即開(kāi)始發(fā)生爆震(汽油燃料為12.5)，并且兩種燃料發(fā)生爆震的起始曲軸轉(zhuǎn)角隨著空燃比的增大變化不大，在相同的空燃比時(shí)煤油燃料發(fā)生爆震的起始曲軸轉(zhuǎn)角先于汽油燃料。從圖16看出，在空燃比相同的情況下，煤油燃料發(fā)生爆震的末端氣體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于汽油燃料，由此可見(jiàn)煤油燃料在空燃比相同的情況下比汽油燃料較易發(fā)生爆震。

5結(jié)論

1)通過(guò)改變模型中的壓縮比、空燃比、點(diǎn)火提前角、進(jìn)氣壓力、進(jìn)氣溫度等主要工作參數(shù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，分析主要結(jié)構(gòu)參數(shù)和調(diào)整參數(shù)對(duì)煤油發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響情況，為煤油發(fā)動(dòng)機(jī)的參數(shù)優(yōu)化匹配提供依據(jù)。2)通過(guò)仿真分析表明，所研究汽油發(fā)動(dòng)機(jī)替換航空煤油發(fā)動(dòng)機(jī)后對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能影響差別不大，但是從安全的角度，燃燒煤油在航空軍事領(lǐng)域意義明顯。圖16發(fā)生爆震的末端混合氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨空燃比的變化曲線(xiàn)3)替換航空煤油后發(fā)動(dòng)機(jī)爆震傾向增大。所以小型沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)燃用航空煤油燃料時(shí)爆震特性的研究尤為重要。

作者：陳林林魏民祥單位：聊城大學(xué)機(jī)械與汽車(chē)工程學(xué)院南京航空航天大學(xué)能源與動(dòng)力學(xué)院

航空發(fā)動(dòng)機(jī)論文:航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)分析

摘要：隨著人們生活水平的提高，交通運(yùn)輸業(yè)也逐漸的發(fā)展起來(lái)。人們?yōu)榱俗非蟾叩纳钯|(zhì)量，不斷的改進(jìn)交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展。航空運(yùn)輸作為人們選用最多的交通方式關(guān)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)的分析也得到了人們的普遍的關(guān)注。本文基于對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行原理的分析，以探求航空運(yùn)輸業(yè)的更好地發(fā)展。

關(guān)鍵詞：航空；發(fā)動(dòng)機(jī)；機(jī)械系統(tǒng)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械系統(tǒng)是一個(gè)極其復(fù)雜的系統(tǒng)，是在多種條件共同作用下產(chǎn)生的。發(fā)動(dòng)機(jī)作為整個(gè)飛機(jī)中最為重要的部分，其整體機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)行對(duì)于航空運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展來(lái)說(shuō)具有相當(dāng)大的影響。

一、航空運(yùn)輸

航空作為當(dāng)前人們出行選擇的最主要的方式，因其自身的優(yōu)勢(shì)受到眾多青睞。航空運(yùn)輸很少會(huì)受到自然條件的限制，在運(yùn)輸速度上更是所有交通運(yùn)輸中最快的，并且其收費(fèi)的標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)運(yùn)輸?shù)木嚯x決定的，因此經(jīng)濟(jì)價(jià)值也相對(duì)較高。關(guān)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)主要由傳動(dòng)、潤(rùn)滑、密封和軸承四部分構(gòu)成，整個(gè)運(yùn)輸系統(tǒng)較為復(fù)雜。國(guó)內(nèi)在這一方面的研究相對(duì)薄弱，因此在機(jī)械設(shè)備的安裝、使用及維修方面出現(xiàn)的問(wèn)題比較得多。為了進(jìn)一步的解決這一問(wèn)題，我們將對(duì)這四個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行一一的分析。

二、航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械系統(tǒng)

（一）傳動(dòng)系統(tǒng)

傳動(dòng)系統(tǒng)的研究一直都是航空發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)一步的發(fā)展的關(guān)鍵，當(dāng)前國(guó)內(nèi)的傳動(dòng)系統(tǒng)整體的發(fā)展趨勢(shì)是在保證高速、重載的基礎(chǔ)上，之間的減小傳動(dòng)系統(tǒng)的體積與重量并盡可能地提高使用壽命減少運(yùn)行成本。國(guó)外的傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展的比較的快速，在齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展之下對(duì)于傳動(dòng)系統(tǒng)的噪音、振動(dòng)等都有所研究。并通過(guò)實(shí)驗(yàn)，可以準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)出齒輪的運(yùn)行壽命，在盡可能保障經(jīng)濟(jì)性能的基礎(chǔ)上滿(mǎn)足各種使用的要求。在十一五計(jì)劃的推動(dòng)下，國(guó)內(nèi)也進(jìn)一步的擁有了較為先進(jìn)的設(shè)計(jì)分析軟件，并且根據(jù)不同的型號(hào)制定了不同的運(yùn)行方案和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。

（二）潤(rùn)滑系統(tǒng)

潤(rùn)滑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)涉及到許多的邊緣性的難度較大的學(xué)科，并且權(quán)威的理論比較的少。但隨著航空事業(yè)的發(fā)展對(duì)于潤(rùn)滑系統(tǒng)有了更高的追求，因此國(guó)外的航空公司率先做出了研究，經(jīng)過(guò)數(shù)十年的研究取得了部分的成果。關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)的防火，驅(qū)動(dòng)等都逐漸的應(yīng)用到航空發(fā)動(dòng)機(jī)中。當(dāng)然國(guó)內(nèi)也進(jìn)行了深刻的研究，關(guān)于通過(guò)新的設(shè)計(jì)提升通風(fēng)器分離和滑油泵的工作效率方面，通過(guò)減小燃油附件的體積，進(jìn)一步的減少附件機(jī)匣的傳動(dòng)的齒輪數(shù)從而減少發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣外輪廓的尺寸，以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的高速運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到潤(rùn)滑系統(tǒng)各個(gè)部件的輕量化。

（三）密封技術(shù)

密封無(wú)論是對(duì)于軍用航空還是民用航空的發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)都同樣的重要，在現(xiàn)行的密封技術(shù)使用之下基本上可以滿(mǎn)足當(dāng)前的軍用、民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的使用。但新一代的航空發(fā)動(dòng)機(jī)密封技術(shù)則面臨著新的挑戰(zhàn)，為了實(shí)現(xiàn)航空事業(yè)的迅速發(fā)展。要將密封和潤(rùn)滑的發(fā)動(dòng)機(jī)空氣系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，尤其是注意基礎(chǔ)設(shè)施的研究，要實(shí)現(xiàn)不同密封件之間的最佳的配對(duì)。在發(fā)動(dòng)機(jī)性能的提升方面，隨著刷式密封等接觸式氣路密封的大量應(yīng)用，發(fā)動(dòng)機(jī)的效率得到了大大的提升。當(dāng)前國(guó)內(nèi)已經(jīng)有專(zhuān)業(yè)的公司對(duì)其進(jìn)行生產(chǎn)，并且以初具規(guī)模，因此要對(duì)刷式密封加以推廣不斷的提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。

（四）主軸承軸

在軸承的設(shè)計(jì)上，大都采用與支撐結(jié)構(gòu)一體化的專(zhuān)用軸承，將軸承與發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)到一起在保證軸承的基本功能之上減輕發(fā)動(dòng)機(jī)的重量。通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，對(duì)于不同材料的軸承的使用時(shí)效進(jìn)行對(duì)比，選取最為合適的材料來(lái)進(jìn)行軸承的制作，通常軸承的運(yùn)行壽命高于其他設(shè)計(jì)的運(yùn)行壽命。在軸承的應(yīng)用上，發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)聯(lián)合軸承的研發(fā)，共同的制定了較為完整的軸承使用規(guī)范，為整個(gè)航空事業(yè)的發(fā)動(dòng)機(jī)軸承建立了相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)。雙方技術(shù)在不斷的融合當(dāng)中，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中充分的考慮工作環(huán)境的合理性，減少其他的系統(tǒng)運(yùn)行帶給軸承的傷害。在對(duì)軸承進(jìn)行設(shè)計(jì)安裝時(shí)要根據(jù)設(shè)計(jì)人員給出的初始條件進(jìn)行積極地溝通，站在雙方共贏(yíng)的基礎(chǔ)上將軸承設(shè)計(jì)的更為合理。在軸承基礎(chǔ)研究上，根據(jù)軸承運(yùn)行中的損傷與再次進(jìn)行工作的表面殘余應(yīng)力進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)各種材料的疲勞的使用極限進(jìn)一步的豐富了軸承應(yīng)用的理論。并且通過(guò)對(duì)材料表面的強(qiáng)化，增加軸承的使用強(qiáng)度，方便軸承在滑油污染較為嚴(yán)重的條件下，延長(zhǎng)其使用壽命。

（五）機(jī)械系統(tǒng)研制中的方法

1、注重細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)將起樣中的倒角、光度、擰緊力度等都一一的進(jìn)行規(guī)范化的設(shè)置。在施工的過(guò)程中嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)示意圖進(jìn)行施工，杜絕一切不科學(xué)的操作，進(jìn)一步的完善航空發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行。2、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用在軸承和齒輪等的供油、軸承的抗污染程度及密封性摩擦實(shí)驗(yàn)等方面要進(jìn)一步的重視起實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，不斷的進(jìn)行數(shù)據(jù)的積累，實(shí)現(xiàn)更加科學(xué)化的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。3、專(zhuān)業(yè)化的設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)的各個(gè)方面有專(zhuān)業(yè)的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行操作，面對(duì)不同的航空發(fā)動(dòng)機(jī)的不同的實(shí)際情況，成立相應(yīng)的研究小組，將發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行中的問(wèn)題進(jìn)行統(tǒng)一的處理，更好的實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的合理化。4、主導(dǎo)性設(shè)計(jì)將輕量化、簡(jiǎn)潔化等要求進(jìn)行深入的落實(shí)，設(shè)計(jì)部門(mén)要在設(shè)計(jì)時(shí)將所有的條件都考慮在內(nèi)。在進(jìn)行零部件的制作是要將具體的要求提供給制造廠(chǎng)，將生產(chǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)附件的有效率大大的提升。5、集成化發(fā)展?jié)櫥到y(tǒng)等與多個(gè)零部件之間都存在有聯(lián)系，要逐漸的實(shí)現(xiàn)一體化的設(shè)計(jì)。將更多的功能集中到更小的空間內(nèi)，減輕整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的重量，提高發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性。6、多種技術(shù)的融合航空運(yùn)輸研究的專(zhuān)家也是其他領(lǐng)域內(nèi)的王者，一般新的研究項(xiàng)目都是從航空開(kāi)始的，不斷的細(xì)化到各個(gè)領(lǐng)域。這就要求在航空技術(shù)發(fā)展的今天，將更多相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)都引入到航空發(fā)展上，不斷的提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的專(zhuān)業(yè)性。

三、總結(jié)

航空發(fā)電機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)有許多的子系統(tǒng)構(gòu)成，涉及的范圍也比較的復(fù)雜。在當(dāng)前的技術(shù)發(fā)展之下，面臨的既是機(jī)遇又是挑戰(zhàn)，我們要從實(shí)際出發(fā)用數(shù)據(jù)說(shuō)話(huà)，將航空事業(yè)的發(fā)展提高到一個(gè)新的階段。綜上所述，航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要更加的注重基礎(chǔ)方面的設(shè)計(jì)，同時(shí)積極地與其他的行業(yè)進(jìn)行學(xué)習(xí)，將適合航空發(fā)展的技術(shù)不斷的應(yīng)用起來(lái)，實(shí)現(xiàn)航空事業(yè)更好的發(fā)展。

作者:高奇 單位:東方航空技術(shù)有限公司

航空發(fā)動(dòng)機(jī)論文:復(fù)材葉片在民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用

摘要：進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，多領(lǐng)域技術(shù)都得到了巨大的發(fā)展，特別是隨著交通運(yùn)輸業(yè)的進(jìn)步，大型民用飛機(jī)開(kāi)始成為交通運(yùn)輸?shù)闹髁姡蚨鲊?guó)開(kāi)始更加重視大型飛機(jī)的研制，航空業(yè)也開(kāi)始成為衡量一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力的重要標(biāo)準(zhǔn)。而大型飛機(jī)研發(fā)的重點(diǎn)以及核心技術(shù)便是發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)。隨著民用航空業(yè)的發(fā)展，民用航空飛機(jī)核心技術(shù)———發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)也發(fā)展飛速，其中復(fù)材葉片已經(jīng)逐步在多種民機(jī)型號(hào)中得以應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：民用航空；復(fù)合材料；發(fā)動(dòng)機(jī)；風(fēng)扇葉片

過(guò)去飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片主要采用金屬以及合金，隨著新材料出現(xiàn)，復(fù)合材料開(kāi)始被應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片，與金屬材料相比，其具有低重、低噪、高效的優(yōu)勢(shì)，并且復(fù)材葉片數(shù)量更少，能夠有效抗震顫、損傷，并且在抗鳥(niǎo)撞性上也更加優(yōu)越，滿(mǎn)足了現(xiàn)代民航適航需要。因而復(fù)材葉片開(kāi)始受到世界各大發(fā)動(dòng)機(jī)廠(chǎng)商的關(guān)注，并逐步得以推廣應(yīng)用。

1復(fù)合材料葉片的應(yīng)用

復(fù)材葉片制造技術(shù)主要有預(yù)浸料/壓模技術(shù)和3-DWOVEN/RTM技術(shù)。采用預(yù)浸料/模壓技術(shù)的代表有GE90、GEnx、TRENT1000及TRENTXWB發(fā)動(dòng)機(jī)的復(fù)合材料風(fēng)扇葉片，而LEAP-X發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)合材料風(fēng)扇葉片采用3D-WOVEN/RTM技術(shù)成型。

1.1預(yù)浸料/模壓成型葉片

采用該種復(fù)材葉片的代表主要有GE90發(fā)動(dòng)機(jī)和GEnx發(fā)動(dòng)機(jī)（美國(guó)GE），此外羅?羅公司也在進(jìn)行相關(guān)研發(fā)。（1）GE90發(fā)動(dòng)機(jī)。該型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)為GE公司上世紀(jì)九十年代所研發(fā)的特大推力發(fā)動(dòng)機(jī)，是國(guó)外應(yīng)用于民航最早使用復(fù)材葉片的發(fā)動(dòng)機(jī)之一。該發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)材葉片使用了預(yù)浸料/模壓成形技術(shù)，葉片從內(nèi)至外逐漸減薄，葉尖厚度最薄。并且在葉身涂有防腐涂層（聚氨酯），葉背采用一般涂層，前緣包邊采用鈦合金材料，從而提高葉片鳥(niǎo)撞抗性。為防止復(fù)合材料在運(yùn)行中分層，在葉片后緣以及葉尖處采用纖維縫合技術(shù)予以加固。葉根榫頭為三角燕尾形，其表面涂有耐磨材料以降低榫頭摩擦系數(shù)。GE90所采用的復(fù)材葉片為22片，相比較于鈦合金空心葉片，復(fù)材葉片質(zhì)量更輕，強(qiáng)度更高。經(jīng)過(guò)十余年的運(yùn)行，證明了復(fù)合材料風(fēng)扇葉片適用于具有嚴(yán)格要求的商業(yè)飛行的需要。（2）GEnx發(fā)動(dòng)機(jī)。該發(fā)動(dòng)機(jī)所應(yīng)用的復(fù)材葉片材料以及模壓成型工藝，同GE90相比變化不大，在此基礎(chǔ)上GEnx對(duì)GE90的復(fù)材葉片的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化。GEnx主要采用了第3代GE復(fù)合材料，外形也類(lèi)似GE90-115B發(fā)動(dòng)機(jī)，但由于使用了新一代三元流設(shè)計(jì)，葉片數(shù)減為18片，總質(zhì)量進(jìn)一步降低。葉片尖部以及前緣使用鈦合金護(hù)套，并在葉片榫根部位，增加了耐磨襯墊，便于后期維護(hù)檢修。（3）隨著復(fù)合材料在民航發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用，英國(guó)羅?羅公司也開(kāi)始將目光從鈦合金葉片上轉(zhuǎn)移到復(fù)材葉片。其同GKN集團(tuán)正共同進(jìn)行碳纖維增強(qiáng)復(fù)材葉片的研發(fā)，該葉片同鈦合金葉片同樣薄，并且在量產(chǎn)、成本以及魯棒性上均符合民航發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)。目前這種碳纖維風(fēng)扇葉片已經(jīng)完成了包括葉片飛出、鳥(niǎo)撞試驗(yàn)在內(nèi)的地面試驗(yàn)。

1.23-DWOVEN/RTM成型復(fù)材葉片

對(duì)于風(fēng)扇葉片中等推力發(fā)動(dòng)機(jī)提出的強(qiáng)度要求更高，因而Snecma公司在CFM56系列發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)中，在LEAP-X中將會(huì)應(yīng)用碳纖維對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行增強(qiáng)。相比較于GEnx以及GE90，所采用的碳纖維薄層鋪設(shè)技術(shù)不同，Snecma公司在LEAP發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的制造中所采用的RTM工藝，是將碳纖維進(jìn)行預(yù)先編制，在樹(shù)脂注入以及葉片高壓成型之前，碳纖維便已經(jīng)成為3-DWOVEN結(jié)構(gòu)。Snecma公司在復(fù)材葉片的制造上委托了AEC公司，由于A(yíng)EC公司生產(chǎn)制造自動(dòng)化程度相對(duì)較高，因而其制備三維編制預(yù)制體并完成整個(gè)葉片的制造僅需要24小時(shí)。同CFM56（CFM公司）發(fā)動(dòng)機(jī)相比，LEAP發(fā)動(dòng)機(jī)葉片成型采用了3-DWOVEN/RTM技術(shù)，前者結(jié)構(gòu)上采用了更多的技術(shù)，而后者采用復(fù)合材料，有效減輕了發(fā)動(dòng)機(jī)重量，提高了燃油效率，降低了排放量和發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲。目前，LEAP-X發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)開(kāi)始得到中國(guó)多種旅客機(jī)的關(guān)注，未來(lái)將會(huì)逐步在中國(guó)普及推廣。

2復(fù)材葉片的發(fā)展趨勢(shì)

因復(fù)合材料的低密度、高比強(qiáng)度、高比剛度，能有效降低油耗、噪音，采用復(fù)合材料葉片已成為民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)。制約復(fù)合材料葉片大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵因素是預(yù)制體制備、復(fù)材成型技術(shù)等。

2.1預(yù)制體制備

復(fù)材葉片制造的難點(diǎn)之一是制備預(yù)制體。國(guó)外常用的預(yù)制體制備方法有兩種：一種是選用IM7/8551-7和IM7/M91作為預(yù)浸料并采用激光定位手工/自動(dòng)化成型技術(shù)制備，適用于制備大推力、大葉盤(pán)直徑渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇葉片預(yù)制體；另一種是對(duì)IM7碳纖維進(jìn)行預(yù)浸漬處理，通過(guò)3D-WOVEN/RTM自動(dòng)化技術(shù)成型，主要用于制備小推力渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇葉片的預(yù)制體。以往采用激光定位輔助+手工鋪疊的技術(shù)進(jìn)行預(yù)制體制造，而GKN公司開(kāi)發(fā)了自動(dòng)化絲束鋪放設(shè)備（簡(jiǎn)稱(chēng)AFP）可實(shí)現(xiàn)預(yù)制體的自動(dòng)化成型。羅?羅公司在研制TNENT系列發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)合材料風(fēng)扇葉片時(shí)使用了GKN公司的自動(dòng)化纖維絲束鋪放設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了復(fù)材葉片預(yù)制體的自動(dòng)化成型，并運(yùn)用超聲刀對(duì)預(yù)制體進(jìn)行切割。Snecma公司率先提出了無(wú)余量預(yù)制體成型技術(shù)、預(yù)制體預(yù)變形技術(shù)以及高度自動(dòng)化的預(yù)制體制備技術(shù)。Snecma公司的3DW/RTM成型風(fēng)扇葉片預(yù)制體技術(shù)可降低傳統(tǒng)二維風(fēng)扇葉片的分層缺陷產(chǎn)生的可能性，讓葉片頂部更薄、根部更厚；經(jīng)紗連續(xù)的變截面成型技術(shù)提高預(yù)制體的承載能力；采用高壓水射流對(duì)預(yù)制體進(jìn)行無(wú)余量切割。

2.2成型技術(shù)RTM

注射成型以及模壓是目前國(guó)際上流行的復(fù)材葉片成型技術(shù)，雖然兩者在技術(shù)上具有一定的差異性，但均可稱(chēng)為閉模成型技術(shù)。渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片扭轉(zhuǎn)大且為雙曲面，其結(jié)構(gòu)形式相對(duì)復(fù)雜，常規(guī)的成型技術(shù)無(wú)法滿(mǎn)足葉片加工精度，而閉模成型技術(shù)的成型精度高，能夠很好的滿(mǎn)足渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)于葉片制造的需求，因而其逐步成為目前復(fù)材葉片成型的主流技術(shù)。隨著技術(shù)的逐步發(fā)展，目前國(guó)外開(kāi)始利用復(fù)合材料模具代替金屬模具，以此保證生產(chǎn)加工中模具和零件能夠保持一致的熱膨脹系數(shù)，進(jìn)而獲得更高的零件尺寸精度。此外，復(fù)材葉片成型加工技術(shù)開(kāi)始引入數(shù)字仿真模擬技術(shù)，從而在技術(shù)研究前期對(duì)成形工藝進(jìn)行方向性指導(dǎo)，在研制過(guò)程中合理規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，縮短研制周期，降低研制成本。

3結(jié)束語(yǔ)

復(fù)合材料以其優(yōu)越的特性開(kāi)始成為民航發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的主流材料，并且隨著技術(shù)的發(fā)展，復(fù)材發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的制造效率更高，自動(dòng)化程度也更先進(jìn)。在未來(lái)高精度、可靠性、一致性會(huì)成為復(fù)材葉片生產(chǎn)研發(fā)的主要方向。我國(guó)自主研發(fā)的大型民用客機(jī)中也開(kāi)始應(yīng)用商用發(fā)動(dòng)機(jī)，這為我國(guó)復(fù)材葉片的研發(fā)制造提供了一個(gè)契機(jī)，雖然目前復(fù)合材料在我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造中還處于初始應(yīng)用階段，復(fù)材葉片的制造業(yè)僅在起步階段，但在我國(guó)技術(shù)人員的努力下，我國(guó)自主研發(fā)的應(yīng)用復(fù)材葉片的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)必然會(huì)在世界航空領(lǐng)域占據(jù)一席之地。

作者:廖煥文 單位:上海中航商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造有限責(zé)任公司

航空發(fā)動(dòng)機(jī)論文:航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中的質(zhì)量管理研究

一、簡(jiǎn)要敘述航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)和研發(fā)過(guò)程中的質(zhì)量管理的概念

質(zhì)量控制在字面上的解釋就是為了保障產(chǎn)品的質(zhì)量而進(jìn)行或者實(shí)施的一些辦法和活動(dòng)。質(zhì)量管理最主要的方式就是對(duì)設(shè)計(jì)研發(fā)的結(jié)果進(jìn)行監(jiān)督和控制，能夠有效的保障設(shè)計(jì)和研發(fā)的結(jié)果達(dá)到相關(guān)行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)或者是國(guó)家相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，這種方法是提高設(shè)計(jì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的一種切實(shí)可行的辦法和途徑。本文闡述的質(zhì)量管理有一個(gè)非常明確的對(duì)象，就是航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研發(fā)的全過(guò)程。質(zhì)量管理的最終目的就是有效的防止或者預(yù)防產(chǎn)品在設(shè)計(jì)研發(fā)和制造過(guò)程中可能存在的隱患或者缺陷。質(zhì)量管理就是應(yīng)用相關(guān)的技術(shù)辦法或者其他的方法規(guī)避設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量問(wèn)題，最大限度的保障航空發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量和品質(zhì)。質(zhì)量管理在貫穿航空發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)研發(fā)全過(guò)程的同時(shí)，還會(huì)涉及到產(chǎn)品在研發(fā)過(guò)程中的成本問(wèn)題和質(zhì)量問(wèn)題及進(jìn)度問(wèn)題。好的質(zhì)量控制就是要把握住設(shè)計(jì)和研發(fā)提升質(zhì)量的根本問(wèn)題，只有這樣質(zhì)量控制工作才能夠事半功倍。本文通過(guò)實(shí)際的工作經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，通過(guò)闡述質(zhì)量灌流體系的建立過(guò)程中的相關(guān)內(nèi)容來(lái)對(duì)質(zhì)量管理工作作更加深入的介紹。在質(zhì)量管理工作進(jìn)行的過(guò)程中，如何細(xì)化質(zhì)量的管理過(guò)程才能夠有效的保障航空發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)質(zhì)量和生產(chǎn)質(zhì)量。在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)研發(fā)過(guò)程中，通常會(huì)發(fā)現(xiàn)很多的技術(shù)問(wèn)題和技術(shù)失誤，這種情況下就只有將質(zhì)量管理應(yīng)用到研發(fā)和設(shè)計(jì)之中，這樣才能夠有效的保障設(shè)計(jì)和研發(fā)的正確性和科學(xué)性。質(zhì)量管理工作的質(zhì)量直接的影響著航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)和研發(fā)的質(zhì)量，也間接的影響了發(fā)動(dòng)機(jī)的制造質(zhì)量。航空發(fā)動(dòng)機(jī)事業(yè)的發(fā)展和創(chuàng)新需要技術(shù)的革新和研發(fā)的革新，更加的需要質(zhì)量管理工作的幫助。

二、簡(jiǎn)要敘述航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)和研發(fā)過(guò)程中，細(xì)化質(zhì)量管理和提升設(shè)計(jì)研發(fā)質(zhì)量的具體方法

關(guān)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)和研發(fā)過(guò)程中，細(xì)化質(zhì)量管理和提升設(shè)計(jì)研發(fā)質(zhì)量的具體方法的闡述和分析，本文主要從四個(gè)方面進(jìn)行闡述。第一個(gè)方面是在航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研發(fā)過(guò)程中查找可以細(xì)化的工作方法。第二個(gè)方面是在航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研發(fā)過(guò)程中的過(guò)程細(xì)化控制方法。第三個(gè)方面是在航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研發(fā)過(guò)程中的技術(shù)狀態(tài)管理方法。第四個(gè)方面是在航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研發(fā)過(guò)程中的質(zhì)量管理平臺(tái)的建設(shè)和應(yīng)用。下面進(jìn)行詳細(xì)的闡述和分析。

（1）方法一：在航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研發(fā)過(guò)程中查找可以細(xì)化的工作方法。我們經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)的質(zhì)量管理人員的介入和參與，能夠有效的收集和細(xì)化設(shè)計(jì)研發(fā)過(guò)程中的相關(guān)參數(shù)和數(shù)據(jù)，我們要想辦法細(xì)化相關(guān)參數(shù)的查找方法，適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充質(zhì)量管理和質(zhì)量控制的方法。我們可以將相關(guān)的重要參數(shù)和數(shù)據(jù)作為一種特殊的資料進(jìn)行特殊保存，這樣就會(huì)有效的節(jié)省參數(shù)的查找時(shí)間，保障了保存數(shù)據(jù)的唯一性和科學(xué)性。提升了設(shè)計(jì)和研發(fā)的質(zhì)量和效率，有效的糾正了設(shè)計(jì)和研發(fā)過(guò)程中的瑕疵和失誤，達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量管理工作的作用和目的。

（2）方法二：在航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研發(fā)過(guò)程中的過(guò)程細(xì)化控制方法。關(guān)于在航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研發(fā)過(guò)程中的過(guò)程細(xì)化控制方法的闡述和分析，本文主要從兩個(gè)方面進(jìn)行闡述。第一個(gè)方面是在航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研發(fā)過(guò)程中過(guò)程控制出現(xiàn)的問(wèn)題。第二個(gè)方面是在航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研發(fā)過(guò)程中的過(guò)程控制具體方法。下面進(jìn)行詳細(xì)的分析和闡述。①闡述在航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研發(fā)過(guò)程中過(guò)程控制出現(xiàn)的問(wèn)題。關(guān)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研發(fā)中出現(xiàn)的問(wèn)題，主要有四個(gè)問(wèn)題。第一個(gè)問(wèn)題是在設(shè)計(jì)研發(fā)的過(guò)程中對(duì)于設(shè)計(jì)文件和設(shè)計(jì)圖紙沒(méi)有有效的控制和管理。第二個(gè)問(wèn)題是設(shè)計(jì)過(guò)程中的相關(guān)數(shù)據(jù)沒(méi)有能夠有效的跟進(jìn)或者求解，導(dǎo)致了設(shè)計(jì)的相關(guān)重要數(shù)據(jù)沒(méi)有源頭，給設(shè)計(jì)的引用造成了困難。第三個(gè)問(wèn)題是設(shè)計(jì)過(guò)程中的數(shù)據(jù)沒(méi)有有效的大范圍的共享，讓設(shè)計(jì)處于一種不交流的狀態(tài)。第四個(gè)問(wèn)題是設(shè)計(jì)過(guò)程中的相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)相率過(guò)低，對(duì)于產(chǎn)品的升級(jí)創(chuàng)新不利。②闡述在航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研發(fā)過(guò)程中的過(guò)程控制具體方法。根據(jù)存在的問(wèn)題，有效利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)出工作輸出管理系統(tǒng)、外場(chǎng)跟飛信息管理、現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題處理管理系統(tǒng)，作為過(guò)程控制的細(xì)化手段，實(shí)現(xiàn)科研過(guò)程中工作輸出、外場(chǎng)跟飛、現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題處理過(guò)程記錄和控制，并且實(shí)現(xiàn)資源共享，創(chuàng)造良好的溝通渠道。③方法三：在航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研發(fā)過(guò)程中的技術(shù)狀態(tài)管理方法。技術(shù)狀態(tài)是指在技術(shù)文件中規(guī)定的并在產(chǎn)品中達(dá)到的物理特性和功能特性。技術(shù)狀態(tài)管理是應(yīng)用技術(shù)和行政管理手段對(duì)產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)進(jìn)行標(biāo)識(shí)、控制、審核和紀(jì)實(shí)的活動(dòng)。④方法四：在航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研發(fā)過(guò)程中的質(zhì)量管理平臺(tái)的建設(shè)和應(yīng)用。實(shí)踐證明，質(zhì)量控制細(xì)化有利于產(chǎn)品質(zhì)量的提高。但要實(shí)現(xiàn)在更大范圍內(nèi)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)工作的質(zhì)量控制方法進(jìn)行細(xì)化以全面提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，作為基層質(zhì)量管理人員，首先應(yīng)該更加深刻學(xué)習(xí)理解質(zhì)量管理體系包含的具體要求，才能更好的運(yùn)用管理方法指導(dǎo)科研工作。

作者:李英偉 單位:中航工業(yè)沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司

航空發(fā)動(dòng)機(jī)論文:航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中的質(zhì)量管理探討

一、簡(jiǎn)要敘述航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)和研發(fā)過(guò)程中的質(zhì)量管理的概念

質(zhì)量控制在字面上的解釋就是為了保障產(chǎn)品的質(zhì)量而進(jìn)行或者實(shí)施的一些辦法和活動(dòng)。質(zhì)量管理最主要的方式就是對(duì)設(shè)計(jì)研發(fā)的結(jié)果進(jìn)行監(jiān)督和控制，能夠有效的保障設(shè)計(jì)和研發(fā)的結(jié)果達(dá)到相關(guān)行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)或者是國(guó)家相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，這種方法是提高設(shè)計(jì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的一種切實(shí)可行的辦法和途徑。本文闡述的質(zhì)量管理有一個(gè)非常明確的對(duì)象，就是航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研發(fā)的全過(guò)程。質(zhì)量管理的最終目的就是有效的防止或者預(yù)防產(chǎn)品在設(shè)計(jì)研發(fā)和制造過(guò)程中可能存在的隱患或者缺陷。質(zhì)量管理就是應(yīng)用相關(guān)的技術(shù)辦法或者其他的方法規(guī)避設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量問(wèn)題，最大限度的保障航空發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量和品質(zhì)。質(zhì)量管理在貫穿航空發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)研發(fā)全過(guò)程的同時(shí)，還會(huì)涉及到產(chǎn)品在研發(fā)過(guò)程中的成本問(wèn)題和質(zhì)量問(wèn)題及進(jìn)度問(wèn)題。好的質(zhì)量控制就是要把握住設(shè)計(jì)和研發(fā)提升質(zhì)量的根本問(wèn)題，只有這樣質(zhì)量控制工作才能夠事半功倍。本文通過(guò)實(shí)際的工作經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，通過(guò)闡述質(zhì)量灌流體系的建立過(guò)程中的相關(guān)內(nèi)容來(lái)對(duì)質(zhì)量管理工作作更加深入的介紹。在質(zhì)量管理工作進(jìn)行的過(guò)程中，如何細(xì)化質(zhì)量的管理過(guò)程才能夠有效的保障航空發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)質(zhì)量和生產(chǎn)質(zhì)量。在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)研發(fā)過(guò)程中，通常會(huì)發(fā)現(xiàn)很多的技術(shù)問(wèn)題和技術(shù)失誤，這種情況下就只有將質(zhì)量管理應(yīng)用到研發(fā)和設(shè)計(jì)之中，這樣才能夠有效的保障設(shè)計(jì)和研發(fā)的正確性和科學(xué)性。質(zhì)量管理工作的質(zhì)量直接的影響著航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)和研發(fā)的質(zhì)量，也間接的影響了發(fā)動(dòng)機(jī)的制造質(zhì)量。航空發(fā)動(dòng)機(jī)事業(yè)的發(fā)展和創(chuàng)新需要技術(shù)的革新和研發(fā)的革新，更加的需要質(zhì)量管理工作的幫助。

二、簡(jiǎn)要敘述航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)和研發(fā)過(guò)程中，細(xì)化質(zhì)量管理和提升設(shè)計(jì)研發(fā)質(zhì)量的具體方法

關(guān)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)和研發(fā)過(guò)程中，細(xì)化質(zhì)量管理和提升設(shè)計(jì)研發(fā)質(zhì)量的具體方法的闡述和分析，本文主要從四個(gè)方面進(jìn)行闡述。第一個(gè)方面是在航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研發(fā)過(guò)程中查找可以細(xì)化的工作方法。第二個(gè)方面是在航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研發(fā)過(guò)程中的過(guò)程細(xì)化控制方法。第三個(gè)方面是在航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研發(fā)過(guò)程中的技術(shù)狀態(tài)管理方法。第四個(gè)方面是在航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研發(fā)過(guò)程中的質(zhì)量管理平臺(tái)的建設(shè)和應(yīng)用。下面進(jìn)行詳細(xì)的闡述和分析。

（1）方法一：在航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研發(fā)過(guò)程中查找可以細(xì)化的工作方法。我們經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)的質(zhì)量管理人員的介入和參與，能夠有效的收集和細(xì)化設(shè)計(jì)研發(fā)過(guò)程中的相關(guān)參數(shù)和數(shù)據(jù)，我們要想辦法細(xì)化相關(guān)參數(shù)的查找方法，適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充質(zhì)量管理和質(zhì)量控制的方法。我們可以將相關(guān)的重要參數(shù)和數(shù)據(jù)作為一種特殊的資料進(jìn)行特殊保存，這樣就會(huì)有效的節(jié)省參數(shù)的查找時(shí)間，保障了保存數(shù)據(jù)的唯一性和科學(xué)性。提升了設(shè)計(jì)和研發(fā)的質(zhì)量和效率，有效的糾正了設(shè)計(jì)和研發(fā)過(guò)程中的瑕疵和失誤，達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量管理工作的作用和目的。

（2）方法二：在航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研發(fā)過(guò)程中的過(guò)程細(xì)化控制方法。關(guān)于在航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研發(fā)過(guò)程中的過(guò)程細(xì)化控制方法的闡述和分析，本文主要從兩個(gè)方面進(jìn)行闡述。第一個(gè)方面是在航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研發(fā)過(guò)程中過(guò)程控制出現(xiàn)的問(wèn)題。第二個(gè)方面是在航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研發(fā)過(guò)程中的過(guò)程控制具體方法。下面進(jìn)行詳細(xì)的分析和闡述。①闡述在航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研發(fā)過(guò)程中過(guò)程控制出現(xiàn)的問(wèn)題。關(guān)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研發(fā)中出現(xiàn)的問(wèn)題，主要有四個(gè)問(wèn)題。第一個(gè)問(wèn)題是在設(shè)計(jì)研發(fā)的過(guò)程中對(duì)于設(shè)計(jì)文件和設(shè)計(jì)圖紙沒(méi)有有效的控制和管理。第二個(gè)問(wèn)題是設(shè)計(jì)過(guò)程中的相關(guān)數(shù)據(jù)沒(méi)有能夠有效的跟進(jìn)或者求解，導(dǎo)致了設(shè)計(jì)的相關(guān)重要數(shù)據(jù)沒(méi)有源頭，給設(shè)計(jì)的引用造成了困難。第三個(gè)問(wèn)題是設(shè)計(jì)過(guò)程中的數(shù)據(jù)沒(méi)有有效的大范圍的共享，讓設(shè)計(jì)處于一種不交流的狀態(tài)。第四個(gè)問(wèn)題是設(shè)計(jì)過(guò)程中的相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)相率過(guò)低，對(duì)于產(chǎn)品的升級(jí)創(chuàng)新不利。②闡述在航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研發(fā)過(guò)程中的過(guò)程控制具體方法。根據(jù)存在的問(wèn)題，有效利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)出工作輸出管理系統(tǒng)、外場(chǎng)跟飛信息管理、現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題處理管理系統(tǒng)，作為過(guò)程控制的細(xì)化手段，實(shí)現(xiàn)科研過(guò)程中工作輸出、外場(chǎng)跟飛、現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題處理過(guò)程記錄和控制，并且實(shí)現(xiàn)資源共享，創(chuàng)造良好的溝通渠道。③方法三：在航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研發(fā)過(guò)程中的技術(shù)狀態(tài)管理方法。技術(shù)狀態(tài)是指在技術(shù)文件中規(guī)定的并在產(chǎn)品中達(dá)到的物理特性和功能特性。技術(shù)狀態(tài)管理是應(yīng)用技術(shù)和行政管理手段對(duì)產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)進(jìn)行標(biāo)識(shí)、控制、審核和紀(jì)實(shí)的活動(dòng)。④方法四：在航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研發(fā)過(guò)程中的質(zhì)量管理平臺(tái)的建設(shè)和應(yīng)用。實(shí)踐證明，質(zhì)量控制細(xì)化有利于產(chǎn)品質(zhì)量的提高。但要實(shí)現(xiàn)在更大范圍內(nèi)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)工作的質(zhì)量控制方法進(jìn)行細(xì)化以全面提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，作為基層質(zhì)量管理人員，首先應(yīng)該更加深刻學(xué)習(xí)理解質(zhì)量管理體系包含的具體要求，才能更好的運(yùn)用管理方法指導(dǎo)科研工作。

作者:李英偉 單位:中航工業(yè)沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司

航空發(fā)動(dòng)機(jī)論文:航空發(fā)動(dòng)機(jī)焊接工藝分析

盤(pán)軸類(lèi)轉(zhuǎn)動(dòng)件的使用條件苛刻，因此在采用焊接工藝進(jìn)行連接時(shí)，對(duì)焊接質(zhì)量提出了更高的要求。用于焊接式盤(pán)軸類(lèi)轉(zhuǎn)動(dòng)件的焊接技術(shù)除了要滿(mǎn)足變形小、無(wú)氧化、高強(qiáng)度以及高的焊接尺寸精度等要求外，還應(yīng)針對(duì)商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)壽命、高可靠性的特點(diǎn)，保證高的工藝質(zhì)量穩(wěn)定性要求。目前，電子束焊和慣性摩擦焊是商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)盤(pán)軸類(lèi)轉(zhuǎn)動(dòng)件進(jìn)行連接采用的主要焊接工藝。本文介紹了電子束焊和慣性摩擦焊工藝在盤(pán)軸類(lèi)轉(zhuǎn)動(dòng)件的應(yīng)用情況，并分析、對(duì)比了焊接工藝及焊接接頭的組織與性能。

1盤(pán)軸類(lèi)轉(zhuǎn)動(dòng)件中的主要焊接工藝

電子束焊和慣性摩擦焊在國(guó)內(nèi)外先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)盤(pán)軸類(lèi)轉(zhuǎn)動(dòng)件中已經(jīng)有比較成熟的應(yīng)用，采用上述焊接工藝進(jìn)行連接的盤(pán)軸類(lèi)轉(zhuǎn)動(dòng)件主要有：風(fēng)扇盤(pán)、壓氣機(jī)盤(pán)/轂筒、渦輪盤(pán)軸組件。表1列出了電子束焊和慣性摩擦焊在國(guó)外先進(jìn)商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)盤(pán)軸類(lèi)轉(zhuǎn)動(dòng)件中的應(yīng)用情況。由表1可知，國(guó)外在進(jìn)行先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)盤(pán)軸類(lèi)轉(zhuǎn)動(dòng)件的焊接工藝設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)電子束焊和慣性摩擦焊這兩種焊接方法有不同的選擇。其中，GE公司最先對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)件采用慣性摩擦焊，其發(fā)動(dòng)機(jī)中絕大部分轉(zhuǎn)動(dòng)件，包括風(fēng)扇盤(pán)、壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子、渦輪盤(pán)軸組件等采用慣性摩擦焊；R.R.公司主要采用電子束焊，但隨著壓氣機(jī)壓比及出口溫度的增加，同時(shí)壓氣機(jī)末級(jí)盤(pán)采用粉末合金，R.R.公司也開(kāi)始選用慣性摩擦焊，并建立了2000t的慣性摩擦焊生產(chǎn)線(xiàn)，在Trent1000發(fā)動(dòng)機(jī)高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子、渦輪后短軸和渦輪盤(pán)轉(zhuǎn)子組件上均采用了慣性摩擦焊；P&W公司對(duì)使用溫度較低的轉(zhuǎn)子部件主要采用電子束焊。

2盤(pán)軸類(lèi)轉(zhuǎn)動(dòng)件的焊接工藝性分析

材料的可焊性是焊接工藝性分析最重要的考慮因素，針對(duì)盤(pán)軸類(lèi)轉(zhuǎn)動(dòng)件中常用的材料，包括Ti17、IN718等，其電子束焊和慣性摩擦焊的可焊性均較好，可以獲得滿(mǎn)足設(shè)計(jì)需求的焊接接頭。但是，隨著新型高溫合金、粉末合金（如U720Li、Rene'88DT、RR1000等）在轉(zhuǎn)動(dòng)件中的逐步應(yīng)用，尤其對(duì)于異種材料的轉(zhuǎn)動(dòng)件，電子束焊工藝難以獲得滿(mǎn)意的焊接接頭，主要原因是：（1）新型高溫合金中，含有高體積百分比的γ'強(qiáng)化相，成分復(fù)雜，熔焊時(shí)容易形成結(jié)晶裂紋、熱影響區(qū)液化裂紋和應(yīng)變時(shí)效裂紋，而且這一問(wèn)題隨著γ'相含量的增加而趨嚴(yán)重；（2）異種材料之間的焊接由于組織、熔點(diǎn)、熱導(dǎo)率、熱膨脹系數(shù)等的差異，在熔焊過(guò)程中會(huì)引起某些化學(xué)成分的擴(kuò)散，造成組織偏析，并可能產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，造成裂紋等缺陷；（3）由晶界液化而產(chǎn)生的微裂紋難以避免，而且難以通過(guò)無(wú)損檢測(cè)方法檢查出來(lái)。慣性摩擦焊的焊接過(guò)程是固相焊接，很好地避免了熔化焊過(guò)程中產(chǎn)生的裂紋問(wèn)題和質(zhì)量檢測(cè)問(wèn)題，因此，針對(duì)高溫盤(pán)軸類(lèi)轉(zhuǎn)動(dòng)件的同種/異種新型高溫合金的連接，慣性摩擦焊成為目前唯一可行的方法。正是由于在Trent1000發(fā)動(dòng)機(jī)中應(yīng)用了RR1000粉末高溫合金這種新型高溫合金，R.R.公司采用了慣性摩擦焊工藝連接盤(pán)軸類(lèi)轉(zhuǎn)動(dòng)件。另外，在先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)盤(pán)軸類(lèi)轉(zhuǎn)動(dòng)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為了實(shí)現(xiàn)減重和降低成本的目的，異種材料的焊接，尤其是新型高溫合金的異種材料連接，成為航空發(fā)動(dòng)機(jī)中盤(pán)軸類(lèi)轉(zhuǎn)動(dòng)件之間進(jìn)行連接的新形式。GE公司已將異種材料的慣性摩擦焊應(yīng)用于GE90發(fā)動(dòng)機(jī)的盤(pán)軸類(lèi)轉(zhuǎn)動(dòng)件中，該發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)8~10級(jí)轂筒中，既有IN718與Rene'88DT異種材料的焊接，也有Rene'88DT同種材料的焊接。R.R.公司也對(duì)U720Li、RR1000新型高溫合金相關(guān)同種材料以及異種材料的慣性摩擦焊工藝進(jìn)行了研究?？梢钥闯觯瑢?duì)于普通的鈦合金、高溫合金等盤(pán)軸類(lèi)轉(zhuǎn)動(dòng)件的焊接，采用電子束焊或慣性摩擦焊都是可行的焊接方法。但針對(duì)新型高溫合金，尤其是新型高溫合金異種材料之間的連接，慣性摩擦焊是目前實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)件焊接唯一可行的方法。

3電子束焊和慣性摩擦焊接頭的組織與性能對(duì)比

電子束焊和慣性摩擦焊的焊接機(jī)理不同：電子束焊是熔化焊接，而慣性摩擦焊是固態(tài)焊接。因此，兩種焊接工藝對(duì)焊接接頭的組織狀態(tài)、晶粒大小和接頭性能也會(huì)產(chǎn)生不同的影響。

3.1鈦合金焊接接頭的組織與性能對(duì)比

航空發(fā)動(dòng)機(jī)盤(pán)軸類(lèi)轉(zhuǎn)動(dòng)件常用的鈦合金主要為T(mén)i-6Al-4V、Ti17、Ti6246、Ti6242等，其主要應(yīng)用的盤(pán)軸類(lèi)轉(zhuǎn)動(dòng)件為風(fēng)扇盤(pán)和壓氣機(jī)低溫端。對(duì)于鈦合金，采用電子束焊和慣性摩擦焊兩種方法獲得的接頭組織不同，但接頭性能差別不大。以轉(zhuǎn)動(dòng)件中常用的α-β型Ti17合金為例，其電子束焊接頭的焊縫區(qū)顯微組織中β相基體上分布著細(xì)長(zhǎng)針狀α相，β晶粒尺寸為50μm~120μm；熱影響區(qū)顯微組織與母材組織一致，平均晶粒尺寸約為180μm[1]。慣性摩擦焊接頭為細(xì)晶的鍛造組織，熱影響區(qū)組織為α+β相，并且β相呈針狀均勻分布在α相的基體上，與母材組織相同，焊縫組織為細(xì)小的等軸晶，晶粒度小于母材[2]。Ti17合金的電子束焊和慣性摩擦焊的接頭組織相差較小，其接頭性能也差別不大：Ti17合金電子束焊接頭的抗拉強(qiáng)度和缺口敏感性均高于母材；其慣性摩擦焊接頭強(qiáng)度稍高于或等于母材強(qiáng)度，塑形略低于母材，接頭疲勞性能與母材相當(dāng)。因此，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)鈦合金盤(pán)軸類(lèi)轉(zhuǎn)動(dòng)件焊接結(jié)構(gòu)中，電子束焊和慣性摩擦焊的應(yīng)用均非常廣泛。

3.2高溫合金焊接接頭的組織與性能對(duì)比

在商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)盤(pán)軸類(lèi)轉(zhuǎn)動(dòng)件中，應(yīng)用最為成熟的高溫合金是IN718合金，隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓比的提高，對(duì)盤(pán)軸類(lèi)轉(zhuǎn)動(dòng)件的使用溫度和性能提出了更高要求，因此，新型高溫合金U720Li、Rene'88DT、RR1000等成為高壓壓氣機(jī)高溫端的重要材料。

3.2.1同種高溫合金的電子束焊和慣性摩擦焊

（1）IN718合金。針對(duì)成熟盤(pán)軸類(lèi)轉(zhuǎn)動(dòng)件中的IN718合金，國(guó)內(nèi)外分別對(duì)其電子束焊和慣性摩擦焊接頭的組織和性能進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究。在焊接過(guò)程中，電子束焊的焊縫區(qū)的溫度達(dá)到母材的熔化溫度（約1300℃），因此，電子束焊接頭的組織會(huì)發(fā)生較大的變化；慣性摩擦焊焊縫則是在強(qiáng)大的摩擦壓力和扭矩的聯(lián)合作用下形成的，熱變形金屬的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶過(guò)程進(jìn)行得相當(dāng)劇烈而充分，其晶粒組織呈細(xì)小均勻的等軸晶特征，同時(shí)由于焊接時(shí)間很短，致使動(dòng)態(tài)再結(jié)晶過(guò)程充分而動(dòng)態(tài)回復(fù)不足，最終得到細(xì)晶和超細(xì)晶組織。一般來(lái)說(shuō)，在IN718合金母材晶粒度相同的情況下，電子束焊接頭為粗大的鑄造枝晶組織，晶粒會(huì)達(dá)到20μm~30μm，而慣性摩擦焊的焊縫組織為鍛態(tài)組織，晶粒度為10μm~20μm。另外，電子束焊接頭的熱影響區(qū)在焊接過(guò)程中的溫度一般會(huì)達(dá)到700℃~1200℃，即熱影響區(qū)處于熱處理狀態(tài)，晶粒長(zhǎng)大使其成為接頭的最薄弱環(huán)節(jié)；而慣性摩擦焊熱影響區(qū)很小，且不存在晶粒長(zhǎng)大現(xiàn)象，因此對(duì)焊接接頭性能無(wú)明顯影響。由于焊接接頭的組織差別較大，IN718合金在采用不同焊接方法后，其性能也有較大區(qū)別。電子束焊接頭由于組織粗大，通常其拉伸性能、斷裂性能、高溫?cái)嗔秧g度均低于母材[3-5]。而IN718合金在慣性摩擦焊過(guò)程中γ'強(qiáng)化相在鄰近焊縫處溶解，并不會(huì)發(fā)生沉淀，其接頭的組織仍是與母材相同的鍛態(tài)組織，同時(shí)晶粒度與母材相近，因此，其接頭的強(qiáng)度、塑性、顯微硬度和高溫持久性能一般接近甚至高于母材[6-7]?？梢?jiàn)，IN718合金的電子束焊和慣性摩擦焊接頭在組織上存在較大差異，電子束焊接頭的粗大組織造成其接頭性能低于母材，而慣性摩擦焊接頭的細(xì)晶組織使得其性能接近甚至高于母材。（2）新型高溫合金。由于電子束焊是熔化焊過(guò)程，而新型高溫合金（U720Li、Rene'88DT、RR1000）中γ'強(qiáng)化相的體積百分比比較高，因此在電子束焊的熔化過(guò)程中容易產(chǎn)生各種裂紋缺陷，而慣性摩擦焊過(guò)程是固相焊接，通過(guò)發(fā)生塑性變形和流動(dòng)進(jìn)行連接，不會(huì)產(chǎn)生熔化，因此不會(huì)產(chǎn)生電子束焊接出現(xiàn)的缺陷問(wèn)題。MTU公司開(kāi)展多年的粉末冶金高溫合金慣性摩擦焊工藝研究，研究結(jié)果表明：慣性摩擦焊是焊接粉末高溫合金的最佳工藝方法，其中Udimet700、Waspaloy、IN100和Rene'95粉末高溫合金焊接接頭的力學(xué)性能接近母材或與母材等強(qiáng)。近幾年，國(guó)外先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司針對(duì)盤(pán)軸類(lèi)轉(zhuǎn)動(dòng)件的設(shè)計(jì)需求，聯(lián)合各高校對(duì)U720Li、RR1000、Rene'88DT、IN718等高溫合金同種材料之間的慣性摩擦焊進(jìn)行了廣泛的研究。研究表明：U720Li、RR1000高溫合金在進(jìn)行慣性摩擦焊時(shí)，由于發(fā)生溶解的γ'強(qiáng)化相在冷卻過(guò)程中發(fā)生大量沉淀，使得其在熱影響區(qū)的硬度和屈服強(qiáng)度較高[8]。在國(guó)內(nèi)，針對(duì)新型粉末高溫合金FGH96的慣性摩擦焊工藝尚處于研究階段。目前的研究結(jié)果表明，F(xiàn)GH96慣性摩擦焊接頭的拉伸曲線(xiàn)與母材基本相同；焊接接頭常溫拉伸的斷裂位置在接頭熱影響區(qū)細(xì)晶組織和粗晶組織的結(jié)合處，其斷裂方式為韌性斷裂[9]。

3.2.2異種高溫合金的電子束焊和慣性摩擦焊

為了追求高的壓氣機(jī)效率，先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)末級(jí)已開(kāi)始采用新型高溫合金、粉末合金，因此異種材料的焊接結(jié)構(gòu)成為必要的結(jié)構(gòu)形式。在先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)盤(pán)軸類(lèi)轉(zhuǎn)動(dòng)件中，異種高溫合金之間的連接主要涉及到IN718合金和新型高溫合金之間進(jìn)行的連接。由于新型高溫合金中γ'強(qiáng)化相的體積百分比較高，成分復(fù)雜，異種材料之間的組織和物理性能方面存在較大差異，電子束焊可焊性較差，缺陷不易檢測(cè)，接頭性能不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)需求，因此，針對(duì)異種高溫合金轉(zhuǎn)動(dòng)件，慣性摩擦焊成為唯一可行的焊接方法。從國(guó)外的研究結(jié)果中可以看出，U720Li+IN718、RR1000+IN718異種材料之間的慣性摩擦焊可焊性良好，其焊縫中無(wú)微小孔洞、微小裂紋和明顯的擴(kuò)散現(xiàn)象[10]。U720Li+IN718慣性摩擦焊接頭性能一般高于較弱的母材，低于較強(qiáng)的母材，例如：其焊接接頭的屈服強(qiáng)度、650℃的疲勞性能高于較弱的母材IN718，低于U720Li；650℃的延伸率高于U720Li，低于IN718[11]。RR1000+IN718慣性摩擦焊接頭在焊后熱處理后，硬度高于IN718和RR1000母材，但由于晶界的氧化，裂紋的擴(kuò)展速率較母材高[12]。

4圍繞商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)盤(pán)軸類(lèi)轉(zhuǎn)動(dòng)件需開(kāi)展的焊接工藝研究

電子束焊和慣性摩擦焊作為商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)盤(pán)軸類(lèi)轉(zhuǎn)動(dòng)件制造的重要焊接工藝，已經(jīng)成功應(yīng)用于國(guó)外多種先進(jìn)商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)，同時(shí)，國(guó)外不斷開(kāi)展對(duì)新材料和新結(jié)構(gòu)焊接工藝的研究，積累了大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)。國(guó)內(nèi)在這方面仍存在較大的差距，不能完全滿(mǎn)足商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制需求，需要從以下兩個(gè)方面進(jìn)行系統(tǒng)研究。（1）新材料/新結(jié)構(gòu)焊接工藝的研究。隨著國(guó)內(nèi)大客發(fā)動(dòng)機(jī)研制項(xiàng)目的開(kāi)展，盤(pán)軸類(lèi)轉(zhuǎn)動(dòng)件需要采用新材料和新結(jié)構(gòu)以滿(mǎn)足商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)壽命、高可靠性和低成本等設(shè)計(jì)要求。但由于國(guó)內(nèi)針對(duì)新材料和新結(jié)構(gòu)的焊接技術(shù)研究基礎(chǔ)較為薄弱，因此需要盡快針對(duì)新材料（如新型鈦合金、高溫合金、粉末合金）開(kāi)展相關(guān)焊接工藝研究，包括可焊性研究、組織與性能研究、焊前/焊后熱處理制度研究等。（2）焊接接頭性能數(shù)據(jù)的測(cè)試。盤(pán)軸類(lèi)轉(zhuǎn)動(dòng)件的載荷條件嚴(yán)苛，根據(jù)商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)盤(pán)軸類(lèi)轉(zhuǎn)動(dòng)件的使用條件，主要對(duì)焊接接頭的以下性能，包括拉伸、沖擊、扭轉(zhuǎn)、蠕變、持久、疲勞等性能有明確要求，并且需要通過(guò)對(duì)焊接接頭進(jìn)行斷裂韌性、裂紋擴(kuò)展等性能的分析，對(duì)焊接結(jié)構(gòu)進(jìn)行壽命預(yù)測(cè)。國(guó)內(nèi)目前針對(duì)盤(pán)軸類(lèi)轉(zhuǎn)動(dòng)件焊接接頭的性能數(shù)據(jù)測(cè)試不充分，需要系統(tǒng)地進(jìn)行接頭性能數(shù)據(jù)的測(cè)試，為焊接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支持。

5結(jié)束語(yǔ)

電子束焊和慣性摩擦焊作為商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)盤(pán)軸類(lèi)轉(zhuǎn)動(dòng)件制造的重要工藝，已經(jīng)成功應(yīng)用于國(guó)外多種先進(jìn)商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)。隨著我國(guó)大客發(fā)動(dòng)機(jī)研制項(xiàng)目的展開(kāi)，對(duì)盤(pán)軸類(lèi)轉(zhuǎn)動(dòng)件的焊接工藝提出了長(zhǎng)壽命、高可靠性等更高的要求，尤其是新材料在大客發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)件中的應(yīng)用，需要加快焊接技術(shù)的研究，實(shí)現(xiàn)焊接技術(shù)在大客發(fā)動(dòng)機(jī)盤(pán)軸類(lèi)轉(zhuǎn)動(dòng)件中的工程化應(yīng)用。

作者:張露 韓秀峰 王倫 單位:中航商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)有限責(zé)任公司

航空發(fā)動(dòng)機(jī)論文:航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)及運(yùn)用透析

本文作者：尹正楊海成工作單位：西北工業(yè)大學(xué)

發(fā)動(dòng)機(jī)裝配技術(shù)狀態(tài)數(shù)據(jù)模型的概念

針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)，現(xiàn)有的PDM技術(shù)已經(jīng)可以較好的對(duì)其進(jìn)行技術(shù)狀態(tài)管理。由于實(shí)際裝配中，單臺(tái)航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)狀態(tài)強(qiáng)調(diào)可追溯性，即對(duì)于每一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)在排故、維修、大修時(shí)需要明確其裝配技術(shù)狀態(tài)歷史，就必須對(duì)單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行裝配技術(shù)狀態(tài)管理。進(jìn)行單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)裝配技術(shù)狀態(tài)管理的基礎(chǔ)是結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)模型，裝配環(huán)境下的技術(shù)狀態(tài)數(shù)據(jù)可以分為三大部分：物料信息、工藝信息與檢驗(yàn)信息。這里的物料信息是指產(chǎn)品基本信息及組成產(chǎn)品的各種零/組/部件的信息；工藝信息是指裝配各級(jí)物料節(jié)點(diǎn)所執(zhí)行的工藝/工序/工步的信息；檢驗(yàn)信息是指執(zhí)行裝配的關(guān)鍵項(xiàng)進(jìn)行檢驗(yàn)，具體表現(xiàn)為相對(duì)應(yīng)的檢驗(yàn)項(xiàng)的規(guī)定值與實(shí)際值。物料信息、工藝信息、檢驗(yàn)信息都可表示為樹(shù)形結(jié)構(gòu)。它們間也具有復(fù)雜的對(duì)應(yīng)關(guān)系，其中包括：工藝與部件或組件對(duì)應(yīng)、檢驗(yàn)表與工藝對(duì)應(yīng)、檢驗(yàn)項(xiàng)與工序?qū)?yīng)、子檢驗(yàn)項(xiàng)與工步對(duì)應(yīng)等。由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的多裝多試的特點(diǎn)，單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)在其生命周期的多次裝配中會(huì)頻繁的發(fā)生物料信息、工藝信息和檢驗(yàn)信息的改變，集中表現(xiàn)在由于串換件、壽命件的到期等，發(fā)生各級(jí)物料（部件/組件/零件）的變化；由于采用不同版次的工藝、針對(duì)個(gè)別發(fā)動(dòng)機(jī)裝配下發(fā)的技術(shù)文件、技術(shù)通知、工藝更改單等會(huì)產(chǎn)生工藝信息的變化；物料或工藝信息改變同時(shí)也伴隨產(chǎn)生了檢驗(yàn)信息的變化。因此單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配技術(shù)狀態(tài)不僅與同型號(hào)同批次的其他發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)狀態(tài)不同，在其生命周期內(nèi)本身的技術(shù)狀態(tài)也隨時(shí)間變化。所以，航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝配技術(shù)狀態(tài)數(shù)據(jù)模型必須包含兩個(gè)方面，從空間上說(shuō)，要用盡可能用簡(jiǎn)單的模型表示出錯(cuò)綜復(fù)雜的物料、工藝、檢驗(yàn)信息的對(duì)應(yīng)關(guān)系；從時(shí)間上說(shuō)，要準(zhǔn)確地刻畫(huà)出發(fā)動(dòng)機(jī)裝配技術(shù)狀態(tài)隨時(shí)間變化的情況。

應(yīng)用舉例

該模型已經(jīng)應(yīng)用于“航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝配現(xiàn)場(chǎng)綜合管理系統(tǒng)”，裝配技術(shù)狀態(tài)管理是它的一個(gè)重要功能。現(xiàn)以某航空發(fā)動(dòng)機(jī)為例，在它的產(chǎn)品制造和應(yīng)用階段，已經(jīng)歷過(guò)新機(jī)一裝、新機(jī)二裝、第一次維修的維修一裝、第一次維修二裝，共四次裝配，其間伴隨著該發(fā)動(dòng)機(jī)物料、工藝和檢驗(yàn)信息的改變，用本文所提模型記錄了每次的裝配技術(shù)狀態(tài)。通過(guò)關(guān)于時(shí)間的查詢(xún)，可由記錄模型得到發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)狀態(tài)快照，快照反映了距此前最近一次裝配結(jié)束時(shí)單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的物料、工藝和檢驗(yàn)信息。圖5上半部分反映了該發(fā)動(dòng)機(jī)裝配技術(shù)狀態(tài)沿時(shí)間軸的演變，下半部分三行分別反映了三個(gè)時(shí)間點(diǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)物料狀態(tài)，工藝狀態(tài)、檢驗(yàn)狀態(tài)。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)論文:當(dāng)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油管理

本文作者：趙小勇工作單位：中國(guó)民航飛行學(xué)院四川綿陽(yáng)民航飛行學(xué)院

為了保證飛行安全并同時(shí)提高營(yíng)運(yùn)的經(jīng)濟(jì)性，本文簡(jiǎn)要從航空汽油的基本知識(shí)、活塞發(fā)動(dòng)機(jī)飛機(jī)在不同飛行階段中燃油使用技巧和幾種常見(jiàn)的不正常燃燒工作情況下的處置方法和程序進(jìn)行分析和介紹。

1航空汽油的概念

目前，所使用的航空燃料主要有兩大類(lèi)：航空汽油和航空煤油，分別適用不同類(lèi)型的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，航空汽油是用在活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料。

1.1航空汽油的辛烷值

燃料當(dāng)中，有一種抗爆性很強(qiáng)的燃料，叫異辛烷，將它的辛烷值規(guī)定為100，還有一種抗爆性很弱的燃料，叫正庚烷，辛烷值規(guī)定為0。將這兩種燃料按不同的容積比例混合，這些燃料就具有不同的抗爆性。辛烷數(shù)是指混合燃料中異辛烷所占容積的百分?jǐn)?shù)。航空汽油的辛烷值是由試驗(yàn)比較法確定的。將被測(cè)定的汽油和上述按某種比例混合燃料的余氣系數(shù)調(diào)整到1，如果它們都使用同一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)在相同的壓縮比下發(fā)生爆震，就說(shuō)明兩種燃料的抗震性相同，混合燃料的辛烷數(shù)就定為被測(cè)定汽油的辛烷值。余氣系數(shù)為1的混合氣相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，是相對(duì)貧油的范圍，因此，辛烷值可以表示發(fā)動(dòng)機(jī)貧油時(shí)的抗爆性。

1.2航空汽油的級(jí)數(shù)

航空汽油富油時(shí)燃料的抗爆性是用級(jí)數(shù)來(lái)表示的。將被測(cè)定汽油和純異辛烷分別作為同一臺(tái)增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料，將兩種燃料混合氣的余氣系數(shù)都調(diào)整到0.6，增加進(jìn)氣壓力，直到發(fā)動(dòng)機(jī)剛發(fā)生爆震時(shí)記下汽缸的平均指示壓力。若發(fā)動(dòng)機(jī)用純異辛烷工作，記得的平均指示壓力為20kgf/cm2；若發(fā)動(dòng)機(jī)用被測(cè)汽油工作時(shí)，平均指示壓力為26kgf/cm2，那么該汽油的級(jí)數(shù)為：26/20×100=130。從以上介紹中，可以看出辛烷數(shù)和級(jí)數(shù)越高的航空汽油抗爆性越好。但我們?cè)谑褂弥斜匕窗l(fā)動(dòng)機(jī)的要求加相應(yīng)標(biāo)號(hào)的燃油，以保證正常工作。

2活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)飛行過(guò)程中的燃油管理

2.1飛機(jī)啟動(dòng)

對(duì)于冷發(fā)啟動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)，由于溫度低，燃油的汽化質(zhì)量較差，啟動(dòng)前注油時(shí)應(yīng)當(dāng)適當(dāng)?shù)囟嘧⒁恍┤加?。在熱發(fā)下，發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)艙溫度較高，管路中的燃油易汽化并進(jìn)入進(jìn)氣總管。因此，可能需要稍微“加注”一些燃油以便使噴嘴管路有油，并使發(fā)動(dòng)機(jī)在開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)后能夠繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。2.2地面滑行在地面小轉(zhuǎn)速滑行時(shí)，我們一般采用適當(dāng)將混合比調(diào)貧油的辦法，以避免火花塞被污染。

2.3起飛

發(fā)動(dòng)機(jī)大轉(zhuǎn)速工作狀態(tài)，一般用于飛機(jī)起飛、爬升和復(fù)飛。此時(shí)，余氣系數(shù)應(yīng)為最大功率余氣系數(shù)，一般設(shè)置為0.85左右。既可以保證發(fā)動(dòng)機(jī)輸出較大功率，同時(shí)較為富油的混合氣也可防止發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在最大功率狀態(tài)下工作時(shí)，單位時(shí)間產(chǎn)生熱量最多，發(fā)動(dòng)機(jī)溫度很高；同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)各機(jī)件承受的負(fù)荷也最大。因此，起飛工作狀態(tài)連續(xù)工作時(shí)間一般不能超過(guò)5分鐘。

2.4爬升

飛機(jī)爬升階段一般采用最大連續(xù)工作狀態(tài)。下面，以賽斯納（CESSNA）172為例，介紹活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)飛機(jī)在爬升過(guò)程中如何獲取最好的爬升性能。為了獲得性能、對(duì)外可視度以及發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻的最佳組合，正常的航路爬升應(yīng)以襟翼收上位、全油門(mén)以及大于最佳爬升率速度5～10節(jié)的速度進(jìn)行。密度高度低于3000英尺，混合比應(yīng)使用全富油，密度高度超過(guò)3000英尺時(shí)應(yīng)調(diào)貧油，以獲得更平穩(wěn)的運(yùn)轉(zhuǎn)或最大轉(zhuǎn)速。要獲得最大爬升率，使用最佳爬升率速度。速度低于最大爬升率速度的爬升應(yīng)在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行，以便改善發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻。

2.5巡航

為了保證巡航飛機(jī)的航程和續(xù)航時(shí)間，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)功率通常選擇較小，一般為額定功率的30%～75%。對(duì)具體發(fā)動(dòng)機(jī)而言，在巡航功率設(shè)置上，發(fā)動(dòng)機(jī)制造商都有其推薦的進(jìn)氣壓力和轉(zhuǎn)速值。在實(shí)際巡航時(shí)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的巡航功率設(shè)置好后，根據(jù)飛行的實(shí)際需要，還可通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)混合比桿設(shè)置發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳功率狀態(tài)或最佳經(jīng)濟(jì)狀態(tài)，以進(jìn)一步發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，具體方法見(jiàn)各飛機(jī)的《飛行手冊(cè)》。除了功率設(shè)定以外，恰當(dāng)?shù)恼{(diào)貧油技巧也有助于增大航程。為了實(shí)現(xiàn)所推薦的燃油消耗，應(yīng)使用排氣溫度（EGT）指示器來(lái)對(duì)混合比調(diào)貧油，在最高排氣溫度時(shí)，可以提供最佳燃油經(jīng)濟(jì)性。

2.6下降階段與進(jìn)近著陸階段

飛機(jī)的下降階段與進(jìn)近著陸階段一般都采用小轉(zhuǎn)速或慢車(chē)狀態(tài)。發(fā)動(dòng)機(jī)小轉(zhuǎn)速或慢車(chē)狀態(tài)工作時(shí)，混合氣較為富油，發(fā)動(dòng)機(jī)溫度較低，電嘴容易積炭；同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)工作的穩(wěn)定性較差。所以，應(yīng)適當(dāng)調(diào)貧油或盡可能縮短該狀態(tài)的使用時(shí)間。

2.7關(guān)于轉(zhuǎn)換油箱供油

對(duì)于無(wú)交輸供油裝置的燃油系統(tǒng)，巡航飛行時(shí)應(yīng)交叉左、右油箱的燃油，不能在一側(cè)油箱的燃油用完后再轉(zhuǎn)換到另一側(cè)的油箱，這樣極易造成供油中斷。裝有電動(dòng)增壓泵的還應(yīng)將打開(kāi)以保證供油穩(wěn)定。在起飛、著陸階段或低空飛行時(shí)，不要進(jìn)行不必要的油箱轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時(shí)，有電動(dòng)泵的應(yīng)該打開(kāi)電動(dòng)泵。

3常見(jiàn)的不正常燃燒和工作情況以及處置方法

3.1爆震

在一定條件下，汽缸內(nèi)混合氣的正常燃燒遭到破壞而在未燃混合氣的局部出現(xiàn)具有爆炸性的燃燒，叫做爆震燃燒，簡(jiǎn)稱(chēng)爆震。我們可以通過(guò)以下現(xiàn)象來(lái)判斷爆震的產(chǎn)生：A.發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)出現(xiàn)不規(guī)則的金屬敲擊聲，這是由爆震沖擊氣缸內(nèi)部組件所致。B.排氣總管周期性的冒黑煙。C.發(fā)動(dòng)機(jī)劇烈振動(dòng)工作不穩(wěn)定。D.發(fā)動(dòng)機(jī)功率顯著減小，轉(zhuǎn)速下降。E.缸局部溫度急劇升高，活塞氣門(mén)等機(jī)件過(guò)熱或燒毀。如果發(fā)動(dòng)機(jī)一旦發(fā)生爆震，應(yīng)果斷采取措施。首先,把變矩桿前推，使其變小矩，減輕螺旋槳負(fù)荷，加大發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，其次，后拉油門(mén)桿，減小進(jìn)氣壓力，這樣混合氣的充填量減小，降低了壓縮氣體的溫度與壓力；再次，加強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)散熱，通過(guò)這些措施可減弱或消除爆震。如果發(fā)動(dòng)機(jī)被嚴(yán)重?fù)p害，不能繼續(xù)正常工作時(shí)，應(yīng)果斷進(jìn)行迫降。

3.2早燃

壓縮過(guò)程中，如果在電嘴跳火以前，混合氣的溫度已達(dá)到著火溫度，混合氣就會(huì)自行燃燒。這種發(fā)生在點(diǎn)火以前的自燃現(xiàn)象，叫做早燃。引起發(fā)動(dòng)機(jī)早燃的原因主要是汽缸頭溫度過(guò)高和汽缸內(nèi)部積炭。早燃發(fā)生后，發(fā)動(dòng)機(jī)功率減小，經(jīng)濟(jì)型性變差。對(duì)多氣缸發(fā)動(dòng)機(jī)，如果某些汽缸發(fā)生早燃，因曲拐機(jī)構(gòu)受力不均勻，會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)烈振動(dòng)。若發(fā)動(dòng)機(jī)在小轉(zhuǎn)速時(shí)發(fā)生早燃，此時(shí)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣性較小，過(guò)大的燃?xì)鈮毫?huì)引起曲軸倒轉(zhuǎn)，損壞機(jī)件。從早燃發(fā)生的特點(diǎn)來(lái)看，對(duì)于剛停車(chē)的熱發(fā)動(dòng)機(jī)，不能隨意扳動(dòng)螺旋槳。因?yàn)榇藭r(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸頭溫度還很高，如果扳動(dòng)螺旋槳，汽缸中殘余的混合氣受壓縮后可能自燃，使螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，有傷人的危險(xiǎn)。

3.3過(guò)貧油燃燒

如果混合氣的余氣系數(shù)a>1.1，則為過(guò)貧油燃燒。過(guò)貧油燃燒時(shí)的現(xiàn)象：A.發(fā)動(dòng)機(jī)功率減小，經(jīng)濟(jì)性變差。B.汽缸頭溫度降低。C.發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)。D.排氣管發(fā)出短促而尖銳的聲音。E.汽化器回火。防止過(guò)貧油燃燒，除了正確調(diào)整貧富油設(shè)置以外，還應(yīng)注意發(fā)動(dòng)機(jī)在低溫條件下啟動(dòng)時(shí)，由于溫度低，汽油不易汽化，混合氣容易過(guò)貧油，易回火，所以發(fā)動(dòng)機(jī)低溫啟動(dòng)注油應(yīng)稍多些。一旦發(fā)生汽化器回火，應(yīng)立即前推油門(mén)桿開(kāi)大節(jié)氣門(mén)，使進(jìn)氣氣體流速增加，將火焰吸入汽缸，消除回火。

3.4過(guò)富油燃燒

如果混合氣的余氣系數(shù)a<0.6，則為過(guò)富油燃燒?；旌蠚膺^(guò)富油燃燒的現(xiàn)象是發(fā)動(dòng)機(jī)功率減小，經(jīng)濟(jì)性變差，汽缸頭溫度降低。過(guò)富油混合氣也存在混合不均，富油程度不一致。最終使汽缸內(nèi)燃?xì)鈮毫Υ笮〔坏龋矔?huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)。但過(guò)富油燃燒與過(guò)貧油燃燒比較，過(guò)富油燃燒也有其不同的現(xiàn)象：A.汽缸內(nèi)部積炭，使發(fā)動(dòng)機(jī)功率減小，經(jīng)濟(jì)性變差，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)故障。B.排氣管冒黑煙和“放炮”。防止過(guò)富油燃燒，除了正確調(diào)整貧富油設(shè)置以外，還應(yīng)注意在飛行中，若收油門(mén)過(guò)猛，此時(shí)節(jié)氣門(mén)迅速關(guān)小，空氣量驟然減少，而燃油量因系統(tǒng)慣性使其減小滯后，容易造成暫時(shí)的混合氣過(guò)富油，而發(fā)生排氣管“放炮”現(xiàn)象。所以操縱油門(mén)要柔和。

4結(jié)語(yǔ)

燃油管理與航空安全有著非常密切的關(guān)系，良好的燃油管理能使發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定、可靠地工作，并能充分發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)性能和保證飛行安全。作為飛行員，嚴(yán)格按照要求進(jìn)行燃油管理和正確應(yīng)對(duì)各種因燃油管理出現(xiàn)特情是不可或缺的飛行技能之一。因此，對(duì)燃油管理進(jìn)行充分的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練是保證飛行安全的基礎(chǔ)。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)論文:航空發(fā)動(dòng)機(jī)的砂鑄工藝研究

本文作者：孫野宗學(xué)文李滌塵工作單位：西安交通大學(xué)機(jī)械制造系統(tǒng)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

快速成型(RP)是20世紀(jì)80年代產(chǎn)生的一種先進(jìn)制造技術(shù)，其成型原理是利用CAD模型的分層數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行分層制造并層層累積來(lái)制作零件。該技術(shù)的最大特點(diǎn)是成型速度快，不受零件復(fù)雜程度制約，形狀越復(fù)雜，越能體現(xiàn)出該技術(shù)的優(yōu)越性［1］?？焖偕拌T技術(shù)結(jié)合了快速成型和砂型鑄造，該技術(shù)利用光固化成型(SL)制作出樹(shù)脂件模具，代替?zhèn)鹘y(tǒng)木模或金屬模，通過(guò)填砂制芯得到砂型/芯，最后組合砂型，合箱澆注得到金屬鑄件?？焖偕拌T技術(shù)能充分發(fā)揮快速成型技術(shù)的復(fù)雜形狀制造、成型周期短、成型精度高，以及砂型鑄造的制造成本低、工藝靈活性大、材料適用種類(lèi)廣泛的特點(diǎn)，通過(guò)快速制模結(jié)合砂型鑄造實(shí)現(xiàn)更換材料的目的，大大提高了復(fù)雜鑄件生產(chǎn)效率并獲得高精度的鑄件，為快速響應(yīng)市場(chǎng)需求奠定了基礎(chǔ)［2］。

1快速砂型鑄造工藝流程

1.1鑄件工藝分析及參數(shù)設(shè)計(jì)本文涉及某小型航空發(fā)動(dòng)機(jī)的鋁合金部件———缸體的快速砂鑄工藝研究。其三維數(shù)模如圖1。最大外形尺寸為114mm×114mm×88mm，主要壁厚約6.5mm，散熱片結(jié)構(gòu)的平均壁厚為1.5mm。其外形結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，關(guān)鍵尺寸(缸體內(nèi)圓直徑、總高)精度要求達(dá)到CT6以?xún)?nèi)。同時(shí)要求鑄件特別是關(guān)鍵部位不允許有裂紋、縮松、縮孔、夾雜等缺陷?？紤]到散熱片結(jié)構(gòu)的平均厚度很薄，且鑄件質(zhì)量要求高，同時(shí)結(jié)合鑄件的外形結(jié)構(gòu)及鋁合金的流動(dòng)性、凝固方式、氣孔傾向等特點(diǎn)，決定采用低壓底注式澆注的方法，并在鑄件的底部設(shè)置4個(gè)圓柱澆口。同時(shí)確定一些鑄造工藝參數(shù)，包括：鑄造收縮率、工藝余量、最小鑄出孔及槽、鑄造圓角等。參數(shù)的確定過(guò)程：零件中的螺孔大徑為5mm，通孔直徑8.5mm，根據(jù)文獻(xiàn)［3］，決定將螺孔及通孔設(shè)定為不鑄出孔。缸體頂端及底端平面要與其他零件裝配以形成燃燒室，故參照GB/T6414-1999，確定其加工余量為2mm。缸體內(nèi)壁要與活塞裝配，以同樣的方法選定加工余量為2mm。另外，一般生產(chǎn)中鋁合金鑄造收縮率為0.8%~1.0%，此缸體主要壁厚是6.5mm，且存在大量壁厚為1.5mm的散熱片結(jié)構(gòu)，故最終選擇收縮率為

2分模設(shè)計(jì)

首先對(duì)零件分模并設(shè)計(jì)出該鑄件對(duì)應(yīng)的砂型。經(jīng)綜合考慮零件的形狀結(jié)構(gòu)，選擇了多向開(kāi)模，利用PRO/E設(shè)計(jì)出對(duì)應(yīng)的砂型如圖2。砂型共分為6部分，包括4個(gè)側(cè)砂型及底座和頂蓋各1個(gè)。結(jié)合砂型數(shù)模，再設(shè)計(jì)出對(duì)應(yīng)的快速成型樹(shù)脂件模具(即母模)以及填砂制芯所用的芯盒，如圖3及圖4。2.3樹(shù)脂件模具及芯盒制作將設(shè)計(jì)好的樹(shù)脂件模具的CAD模型導(dǎo)出成STL格式，再導(dǎo)入Magics軟件進(jìn)一步處理，包括加工位置的擺放、抽殼、加支撐等。全部處理完后將數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇焖俪尚蜋C(jī)上進(jìn)行加工制作。制作完成的樹(shù)脂件，還需經(jīng)過(guò)清洗、打磨等后處理才能投入使用。通常在制作樹(shù)脂件時(shí)，為了降低成本，減少樹(shù)脂的消耗，都會(huì)對(duì)制件進(jìn)行抽殼處理。本例中需要注意的是，考慮到該零件存在大量薄壁散熱片結(jié)構(gòu)，其樹(shù)脂件模具在脫模時(shí)會(huì)受到較大的脫模力，所以對(duì)其強(qiáng)度有較高要求，故未對(duì)模具進(jìn)行抽殼處理。同時(shí)，選擇好合適的材料，將設(shè)計(jì)好的芯盒板(如圖4中所示)圖紙交予廠(chǎng)家進(jìn)行加工制作。2.4砂型/芯制作將樹(shù)脂模具、芯盒組裝好，在其工作表面均勻涂刷一層脫模劑并待其晾干。按一定比例向混砂機(jī)中加入原砂、呋喃樹(shù)脂及固化劑，攪拌均勻后向芯盒中填砂。最后使用刮板將芯盒頂部冒出的樹(shù)脂砂壓實(shí)、刮平，并用長(zhǎng)釘或卡片在適當(dāng)位置扎出排氣孔(槽)。把握好開(kāi)模時(shí)間，待型砂固化后，開(kāi)模取出砂芯。最后給砂型工作面均勻噴(刷)涂一層砂型鑄造用涂料，降低其表面粗糙度，以提高鑄件的表面質(zhì)量［4］。制作所得的砂芯如圖5。2.5澆注實(shí)驗(yàn)將處理完的砂芯與事先制作好的樹(shù)脂砂澆道進(jìn)行組合，再放入砂箱中，周?chē)顫M(mǎn)粘土砂并夯實(shí)。隨后將整個(gè)砂箱吊裝到低壓澆注設(shè)備上，進(jìn)行澆注。選擇鋁合金材料為ZL101A，澆注溫度710℃，經(jīng)歷升液、充型、增壓和保壓等幾個(gè)階段共195s時(shí)間，澆注完成。待冷卻到室溫后，開(kāi)箱取出鑄件。

3鑄件澆注缺陷控制

3.1澆不足缺陷及初步改進(jìn)第1次澆注所得的鑄件存在較明顯的缺陷，主要是散熱片結(jié)構(gòu)出現(xiàn)澆不足。缺陷位置表面光亮平滑，首先想到的原因是，由于樹(shù)脂砂透氣性差且發(fā)氣量高，而該組砂型本身沒(méi)有設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)的排氣通道，所以澆注時(shí)產(chǎn)生了憋氣。提出的解決辦法是，在填砂制芯過(guò)程中，于4個(gè)側(cè)砂芯壁上開(kāi)出厚度2~3mm的連通型腔的排氣槽。3.2澆注模擬及澆注工藝的進(jìn)一步改進(jìn)為保險(xiǎn)起見(jiàn)，我們還使用鑄造模擬軟件ProCAST對(duì)缸體的澆注過(guò)程進(jìn)行了模擬，所設(shè)置的邊界條件盡量與實(shí)際情況相吻合。圖6(b)顯示了缸體充型的過(guò)程。由于所設(shè)置的澆口的位置關(guān)系，見(jiàn)圖6(a)，散熱片結(jié)構(gòu)的邊沿部分總是4角先充滿(mǎn)，中間部位最后充滿(mǎn)。因而想到，缺陷不僅僅是因?yàn)楸餁庠斐桑€可能是因?yàn)榻饘僖撼湫湍芰^差或冷卻時(shí)間過(guò)早，散熱片的邊沿中部還未充滿(mǎn)時(shí)，金屬液就已經(jīng)冷卻凝固了。針對(duì)此情況，改進(jìn)了原有的澆口，使之成為2條長(zhǎng)條形澆口加兩個(gè)圓柱澆口的形式，如圖6(c)。同時(shí)使用ProCAST再次模擬該情況下的充型過(guò)程如圖6(d)?？梢钥吹缴崞Y(jié)構(gòu)的4角部分和邊沿中部幾乎同時(shí)充滿(mǎn)，消除了前后時(shí)間間隔，而且改進(jìn)后的澆口能大大減小金屬液的充型阻力。另外，我們還將這次的澆注溫度提高到720℃，并適當(dāng)增加澆注各階段的壓力。澆注后的結(jié)果如圖7。可以看到，此次的鑄件散熱片結(jié)構(gòu)全部充型成功。

4鑄件精度控制及其尺寸精度評(píng)價(jià)

4.1鑄件精度控制總結(jié)多次填砂造型及澆注實(shí)驗(yàn)，得出一些可能導(dǎo)致鑄件精度誤差的因素，并提出相應(yīng)對(duì)策以減小鑄件的精度偏差。這些因素包括：①SL模具制造誤差；②SL模具與芯盒之間固定不牢靠；③芯盒本身的變形及加工誤差；④砂型/芯組合裝配誤差。首先，受光固化成型機(jī)理的影響，成型出的制件的水平表面可能出現(xiàn)較大的翹曲變形。為了保證鑄件的精度，在進(jìn)行加工位置擺放時(shí)，應(yīng)盡力避免樹(shù)脂件的上述表面處于水平位置。其次，要盡量保證SL模具與芯盒之間的定位可靠性。因此，采用了模具與芯盒之間的銷(xiāo)孔定位加螺釘緊固的方式。本例選擇了不易變形且表面質(zhì)量好的有機(jī)玻璃板制作芯盒。同時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制板材在各個(gè)方向上的尺寸精度，要求板材的加工尺寸精度在±0.1mm以?xún)?nèi)。最后，要確保砂型/芯之間的組合裝配精度。采用了砂型之間臺(tái)階定位的方法。即砂型上的突出部分對(duì)應(yīng)凹進(jìn)部分。而砂型上的臺(tái)階正是由圖4所示的芯盒側(cè)板上的缺口所形成的。4.2鑄件尺寸精度評(píng)價(jià)為評(píng)價(jià)快速砂鑄工藝所能達(dá)到的精度水平，對(duì)這批缸體鑄件共5件進(jìn)行了關(guān)鍵尺寸的測(cè)量分析。具體步驟是：①用游標(biāo)卡尺測(cè)量鑄件上選定的關(guān)鍵尺寸，每個(gè)尺寸測(cè)量3次取平均值；②將測(cè)量均值與設(shè)計(jì)值比較，得到誤差；③對(duì)照GB/T6414-1999中的鑄件公差等級(jí)表找出對(duì)應(yīng)的公差等級(jí)；④統(tǒng)計(jì)公差等級(jí)及其數(shù)量，分析結(jié)果。對(duì)選定的6項(xiàng)關(guān)鍵尺寸進(jìn)行測(cè)量分析，所得結(jié)果統(tǒng)計(jì)后如圖8?？梢钥吹剑?0%的尺寸都在CT7以?xún)?nèi)，且沒(méi)有超過(guò)CT9的尺寸，這與傳統(tǒng)砂型鑄造(小批量或單件生產(chǎn)、手工造型)所能達(dá)到的CT10~CT12相比，精度有很大的提高。

5總結(jié)

借助快速砂鑄工藝實(shí)現(xiàn)了對(duì)復(fù)雜形狀缸體零件的快速開(kāi)發(fā)試制。除了介紹該鋁合金缸體的快速砂鑄工藝過(guò)程外，還提出并解決了兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，即鑄件精度控制和鑄件缺陷控制。對(duì)應(yīng)措施可以總結(jié)為以下幾條：①制作樹(shù)脂件模具時(shí)盡量避免將重要表面水平放置；②保證模具與芯盒之間可靠的定位；③保證有機(jī)玻璃板芯盒的尺寸精度；④砂型/砂芯組合時(shí)要精準(zhǔn)到位；⑤使用先進(jìn)的數(shù)值模擬手段來(lái)預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的鑄造缺陷并對(duì)工藝方案加以改進(jìn)。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)論文:航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展與形勢(shì)解析

本文作者：侯敏杰劉冬根工作單位：航空發(fā)動(dòng)機(jī)高空模擬航空科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

0引言

航空發(fā)動(dòng)機(jī)的氣動(dòng)熱力學(xué)問(wèn)題、機(jī)械系統(tǒng)問(wèn)題、匹配性問(wèn)題及控制規(guī)律問(wèn)題等都必須通過(guò)高空臺(tái)模擬試驗(yàn)進(jìn)行充分的調(diào)試、驗(yàn)證。高空臺(tái)是能在地面模擬航空發(fā)動(dòng)機(jī)的空中工作環(huán)境條件，并獲取發(fā)動(dòng)機(jī)高空性能/特性的大型試驗(yàn)設(shè)備，是先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)自主研制必不可少的一種關(guān)鍵設(shè)備。一個(gè)沒(méi)有高空臺(tái)的國(guó)家，是不可能獨(dú)立自主地研制出先進(jìn)高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)的。隨著我國(guó)航空工業(yè)的蓬勃發(fā)展和航空發(fā)動(dòng)機(jī)重大專(zhuān)項(xiàng)設(shè)立的順利推進(jìn)，對(duì)高空臺(tái)的試驗(yàn)?zāi)芰透呖漳M試驗(yàn)技術(shù)都提出了更高的要求。

1高空臺(tái)的戰(zhàn)略地位與重要作用

高空臺(tái)是國(guó)家戰(zhàn)略性資源，高空模擬是自主研制先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)必不可少的重要手段和工具，一個(gè)國(guó)家的高空模擬能力和技術(shù)水平已成為該國(guó)自主研制先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)能力和水平的一個(gè)重要標(biāo)志。

1.1高空臺(tái)是先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制不可或缺的重要手段和工具航空動(dòng)力是集合了復(fù)雜氣動(dòng)、熱力、結(jié)構(gòu)和控制的高技術(shù)產(chǎn)品。由于航空動(dòng)力技術(shù)的復(fù)雜性和研制的高風(fēng)險(xiǎn)性，特別是工作范圍的不斷擴(kuò)大和設(shè)計(jì)指標(biāo)的日益提高，包括概念研究在內(nèi)的航空動(dòng)力發(fā)展的每一個(gè)環(huán)節(jié)都離不開(kāi)廣泛而深入的研究與試驗(yàn)。目前，航空渦噴/渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的飛行高度已達(dá)25～30km、最大飛行速度已達(dá)2.5～3.0倍聲速，而且對(duì)機(jī)動(dòng)性的要求也愈來(lái)愈高。這不僅使發(fā)動(dòng)機(jī)的工作參數(shù)隨飛行條件變化而急劇改變，而且發(fā)動(dòng)機(jī)的部件性能、工作穩(wěn)定性、共同工作特性、燃燒特性等也明顯地受到飛行條件變化的影響。特別是高空低速、高空高速和低空高速條件下的發(fā)動(dòng)機(jī)工作特性，已經(jīng)與地面狀態(tài)的性能大不相同，不能僅靠普通地面試車(chē)臺(tái)上的臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)果通過(guò)傳統(tǒng)的相似換算方法得到，而必須通過(guò)模擬真實(shí)空中工作環(huán)境條件下的試驗(yàn)來(lái)確定。另外，空中風(fēng)車(chē)起動(dòng)特性、燃燒室的穩(wěn)定燃燒特性和點(diǎn)火特性、低雷諾數(shù)條件下的發(fā)動(dòng)機(jī)工作穩(wěn)定性等試驗(yàn)，在地面臺(tái)上難以做到，需要在高空臺(tái)上進(jìn)行。據(jù)統(tǒng)計(jì)，一種新型發(fā)動(dòng)機(jī)研制，需要占用3～4個(gè)高空艙，進(jìn)行2000～4000小時(shí)甚至更多的高空模擬試驗(yàn)。航空發(fā)動(dòng)機(jī)需要在高空模擬試車(chē)臺(tái)上驗(yàn)證及解決的問(wèn)題可分為：氣動(dòng)熱力學(xué)、機(jī)械系統(tǒng)、匹配性和控制規(guī)律等四大類(lèi)。在整機(jī)試驗(yàn)中，各種問(wèn)題的耦合使航空發(fā)動(dòng)機(jī)高空模擬試驗(yàn)更具復(fù)雜性。在高空臺(tái)上調(diào)試、驗(yàn)證、探索發(fā)動(dòng)機(jī)改進(jìn)改型方案須有詳細(xì)的部件特性的支持，以及整機(jī)仿真技術(shù)的支持，才能有效地提高高空模擬試驗(yàn)結(jié)果的置信度，而且整機(jī)仿真技術(shù)可以彌補(bǔ)高空臺(tái)的試驗(yàn)缺陷或不足。在新型發(fā)動(dòng)機(jī)的研制過(guò)程中，航空發(fā)動(dòng)機(jī)高空模擬試驗(yàn)很重要，其相關(guān)的高空模擬試驗(yàn)技術(shù)支撐則更重要。通過(guò)合理、充分地安排航空發(fā)動(dòng)機(jī)高空臺(tái)試驗(yàn)，能夠優(yōu)化各部件空中匹配性能，確定空中工作包線(xiàn)，并大幅降低試驗(yàn)經(jīng)費(fèi)、大大縮短研發(fā)周期。高空臺(tái)作為重要的獲取空中工作參數(shù)以驗(yàn)證發(fā)動(dòng)機(jī)部件匹配性能的地面設(shè)備，集設(shè)計(jì)、制造工藝、控制、測(cè)試、試驗(yàn)等多項(xiàng)工業(yè)技術(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)于一身，具有不可替代的地位。

1.2高空模擬試驗(yàn)是航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能調(diào)試與技術(shù)攻關(guān)的最有效途徑航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制是一個(gè)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)的反復(fù)迭代過(guò)程。一臺(tái)新型發(fā)動(dòng)機(jī)的研制需要數(shù)千小時(shí)的空中性能調(diào)試試驗(yàn)。理論上說(shuō)，該試驗(yàn)既可以在高空臺(tái)上進(jìn)行，也可以在飛行臺(tái)上進(jìn)行，還可以直接在原型飛機(jī)上進(jìn)行飛行試驗(yàn)。但最有效的調(diào)試手段是高空臺(tái)試驗(yàn)。首先，從飛機(jī)及其發(fā)動(dòng)機(jī)的研制來(lái)看，通常要優(yōu)先啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的研究工作，因而新型發(fā)動(dòng)機(jī)的研制過(guò)程中沒(méi)有原型飛機(jī)可用。即使是飛機(jī)型號(hào)牽引主導(dǎo)的發(fā)動(dòng)機(jī)研制項(xiàng)目，也不會(huì)有成熟可靠的原型機(jī)來(lái)進(jìn)行高空性能調(diào)試試驗(yàn)。其次，用運(yùn)輸機(jī)或轟炸機(jī)改裝的飛行臺(tái)是發(fā)動(dòng)機(jī)研制中的重要調(diào)試手段之一，但一般僅限于飛行高度低于11km、飛行馬赫數(shù)一般低于0.85的范圍；飛行臺(tái)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足飛行高度為25～30km、飛行速度為2.5～3.0倍聲速的高性能發(fā)動(dòng)機(jī)的性能調(diào)試需求。再者，地面高空模擬試驗(yàn)相對(duì)于空中飛行試驗(yàn)而言，參數(shù)測(cè)試能力、試驗(yàn)安全性和試驗(yàn)條件控制方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能調(diào)試與技術(shù)攻關(guān)也非常關(guān)鍵。英國(guó)人曾統(tǒng)計(jì)過(guò)，發(fā)動(dòng)機(jī)高空臺(tái)性能試驗(yàn)一個(gè)月的工作量，相當(dāng)于飛行試驗(yàn)300次起降，而高空模擬試驗(yàn)的每小時(shí)費(fèi)用約為飛行試驗(yàn)費(fèi)用的1/30～1/6。

1.3先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件研發(fā)需要進(jìn)行深入的高空模擬試驗(yàn)不僅在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制過(guò)程中需要大量的整機(jī)高空模擬試驗(yàn)，而且其部件的研發(fā)也要依賴(lài)于高空臺(tái)，例如，加力燃燒室和核心機(jī)的研發(fā)通常就需要在高空臺(tái)上進(jìn)行大量的研究試驗(yàn)。因?yàn)閷?duì)于關(guān)鍵部件的高空特性，不能僅通過(guò)理論計(jì)算和普通試驗(yàn)來(lái)解決，而要建設(shè)專(zhuān)門(mén)的高空試驗(yàn)設(shè)備，其投資基本與一座高空臺(tái)相當(dāng)，因而通常會(huì)將此類(lèi)試驗(yàn)安排在高空臺(tái)上進(jìn)行。據(jù)國(guó)外經(jīng)驗(yàn)介紹，成功地發(fā)展一個(gè)高性能的加力燃燒室，一般要在高空飛行狀態(tài)下進(jìn)行2000小時(shí)左右的全尺寸加力燃燒室試驗(yàn)。

1.4航空發(fā)動(dòng)機(jī)先進(jìn)設(shè)計(jì)方法的有效性驗(yàn)證與新型航空動(dòng)力研究都離不開(kāi)高空試驗(yàn)當(dāng)前，虛擬設(shè)計(jì)方法與仿真試驗(yàn)技術(shù)在優(yōu)化試驗(yàn)方案和縮短試驗(yàn)周期方面取得了較好的效果，但這些先進(jìn)方法和技術(shù)的開(kāi)發(fā)與升級(jí)離不開(kāi)大量的試驗(yàn)結(jié)果的支持，其有效性和應(yīng)用范圍的驗(yàn)證也離不開(kāi)真實(shí)工作環(huán)境條件下的試驗(yàn)驗(yàn)證。為了滿(mǎn)足飛機(jī)技術(shù)指標(biāo)不斷提升的要求，當(dāng)前非傳統(tǒng)新型航空動(dòng)力的研發(fā)正如火如荼的進(jìn)行著，尤其是飛行速度為3～5倍聲速的飛行器動(dòng)力的研究。而這些動(dòng)力裝置的研究，如用于鄰近空間高超聲速飛行器的渦輪沖壓組合動(dòng)力的研究，不僅要進(jìn)行深入廣泛的動(dòng)力高空模擬試驗(yàn)，而且還要求在考慮飛行器與動(dòng)力相互作用影響下的高空模擬試驗(yàn)，以及飛行器與動(dòng)力一體化的高空模擬試驗(yàn)?？梢院敛豢鋸埖卣f(shuō)，高空模擬試驗(yàn)測(cè)試的技術(shù)水平與能力決定了高超聲速飛行器動(dòng)力研究的進(jìn)程。

2高空臺(tái)的發(fā)展現(xiàn)狀

自20世紀(jì)30年代世界首個(gè)高空臺(tái)建成以來(lái)，其試驗(yàn)測(cè)試能力與試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)隨發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展而不斷提升。當(dāng)前世界上建有幾十個(gè)高空模擬試驗(yàn)研究基地，有近百個(gè)高空試驗(yàn)艙。

2.1國(guó)外高空臺(tái)發(fā)展現(xiàn)狀

美國(guó)的高空臺(tái)和高空艙數(shù)量占世界總數(shù)的一半以上。在高空模擬能力絕對(duì)占優(yōu)的情況下，為適應(yīng)進(jìn)氣道/發(fā)動(dòng)機(jī)的相容性能問(wèn)題和大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)研制的高空性能/特性試驗(yàn)問(wèn)題，不惜耗費(fèi)6.5億美元于20世紀(jì)80年代中后期建成了氣源裝機(jī)功率達(dá)450MW的巨型高空臺(tái)ASTF。俄羅斯的高空模擬試驗(yàn)研究中心現(xiàn)有兩個(gè)高空模擬試驗(yàn)基地、5個(gè)在用高空艙。俄羅斯早在20世紀(jì)90年代就著手籌建10m直徑的巨型高空艙，以適應(yīng)先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)的高空試驗(yàn)需求，其設(shè)備規(guī)模和試驗(yàn)?zāi)芰H次于美國(guó)，是歐洲最大的航空發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)基地。另外，英、法等國(guó)也有較為完備的高空模擬能力。不僅如此，日本、韓國(guó)和印度等國(guó)，隨著經(jīng)濟(jì)實(shí)力的提升和發(fā)動(dòng)機(jī)的自主研發(fā)，也于上世紀(jì)末和本世紀(jì)初開(kāi)始建高空臺(tái)。這些國(guó)家在不斷提升高空臺(tái)硬件能力的同時(shí)，更加大對(duì)高空模擬試驗(yàn)技術(shù)的研究。一方面探索新的試驗(yàn)與測(cè)試方法，開(kāi)發(fā)新的試驗(yàn)科目，廣泛使用和融入數(shù)值仿真技術(shù)；另一方面優(yōu)化資源整合，比如美國(guó)于20世紀(jì)90年代將主要的高空模擬試驗(yàn)基地歸入阿諾德工程發(fā)展中心（AEDC），使其高空模擬設(shè)備能力和技術(shù)水平遙居世界第一。總體上說(shuō)，高空模擬試驗(yàn)技術(shù)，已從單純追求發(fā)動(dòng)機(jī)性能的高空性能試驗(yàn)、功能試驗(yàn)階段，發(fā)展到追求綜合高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)的性能功能試驗(yàn)、適用性試驗(yàn)、耐久性試驗(yàn)、數(shù)字化與仿真試驗(yàn)、自動(dòng)化與智能化試驗(yàn)等。

2.2我國(guó)高空臺(tái)發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)于1965年開(kāi)始高空模擬試驗(yàn)基地的自主建設(shè)工作，于1995年竣工并投入使用。我國(guó)高空模擬試驗(yàn)基地占地400畝、總裝機(jī)功率220MW，其設(shè)備能力與水平居亞洲第一、世界第五。當(dāng)前有4個(gè)高空艙，其直徑分別為3.7m、3.0m、3.0m和2.0m，可承擔(dān)海平面標(biāo)準(zhǔn)大氣靜止條件下空氣流量120kg/s的渦噴、渦扇、渦軸、渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)的高空模擬試驗(yàn)，主要包括：高空校準(zhǔn)試驗(yàn)、性能試驗(yàn)、功能試驗(yàn)、功率/推力瞬變?cè)囼?yàn)、加力通/斷試驗(yàn)、進(jìn)氣壓力畸變?cè)囼?yàn)、空中起動(dòng)試驗(yàn)、高空風(fēng)車(chē)特性試驗(yàn)、進(jìn)氣加溫加壓試驗(yàn)、高原/高溫/低溫起動(dòng)試驗(yàn)等。高空模擬試驗(yàn)技術(shù)的研究與發(fā)展，源于發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)需求。我國(guó)十分重視高空模擬試驗(yàn)與測(cè)試方法的研究，尤其是自1997年成立航空發(fā)動(dòng)機(jī)高空模擬航空科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室以來(lái)，高空模擬試驗(yàn)技術(shù)的水平有了顯著的提升，建立并完善了渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)高空模擬試驗(yàn)規(guī)范，解決了渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)和大流量收擴(kuò)噴管渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)高空模擬試驗(yàn)的關(guān)鍵技術(shù)難題。我國(guó)當(dāng)前的高空模擬技術(shù)研究主要在性能/功能試驗(yàn)和適用性試驗(yàn)技術(shù)方面，與美、俄的同類(lèi)技術(shù)相比還有差距。

3我國(guó)高空臺(tái)與高空模擬技術(shù)的發(fā)展方向

隨著我國(guó)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)由測(cè)繪仿制向自主研制的轉(zhuǎn)變，尤其是由航空大國(guó)向航空強(qiáng)國(guó)的轉(zhuǎn)變，以及航空發(fā)動(dòng)機(jī)重大科技專(zhuān)項(xiàng)的設(shè)立工作順利推進(jìn)，對(duì)高空模擬試驗(yàn)的技術(shù)和能力提出了新的要求，也為高空臺(tái)的發(fā)展創(chuàng)造了新的機(jī)遇。

3.1我國(guó)高空臺(tái)的發(fā)展要求

為適應(yīng)國(guó)內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)研究的整機(jī)試驗(yàn)條件保障需求，急需開(kāi)展以下幾方面的高空臺(tái)能力的建設(shè)工作：渦噴、渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)高空模擬試驗(yàn)?zāi)芰ㄔO(shè)；渦軸、渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)高空模擬試驗(yàn)?zāi)芰ㄔO(shè)；大涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)高空模擬試驗(yàn)?zāi)芰ㄔO(shè)；自由射流試驗(yàn)?zāi)芰ㄔO(shè)；組合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)高空模擬試驗(yàn)?zāi)芰ㄔO(shè)；航空發(fā)動(dòng)機(jī)氣動(dòng)穩(wěn)定性綜合評(píng)定試驗(yàn)?zāi)芰ㄔO(shè)；加力燃燒室/主燃燒室高空模擬試驗(yàn)?zāi)芰ㄔO(shè)；輔助動(dòng)力以及其他附件高空模擬試驗(yàn)?zāi)芰ㄔO(shè)。通過(guò)上述高空臺(tái)能力的綜合評(píng)估與建設(shè)，形成配套國(guó)內(nèi)航空發(fā)動(dòng)機(jī)與鄰近空間飛行器動(dòng)力自主研發(fā)需要的高空模擬設(shè)備，打造國(guó)際知名、世界一流的我國(guó)高空模擬試驗(yàn)基地。

3.2我國(guó)高空模擬技術(shù)的發(fā)展方向

航空發(fā)動(dòng)機(jī)高空模擬航空科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，經(jīng)過(guò)15年的建設(shè)和發(fā)展，突破了多項(xiàng)高空模擬試驗(yàn)關(guān)鍵技術(shù)，形成了一系列較為成熟的高空模擬試驗(yàn)方法、測(cè)試方法與數(shù)據(jù)處理評(píng)定方法。為更好地適應(yīng)當(dāng)前國(guó)內(nèi)航空發(fā)動(dòng)機(jī)蓬勃發(fā)展和向航空強(qiáng)國(guó)發(fā)展的發(fā)動(dòng)機(jī)高空模擬試驗(yàn)需要，迫切需要加大和深化以下幾方面的高空臺(tái)能力研究與建設(shè)工作。1）高空臺(tái)飛行環(huán)境模擬技術(shù)高空臺(tái)進(jìn)氣壓力/溫度模擬技術(shù)；高空臺(tái)排氣環(huán)境模擬技術(shù)；高原、高溫、低溫起動(dòng)環(huán)境模擬技術(shù)；進(jìn)氣畸變及其他特殊要求使用條件模擬技術(shù)；自由射流高空模擬試驗(yàn)技術(shù)。2）高空模擬試驗(yàn)測(cè)試計(jì)量技術(shù)推力/功率測(cè)量與校準(zhǔn)技術(shù)；燃油流量測(cè)量與校準(zhǔn)技術(shù)；空氣流量測(cè)量與校準(zhǔn)技術(shù)；動(dòng)溫/動(dòng)壓測(cè)量與校準(zhǔn)技術(shù)。3）發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)評(píng)定與仿真技術(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)性能試驗(yàn)評(píng)定技術(shù)；發(fā)動(dòng)機(jī)功能試驗(yàn)評(píng)定技術(shù)；發(fā)動(dòng)機(jī)與高空臺(tái)建模與數(shù)值仿真技術(shù)；地面臺(tái)、高空臺(tái)、飛行臺(tái)相關(guān)性。4）進(jìn)氣道/發(fā)動(dòng)機(jī)匹配試驗(yàn)技術(shù)進(jìn)氣壓力畸變?cè)囼?yàn)與評(píng)定技術(shù)；進(jìn)氣溫度畸變?cè)囼?yàn)與評(píng)定技術(shù)；進(jìn)氣溫度-壓力組合畸變?cè)囼?yàn)與評(píng)定技術(shù)；進(jìn)氣道與發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)合試驗(yàn)技術(shù)；降穩(wěn)因子分析與試驗(yàn)驗(yàn)證技術(shù)。通過(guò)對(duì)上述高空模擬試驗(yàn)關(guān)鍵技術(shù)的研究，形成配套國(guó)內(nèi)航空動(dòng)力高空模擬試驗(yàn)的技術(shù)和方法體系，可為國(guó)內(nèi)先進(jìn)航空動(dòng)力的自主研發(fā)提供技術(shù)條件保障與支持。

4結(jié)束語(yǔ)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)固有的高復(fù)雜性和風(fēng)險(xiǎn)性，加之飛機(jī)戰(zhàn)技指標(biāo)不斷提高，使得先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制仍然離不開(kāi)大量試驗(yàn)的支持，高空臺(tái)和高空模擬試驗(yàn)已成為當(dāng)今航空發(fā)動(dòng)機(jī)自主研制必不可少的重要手段和工具，并在一定程度上反映和決定著航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制水平。為此，要真正突破飛機(jī)“心臟病”這個(gè)瓶頸，切實(shí)做好航空發(fā)動(dòng)機(jī)的堅(jiān)強(qiáng)后盾與技術(shù)后方，必須加強(qiáng)高空模擬試驗(yàn)?zāi)芰ㄔO(shè)和高空模擬試驗(yàn)技術(shù)研究，為我國(guó)在役、在研和預(yù)研發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)提供完備的技術(shù)支持。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)論文:航空發(fā)動(dòng)機(jī)健康監(jiān)管科技發(fā)展以及走勢(shì)

1發(fā)動(dòng)機(jī)介紹

據(jù)國(guó)際民航組織統(tǒng)計(jì)，在1988—1993年的6年間，由于發(fā)動(dòng)機(jī)起火、發(fā)動(dòng)機(jī)葉片出現(xiàn)故障、發(fā)動(dòng)機(jī)脫離機(jī)翼等而發(fā)生的飛行事故多達(dá)34起。及時(shí)地監(jiān)測(cè)和診斷系統(tǒng)故障可以有效避免事故的發(fā)生，以保證飛機(jī)的飛行平安。

本文圍繞發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理，從故障診斷、故障猜測(cè)、性能評(píng)估和狀態(tài)監(jiān)控4個(gè)方面，闡述了航空發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理技術(shù)發(fā)展的目前狀況和趨向。

2故障診斷技術(shù)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了3個(gè)階段。目前所處的智能診斷階段，以知識(shí)處理為核心，信號(hào)處理、建模處理和知識(shí)處理相融合。隨著計(jì)算機(jī)、人工智能技術(shù)的發(fā)展，各種診斷算法得到了深入探究和廣泛應(yīng)用。

2．1遺傳算法

航空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工作條件多變，故障機(jī)理和故障原因復(fù)雜，故障和征兆之間沒(méi)有明顯關(guān)系，各類(lèi)故障的特征參數(shù)也不完全相同。采用數(shù)學(xué)解析方法和試驗(yàn)方法有時(shí)無(wú)法解決某些新問(wèn)題。而遺傳算法具有較高的并行處理信息和求解非線(xiàn)性新問(wèn)題的能力，能夠解決在尋優(yōu)過(guò)程中輕易碰到的局部極小值新問(wèn)題。

基于遺傳算法的故障診斷技術(shù)通常采用概率因果模型得到發(fā)動(dòng)機(jī)故障征兆和故障成因之間的關(guān)系，然后通過(guò)在遺傳過(guò)程中所采用的選擇、交叉、變異等自然選擇方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)故障的分類(lèi)和診斷，可以縮短診斷時(shí)間、提高診斷效率、減少運(yùn)算量，在復(fù)雜故障診斷中具有良好的應(yīng)用前景。

2．2小波分析和支持向量機(jī)技術(shù)

小波分析是1種先進(jìn)的非線(xiàn)性分析方法，是通過(guò)比較在分解小波后的不同頻帶內(nèi)信號(hào)盒維數(shù)的大小及其變化，來(lái)反映信號(hào)的不規(guī)則度和復(fù)雜度，刻畫(huà)信號(hào)的非平穩(wěn)性。航空發(fā)動(dòng)機(jī)在發(fā)生故障時(shí)，常出現(xiàn)非線(xiàn)性等動(dòng)力學(xué)特性，振動(dòng)信號(hào)具有非平穩(wěn)性。因此，小波分析可以有效地解決航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷中的振動(dòng)新問(wèn)題。

支持向量機(jī)技術(shù)是專(zhuān)門(mén)針對(duì)小樣本條件下的機(jī)器學(xué)習(xí)新問(wèn)題而建立的新型學(xué)習(xí)機(jī)制，能有效解決小樣本、高維數(shù)據(jù)和非線(xiàn)性新問(wèn)題，可以消除由樣本數(shù)目不足帶來(lái)的過(guò)學(xué)習(xí)新問(wèn)題，克服了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的合理結(jié)構(gòu)難以確定和存在局部極小點(diǎn)的缺陷，具有較強(qiáng)的泛化能力和抗干擾能力。航空發(fā)動(dòng)機(jī)各類(lèi)故障樣本通常難以獲得，屬于小樣本、非線(xiàn)性新問(wèn)題，因此，支持向量機(jī)技術(shù)在故障分類(lèi)和狀態(tài)識(shí)別中得到了有效應(yīng)用引。

2．3粗糙集理論

在發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷中，經(jīng)常要處理高維的海量數(shù)據(jù)，同時(shí)會(huì)碰到先驗(yàn)性知識(shí)不能滿(mǎn)足發(fā)動(dòng)機(jī)診斷要求等新問(wèn)題。概率論和模糊集等方法對(duì)此無(wú)能為力；而粗糙集理論可以解決這些新問(wèn)題。

3故障猜測(cè)技術(shù)

3．1神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)猜測(cè)技術(shù)

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有逼近任意非線(xiàn)性函數(shù)的能力和較強(qiáng)的泛化能力，在多變量猜測(cè)領(lǐng)域顯示出了巨大的潛力和突出的優(yōu)勢(shì)。如猜測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)雜磨損的趨向，充分考慮多種因素(加油、補(bǔ)油、換油和非等間隔等)，在實(shí)施多變量猜測(cè)方案時(shí)，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立多變量猜測(cè)模型，能夠解決非等間隔的受加油因素影響的油樣分析數(shù)據(jù)的建模和猜測(cè)新問(wèn)題。

3．2時(shí)序分析猜測(cè)技術(shù)

時(shí)序分析理論是對(duì)1個(gè)平穩(wěn)的時(shí)間序列，通過(guò)建立線(xiàn)性時(shí)序模型，以測(cè)量數(shù)據(jù)和偏離量為基礎(chǔ)，進(jìn)行多次擬合以確定加權(quán)系數(shù)，代人線(xiàn)性時(shí)序模型，進(jìn)而進(jìn)行猜測(cè)。影響航空發(fā)動(dòng)機(jī)滑油成分含量的因素很多，包括發(fā)動(dòng)機(jī)使用時(shí)問(wèn)、取樣時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)、發(fā)動(dòng)機(jī)的磁堵、發(fā)動(dòng)機(jī)的維修狀況、滑油的更換等。因此，可以采用時(shí)序分析理論，根據(jù)已有歷史數(shù)據(jù)，建立線(xiàn)性時(shí)序模型來(lái)猜測(cè)滑油成分含量，并和實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，從而確定是否需要維護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)。

4性能評(píng)估技術(shù)

4．1粗糙集綜合評(píng)估技術(shù)

發(fā)動(dòng)機(jī)被監(jiān)測(cè)參數(shù)較多，各參數(shù)所反映的發(fā)動(dòng)機(jī)性能重要程度無(wú)法確切得知，因此很難合理確定各參數(shù)的權(quán)重系數(shù)。可以用粗糙集理論中屬性的重要性來(lái)確定發(fā)動(dòng)機(jī)各項(xiàng)參評(píng)性能因素的綜合評(píng)判權(quán)重系數(shù)，最后進(jìn)行權(quán)值化處理，得到各參評(píng)發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù)的權(quán)值。該方法有效克服了傳統(tǒng)定權(quán)方法的主觀(guān)性，使評(píng)價(jià)結(jié)果更具客觀(guān)性，提高了綜合評(píng)判的準(zhǔn)確性和有效性。

4．2層次分析(AHP)評(píng)估技術(shù)

發(fā)動(dòng)機(jī)健康評(píng)估屬于多目標(biāo)決策新問(wèn)題，需要運(yùn)用系統(tǒng)工程理論的綜合評(píng)估法。層次分析法是1種靈活、簡(jiǎn)便的多目標(biāo)、多準(zhǔn)則的決策分析方法。它將定量和定性分析相結(jié)合，把1個(gè)復(fù)雜的新問(wèn)題按一定原則分而治之；根據(jù)新問(wèn)題的性質(zhì)和總目標(biāo)，將新問(wèn)題分解為不同的組成因素，并按照因素間的相互影響以及隸屬關(guān)系，將各因素按不同層次組合，建立遞階層次結(jié)構(gòu)模型。最終把系統(tǒng)分析歸結(jié)為最低層(如指標(biāo)層)相對(duì)于最高層(目標(biāo)層)的相對(duì)重要性權(quán)值的確定或相對(duì)優(yōu)劣的排序新問(wèn)題，從而為決策方案的選擇提供依據(jù)。

4．3多元聯(lián)合熵評(píng)估技術(shù)

多元聯(lián)合熵變是1個(gè)狀態(tài)函數(shù)，只要系統(tǒng)狀態(tài)一定，相應(yīng)熵值就可確定。由于發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)和外界的能量交換不為零，加之各子系統(tǒng)的無(wú)序性，因此系統(tǒng)總熵的增減可以預(yù)示演變方向是良性的還是惡性的。通過(guò)計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)的熵值來(lái)判定發(fā)動(dòng)機(jī)的性能狀態(tài)，從而達(dá)到評(píng)估的目的。采用該理論對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能進(jìn)行分析，其變化規(guī)律和浴盆曲線(xiàn)非常相似引。

4．4卡爾曼濾波評(píng)估技術(shù)

卡爾曼濾波器作為1種參數(shù)估計(jì)方法被廣泛應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)性能評(píng)估中。它通過(guò)含有測(cè)量噪聲的發(fā)動(dòng)機(jī)可測(cè)輸出偏差量，估計(jì)性能蛻化量。卡爾曼濾波器在無(wú)傳感器測(cè)量偏差時(shí)能準(zhǔn)確診斷發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。但是，假如傳感器存在測(cè)量偏差，僅僅依靠卡爾曼濾波器就無(wú)法得到正確的診斷結(jié)果。該技術(shù)經(jīng)常和遺傳算法等相結(jié)合，通過(guò)優(yōu)化計(jì)算找出存在測(cè)量偏差的傳感器，確定其偏差，并最終消除測(cè)量偏差對(duì)性能評(píng)估的影響。

5狀態(tài)監(jiān)控技術(shù)

開(kāi)展發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)控，可做到對(duì)故障早期發(fā)現(xiàn)、早期診斷和早期排除。發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)在對(duì)壽命、振動(dòng)、性能的狀態(tài)監(jiān)測(cè)中得到了廣泛應(yīng)用。

5．1神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)

在實(shí)際工作中，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)氣動(dòng)熱力參數(shù)的監(jiān)視是發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)視的重點(diǎn)。通過(guò)對(duì)這些參數(shù)未來(lái)值的猜測(cè)，可以了解發(fā)動(dòng)機(jī)性能衰退及故障情況。過(guò)程神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在解決這類(lèi)新問(wèn)題時(shí)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)視的起動(dòng)熱力參數(shù)猜測(cè)中得到了應(yīng)用，并取得了很好的效果。

5．2基于混沌理論和遺傳算法的監(jiān)控技術(shù)

利用混沌變量所具有的特征，可以將混沌狀態(tài)的變量引人航空發(fā)動(dòng)機(jī)各參數(shù)權(quán)值的尋優(yōu)方式中。利用遺傳算法和發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工作(正常和故障時(shí))數(shù)據(jù)，能夠自動(dòng)生成發(fā)動(dòng)機(jī)各被監(jiān)測(cè)參數(shù)的權(quán)系數(shù)，也可得到表征發(fā)動(dòng)機(jī)性能的綜合指數(shù)值。

6遠(yuǎn)程診斷和監(jiān)控技術(shù)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)是全球信息化的產(chǎn)物，也是航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷領(lǐng)域的一個(gè)重要發(fā)展方向。系統(tǒng)能縮短收集設(shè)備狀態(tài)、故障信息和診斷排故的時(shí)間，能有效地提高故障診斷的效率和精度，有利于航空公司的飛行管理，提高發(fā)動(dòng)機(jī)維護(hù)水平和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

在國(guó)內(nèi)，南京航空航天大學(xué)、裝備指揮技術(shù)學(xué)院、海軍航空工程大學(xué)等在此方面進(jìn)行了的探究。南京航空航天大學(xué)探究了發(fā)動(dòng)機(jī)遠(yuǎn)程故障診斷的關(guān)鍵技術(shù)，提出了發(fā)動(dòng)機(jī)遠(yuǎn)程故障診斷的體系結(jié)構(gòu)，給出了診斷設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計(jì)的COM組件技術(shù)、遠(yuǎn)程故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)和協(xié)同診斷工作環(huán)境的技術(shù)方案。采用COM組件技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了在Web服務(wù)器上進(jìn)行知識(shí)的存儲(chǔ)和推理。如圖1所示。還于2001年，提出了基于WEB的航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障遠(yuǎn)程診斷的C／S和B／S模式下的系統(tǒng)模型，將WWW信息檢索技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和故障診斷技術(shù)相結(jié)合，跨地域地將發(fā)動(dòng)機(jī)使用單位及基層技術(shù)部門(mén)、生產(chǎn)廠(chǎng)商、管理部門(mén)、科研院所以及航空維修企業(yè)組織起來(lái)，共享診斷專(zhuān)家知識(shí)和各種專(zhuān)用監(jiān)測(cè)診斷設(shè)備。其關(guān)鍵技術(shù)主要包括：基于Intemet的跨地域遠(yuǎn)程協(xié)作架構(gòu)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的診斷技術(shù)、計(jì)算機(jī)協(xié)同工作技術(shù)、中心站點(diǎn)及企業(yè)站點(diǎn)開(kāi)放平臺(tái)的保障技術(shù)、共享信息的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化技術(shù)等。

裝備指揮技術(shù)學(xué)院于2003年提出了以故障智能診斷和維修中心為核心的三位一體的廣域維修保障體系。

海軍航空工程大學(xué)開(kāi)發(fā)的基于Intemet和www的遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)，主要由分布于各地的航空發(fā)動(dòng)機(jī)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)、局域網(wǎng)Intranet和Intemet、遠(yuǎn)程診斷中心和各診斷專(zhuān)家組成。系統(tǒng)主要完成發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)、離線(xiàn)監(jiān)測(cè)、大量信息數(shù)據(jù)的處理和傳輸，并完成診斷請(qǐng)求和反饋診斷結(jié)果。

但是，目前提出和開(kāi)發(fā)的遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)大多數(shù)還只停留在試驗(yàn)室探究階段，還存在以下的新問(wèn)題：

(1)將ACARS的飛行中無(wú)線(xiàn)傳輸信息用于實(shí)時(shí)故障診斷；

(2)基于CORBA的并行遠(yuǎn)程故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)技術(shù)；

(3)將知識(shí)挖掘技術(shù)應(yīng)用于遠(yuǎn)程故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)，完善知識(shí)庫(kù)。

7發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理技術(shù)發(fā)展趨向

7．1粗糙集診斷技術(shù)

反映發(fā)動(dòng)機(jī)性能的大部分參數(shù)具有模糊性和連續(xù)性，而粗糙集只能解決離散的數(shù)據(jù)新問(wèn)題，因此和其他理論和方法相結(jié)合是粗糙集診斷技術(shù)發(fā)展的趨向。

7．2故障猜測(cè)技術(shù)

故障猜測(cè)技術(shù)探究需要解決的新問(wèn)題提前猜測(cè)故障發(fā)生的部位和等級(jí)以及發(fā)生的時(shí)問(wèn)，在故障發(fā)生之前就排除。

7．3引入基于網(wǎng)格技術(shù)的分布式維修環(huán)境

網(wǎng)格技術(shù)的探究始于20世紀(jì)9O年代，是新1代信息處理設(shè)施，如圖2所示。

網(wǎng)格的最大優(yōu)點(diǎn)在于能夠?qū)崿F(xiàn)資源共享和人員協(xié)作。這一明顯優(yōu)點(diǎn)使得越來(lái)越多的系統(tǒng)嘗試使用網(wǎng)格技術(shù)來(lái)構(gòu)建所需的分布式環(huán)境。RR公司等單位和團(tuán)體正在探究基于網(wǎng)格技術(shù)的分布式飛行器維護(hù)環(huán)境(DAME)，這是1個(gè)應(yīng)用網(wǎng)格技術(shù)解決飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷、預(yù)告和維護(hù)的示范項(xiàng)目。

7．4遠(yuǎn)程診斷和監(jiān)測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)用化

發(fā)動(dòng)機(jī)遠(yuǎn)程診斷和監(jiān)測(cè)技術(shù)實(shí)用化是實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)診斷、監(jiān)測(cè)的必然要求，具體表現(xiàn)在：(1)現(xiàn)場(chǎng)采集結(jié)果需要進(jìn)行進(jìn)一步的分析；(2)小公司需要借助大公司的技術(shù)資源；(3)需要借助專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)；(4)需要得到發(fā)動(dòng)機(jī)或有關(guān)零部件廠(chǎng)商的技術(shù)支持。

8結(jié)束語(yǔ)

發(fā)動(dòng)機(jī)的健康是保證飛機(jī)飛行平安和機(jī)隊(duì)按時(shí)出勤的根本條件。隨著人們對(duì)航空平安關(guān)注程度的日益增強(qiáng)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理的新技術(shù)、新方法取得了較大的進(jìn)展。