引論：我們?yōu)槟砹?篇航空發(fā)動(dòng)機(jī)論文范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫(xiě)作時(shí)的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。

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、生動(dòng)。對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)度計(jì)算這類具有內(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。現(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、、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)效果的途徑和手段，不能因?yàn)槠鋬?yōu)點(diǎn)而拋棄板書(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；，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:關(guān)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理技術(shù)進(jìn)展及趨勢(shì)

論文關(guān)鍵詞：健康管理技術(shù) 故障診斷 故障預(yù)測(cè) 性能評(píng)估 狀態(tài)監(jiān)控 航空發(fā)動(dòng)機(jī)

論文摘要：綜述了航空發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理技術(shù)的近期進(jìn)展，并指出了其發(fā)展趨勢(shì)。

1引言

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，以保障飛機(jī)的飛行安全。

本文圍繞發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理，從故障診斷、故障預(yù)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)展的現(xiàn)狀和趨勢(shì)。

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研究和廣泛應(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，故障與征兆之間沒(méi)有明顯關(guān)系，各類故障的特征參數(shù)也不相同。采用數(shù)學(xué)解析方法和試驗(yàn)方法有時(shí)無(wú)法解決某些問(wèn)題。而遺傳算法具有較高的并行處理信息和求解非線性問(wèn)題的能力，能夠解決在尋優(yōu)過(guò)程中容易遇到的局部極小值問(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)問(wèn)題。

支持向量機(jī)技術(shù)是專門(mén)針對(duì)小樣本條件下的機(jī)器學(xué)習(xí)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)和非線性問(wèn)題，可以消除由樣本數(shù)目不足帶來(lái)的過(guò)學(xué)習(xí)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)各類故障樣本通常難以獲得，屬于小樣本、非線性問(wèn)題，因此，支持向量機(jī)技術(shù)在故障分類和狀態(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，常常要處理高維的海量數(shù)據(jù)，同時(shí)會(huì)遇到先驗(yàn)性知識(shí)不能滿足發(fā)動(dòng)機(jī)診斷要求等問(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問(wèn)題。

3故障預(yù)測(cè)技術(shù)

3．1神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)技術(shù)

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有逼近任意非線性函數(shù)的能力和較強(qiáng)的泛化能力，在多變量預(yù)測(cè)領(lǐng)域顯示出了巨大的潛力和突出的優(yōu)勢(shì)。如預(yù)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)雜磨損的趨勢(shì)，充分考慮多種因素(加油、補(bǔ)油、換油和非等間隔等)，在實(shí)施多變量預(yù)測(cè)方案時(shí)，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立多變量預(yù)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)的建模和預(yù)測(cè)問(wèn)題。

3．2時(shí)序分析預(yù)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)建立線性時(shí)序模型，以測(cè)量數(shù)據(jù)與偏離量為基礎(chǔ)，進(jìn)行多次擬合以確定加權(quán)系數(shù)，代人線性時(shí)序模型，進(jìn)而進(jìn)行預(yù)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)，建立線性時(shí)序模型來(lái)預(yù)測(cè)滑油成分含量，并與實(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)，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)方法的主觀性，使評(píng)價(jià)結(jié)果更具客觀性，提高了綜合評(píng)判的性和有效性。

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。它將定量與定性分析相結(jié)合，把1個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題按一定原則分而治之；根據(jù)問(wèn)題的性質(zhì)和總目標(biāo)，將問(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)為低層(如指標(biāo)層)相對(duì)于較高層(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)與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)判斷發(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)能診斷發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。但是，如果傳感器存在測(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)常常與遺傳算法等相結(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)值的預(yù)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)預(yù)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點(diǎn)，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)程診斷與監(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)、故障信息與診斷排故的時(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)行了的研究。南京航空航天大學(xué)研究了發(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)，共享診斷專家知識(shí)和各種專用監(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)化與規(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家組成。系統(tǒng)主要完成發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)、離線監(jiān)測(cè)、大量信息數(shù)據(jù)的處理與傳輸，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)室研究階段，還存在以下的問(wèn)題：

(1)將ACARS的飛行中無(wú)線傳輸信息用于實(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)展趨勢(shì)

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)問(wèn)題，因此與其他理論和方法相結(jié)合是粗糙集診斷技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。

7．2故障預(yù)測(cè)技術(shù)

故障預(yù)測(cè)技術(shù)研究需要解決的問(wèn)題提前預(yù)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)的研究始于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)格的較大優(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)體正在研究基于網(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)報(bào)和維護(hù)的示范項(xiàng)目。

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

發(fā)動(dòng)機(jī)遠(yuǎn)程診斷與監(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)零部件廠商的技術(shù)支持。

8結(jié)束語(yǔ)

發(fā)動(dòng)機(jī)的健康是保障飛機(jī)飛行安全和機(jī)隊(duì)按時(shí)出勤的根本條件。隨著人們對(duì)航空安全關(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。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)論文:航空發(fā)動(dòng)機(jī)研究和發(fā)展投資規(guī)律探討

摘要：文章給出了航空發(fā)動(dòng)機(jī)研究和發(fā)展經(jīng)費(fèi)的一般投資規(guī)律，研究了美國(guó)綜合高性能渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)計(jì)劃和多用途、經(jīng)濟(jì)可承受的先進(jìn)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)劃的投資情況，可為我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)項(xiàng)目制定投資策略和控制經(jīng)費(fèi)提供一定參考。

關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī)；投資；航空

航空發(fā)動(dòng)機(jī)項(xiàng)目技術(shù)難度大、周期長(zhǎng)、費(fèi)用高、風(fēng)險(xiǎn)大，目前國(guó)外能獨(dú)立研制先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的國(guó)家只有美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)和俄羅斯等少數(shù)幾個(gè)國(guó)家。這些國(guó)家長(zhǎng)期以來(lái)高度重視航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的研究和發(fā)展，投入大量資金，通過(guò)連續(xù)不斷的實(shí)施先進(jìn)技術(shù)預(yù)先研究和驗(yàn)證計(jì)劃，為其占據(jù)經(jīng)驗(yàn)豐富地位奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1航空發(fā)動(dòng)機(jī)研究和發(fā)展經(jīng)費(fèi)的分類及基本規(guī)律

航空領(lǐng)域研究和發(fā)展經(jīng)費(fèi)一般分為基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究和（產(chǎn)品）發(fā)展三大類，不同國(guó)家會(huì)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整或者細(xì)分。美國(guó)對(duì)研究和發(fā)展經(jīng)費(fèi)的分類和管理較為系統(tǒng)和成熟，將研究和發(fā)展經(jīng)費(fèi)細(xì)分為7類：6.1基礎(chǔ)研究、6.2應(yīng)用研究、6.3先期技術(shù)開(kāi)發(fā)、6.4先期部件開(kāi)發(fā)和樣機(jī)、6.5系統(tǒng)研制與驗(yàn)證、6.6科研管理保障、6.7作戰(zhàn)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。其中，6.1類～6.3類不針對(duì)特定型號(hào)，屬于技術(shù)基礎(chǔ)工作（相當(dāng)于我國(guó)的預(yù)研）；6.4類、6.5類、6.7類針對(duì)特定型號(hào)，屬于型號(hào)發(fā)展工作；6.6類則貫穿采辦的全壽命周期。從投資規(guī)模來(lái)看，美、英、法、俄等航空均衡發(fā)展國(guó)家一直以來(lái)非常重視在航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)研究和發(fā)展方面的經(jīng)費(fèi)投入。據(jù)統(tǒng)計(jì)，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研究和發(fā)展經(jīng)費(fèi)占航空研究和發(fā)展總經(jīng)費(fèi)的25%左右。英國(guó)、法國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)工業(yè)產(chǎn)值在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的比例分別為0.5%和0.3%，航空發(fā)動(dòng)機(jī)研究和發(fā)展經(jīng)費(fèi)在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值中的比例分別為0.08%、0.06%。通用電氣公司、普惠公司、羅羅公司和斯奈克瑪公司每年在航空發(fā)動(dòng)機(jī)研究和發(fā)展方面的投入在10億美元上下。美國(guó)軍方每年在航空發(fā)動(dòng)機(jī)研究和發(fā)展方面的投入大約為15億美元。從投資渠道來(lái)看，美國(guó)政府每年投資約800億美元的研究和發(fā)展費(fèi)用，其中有百億美元的費(fèi)用用于航空，一般由政府和工業(yè)界提供，比例大致為3:1。在政府提供的費(fèi)用中，90%以上由國(guó)防部和NASA兩家提供，其余由運(yùn)輸部和能源部提供。NASA面向民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)，其經(jīng)費(fèi)約占NASA全部航空經(jīng)費(fèi)的1/3，大部分用于與工業(yè)部門(mén)簽訂的合同上，用于本身完成計(jì)劃的費(fèi)用和對(duì)大學(xué)的資助不到總費(fèi)用的20%。國(guó)防部面向軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)，其經(jīng)費(fèi)約占國(guó)防部全部航空經(jīng)費(fèi)的20%以上，其中6.1類研究經(jīng)費(fèi)中55%委托給高校，25%委托給工業(yè)部門(mén)，軍內(nèi)研究只占20%，6.2類～6.4類則更多的委托給工業(yè)部門(mén)。工業(yè)部門(mén)的科研工作在全美占有重要地位，大約3/4的研究和發(fā)展工作是由工業(yè)部門(mén)完成的，這里吸納了全國(guó)60%以上的研究和發(fā)展總經(jīng)費(fèi)，其資金來(lái)源主要有三個(gè)：①自籌資金。一般占銷(xiāo)售額的6%～8%，大致與政府投入資金相當(dāng)；②政府委托的各類研究和發(fā)展合同資金。研究成果屬于政府，用于其他盈利項(xiàng)目時(shí)要償還部分資金；③獨(dú)立研究和發(fā)展資金。從研制和采購(gòu)合同中提出一部分資金用于改進(jìn)技術(shù)能力，但必須按比例搭配一部分自籌資金。從投資分類來(lái)看，國(guó)外不針對(duì)特定型號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)研經(jīng)費(fèi)占全部發(fā)動(dòng)機(jī)研究和發(fā)展費(fèi)用的30%～35%。據(jù)美國(guó)多年的航空發(fā)動(dòng)機(jī)各類經(jīng)費(fèi)統(tǒng)計(jì)，6.1類、6.2類、6.3類、6.4類、6.5類、6.7類每年經(jīng)費(fèi)的比例大致為：3%～4%：10%～12%：10%～12%：10%～12%：30%：30%。其中前三類的比例比較穩(wěn)定，后三類的比例隨新型號(hào)的上馬而有較大的變化。

2航空發(fā)動(dòng)機(jī)研究和發(fā)展計(jì)劃的投資情況

在國(guó)外已實(shí)施的航空發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)先研究計(jì)劃中，美國(guó)綜合高性能渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)計(jì)劃、美國(guó)多用途、經(jīng)濟(jì)可承受的先進(jìn)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)劃、歐洲先進(jìn)核心軍用發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)劃是其中的典型代表。據(jù)統(tǒng)計(jì)，IHPTET計(jì)劃從1988年開(kāi)始到2005年基本完成，經(jīng)歷18年，耗資約50億美元，平均每年約為3億美元；VAATE計(jì)劃的投資水平與IHPTET計(jì)劃相當(dāng)，從2006年到2017年，計(jì)劃投資37億美元，平均每年3億多美元；ACME計(jì)劃是英國(guó)和歐洲投資最多，規(guī)模較大的一個(gè)軍用發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)發(fā)展計(jì)劃，估計(jì)每年投資為1億歐元。以下重點(diǎn)對(duì)美國(guó)IHPTET/VAATE計(jì)劃的投資情況作進(jìn)一步分析。IHPTET計(jì)劃和VAATE計(jì)劃是兩個(gè)接續(xù)性的計(jì)劃，參于IHPTET計(jì)劃的主要有國(guó)防預(yù)研局（DARPA）、陸軍、海軍、空軍、NASA和6家航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司（艾利遜先進(jìn)技術(shù)發(fā)展公司、聯(lián)信發(fā)動(dòng)機(jī)公司、通用電氣公司、普惠公司、特里達(dá)因公司和威廉斯公司），參與VAATE計(jì)劃的主要是美國(guó)陸軍、空軍、海軍、DARPA、NASA和6家航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司（通用電氣公司、霍尼韋爾公司、普惠公司、羅羅公司、威廉斯公司和特里達(dá)因公司），3家飛機(jī)機(jī)體制造商（波音公司、洛克希德?馬丁公司、諾斯羅普?格魯門(mén)公司）也參加了該計(jì)劃，另外該計(jì)劃還新增了國(guó)防部辦公室（OSD）和能源部（DOE）。兩個(gè)計(jì)劃的投資渠道一致。根據(jù)美國(guó)1999年～2011年國(guó)防預(yù)算報(bào)告，空軍方面與IHPTET/VAATE計(jì)劃相關(guān)的投資項(xiàng)目有四個(gè)：①PE0601102F國(guó)防學(xué)科研究；②PE0602203F航空航天推進(jìn)。主要是其中的3048（燃油和潤(rùn)滑）、3066（渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)）兩個(gè)子項(xiàng)目；③PE0603202F航空航天推進(jìn)分系統(tǒng)綜合。僅有一個(gè)668A（飛機(jī)推進(jìn)分系統(tǒng)綜合）子項(xiàng)目；④PE0603216F航空航天推進(jìn)和動(dòng)力技術(shù)。主要包括其中的2480（航空航天燃油和大氣推進(jìn)）、4921（飛機(jī)推進(jìn)分系統(tǒng)綜合，2002年668A取消后產(chǎn)生）、681B（先進(jìn)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)獍l(fā)生器）三個(gè)子項(xiàng)目。陸軍和海軍也是IHPTET/VAATE計(jì)劃的重要承擔(dān)方，陸軍以渦軸/渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)的研究為主，每年獲得國(guó)家投資千萬(wàn)美元上下，占合同份額的25%～50%；海軍主要參與聯(lián)合渦輪先進(jìn)燃?xì)獍l(fā)生器（JTAGG）的研究，每年獲得投資約為700萬(wàn)美元，此外還有一些其他研究和發(fā)展工作，投資額在0.3億美元上下。據(jù)美國(guó)1997年～2007年國(guó)防預(yù)算報(bào)告，陸軍在IHPTET/VAATE計(jì)劃上的投資項(xiàng)目主要是PE0602211A航空技術(shù)（A47B）和PE0603003A航空發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)（D447），海軍在IHPTET/VAATE計(jì)劃上的投資項(xiàng)目主要是PE0602114N航空推進(jìn)技術(shù)、PE0602234N航空材料和PE0603236NIHPTET驗(yàn)證機(jī)（R2951）。除空、陸、海軍以外，國(guó)防預(yù)研局、NASA參加了IHPTET計(jì)劃，國(guó)防預(yù)研局、NASA、國(guó)防部辦公室、能源部參加了VAATE計(jì)劃。工業(yè)部門(mén)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)研究和發(fā)展方面的投資一般按照發(fā)動(dòng)機(jī)銷(xiāo)售額的百分比提取。IHPTET計(jì)劃一開(kāi)始，就約定了政府撥款和工業(yè)部門(mén)投資約各占一半。根據(jù)以上渠道分析和相關(guān)數(shù)字統(tǒng)計(jì)，可以得到IHPTET/VAATE計(jì)劃的投資強(qiáng)度情況：①I(mǎi)HPTET/VAATE計(jì)劃在1995年～2009年累計(jì)投資約為53.79億美元，平均每年投資額為3.59億美元；②IHPTET/VAATE計(jì)劃在1995年～2008年的投資基本保持穩(wěn)定，在3～4億美元；由于VAATE計(jì)劃提前結(jié)束，2009年的經(jīng)費(fèi)出現(xiàn)了攀升，達(dá)到4.5億美元；③1996年～2000年，IHPTET計(jì)劃第二階段總共投資17.08億美元，平均每年為3.42億美元，年度投資變化比較平穩(wěn)；2001年～2005年，IHPTET計(jì)劃第三階段總共投資17.54億美元，平均每年為3.51億美元，年度投資呈波浪形，2002年出現(xiàn)了波峰；2006年～2009年，VAATE計(jì)劃及時(shí)階段總共投資15.52億美元，平均每年為3.88億美元，年度投資呈斜線形，連年遞增；④美國(guó)IHPTET/VAATE計(jì)劃每年在空軍、陸軍、海軍、NASA以及政府其他部門(mén)的投資基本上保持著比較穩(wěn)定的比例關(guān)系，大致為34%：2%：11%：18%：7%；工業(yè)部門(mén)的投資大約占到總投資的28%。

3結(jié)束語(yǔ)

文章以美國(guó)為例，重點(diǎn)討論了國(guó)外航空發(fā)動(dòng)機(jī)研究和發(fā)展經(jīng)費(fèi)的管理方式和投資規(guī)律，但這只能反映國(guó)外航空發(fā)動(dòng)機(jī)投資管理的冰山一角。因此，要解析國(guó)外航空發(fā)動(dòng)機(jī)的投資現(xiàn)狀，還有待于更深一步的研究。

作者:吳靜敏 單位:中國(guó)航空工業(yè)發(fā)展研究中心

航空發(fā)動(dòng)機(jī)論文:航空發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)污染防控

摘要：本文分析了航空發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)油液污染的危害和污染原因，針對(duì)飛機(jī)維修特點(diǎn)制定發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)的污染防控措施，旨在使飛機(jī)在維修過(guò)程中控制發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)污染源、發(fā)現(xiàn)和消除污染物，保障發(fā)動(dòng)機(jī)工作安全、。

關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī);維護(hù);滑油系統(tǒng);污染防控

一、引言

近年來(lái)，因飛機(jī)油液系統(tǒng)污染導(dǎo)致的飛行事故、事故征候和較大故障已嚴(yán)重危及飛行安全，油液系統(tǒng)污染的防控工作已成為飛機(jī)維護(hù)中的重要工作。滑油系統(tǒng)是保障飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作的重要系統(tǒng)之一，其主要功能是保障發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦件的潤(rùn)滑和散熱，一旦滑油系統(tǒng)出現(xiàn)故障，將引起軸承等重要部件損壞而造成嚴(yán)重事故。因此增強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)的污染防控，分析滑油系統(tǒng)污染的危害及其原因，制定污染防控措施，對(duì)飛機(jī)維修企業(yè)確保發(fā)動(dòng)機(jī)正常使用，保障飛機(jī)飛行安全具有十分重要的意義。

二、污染的危害

滑油系統(tǒng)污染是指系統(tǒng)內(nèi)部零件磨損、老化等產(chǎn)生的金屬屑、淤渣和從外部進(jìn)入的塵埃、沙粒等固體顆粒物，當(dāng)滑油中存有相當(dāng)數(shù)量的雜質(zhì)，從而影響滑油潤(rùn)滑和散熱效果，加速軸承、齒輪等運(yùn)動(dòng)零件磨損，縮短壽命。滑油中的水分會(huì)引起金屬零件表面銹蝕，使滑油揮發(fā)，加速氧化分解，生成沉淀和腐蝕性物質(zhì)，進(jìn)一步降低潤(rùn)滑性能、惡化潤(rùn)滑效果。在發(fā)動(dòng)機(jī)使用過(guò)程中，常見(jiàn)的污染故障主要有傳動(dòng)部件異常磨損、振動(dòng)異常、抱軸、腐蝕、滑油消耗量異常、滑油量異常增加或減少、滑油溫度高、滑油壓力異常、滑油變黑或有異味、滑油中串入燃油等，這些故障對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作產(chǎn)生嚴(yán)重影響，造成發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)大、卡滯、失效等現(xiàn)象的發(fā)生，嚴(yán)重時(shí)將會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)抱軸；滑油腐蝕性過(guò)大將造成發(fā)動(dòng)機(jī)附件機(jī)匣等腐蝕，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)性故障。

三、產(chǎn)生污染的原因

1、金屬屑污染

航空發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)零件表面磨損產(chǎn)生的銅、鐵、錫等金屬屑是造成滑油污染的一個(gè)重要因素。金屬屑產(chǎn)生的原因是由于使用維護(hù)中機(jī)件磨損、拆裝損傷和外部侵入物所致，如維護(hù)中機(jī)件未經(jīng)清洗或雖經(jīng)清洗但未清洗干凈而殘留在機(jī)件和系統(tǒng)中，體積大于系統(tǒng)過(guò)濾器通道的金屬屑則沉淀在滑油濾、磁塞等部位，或存留在系統(tǒng)中滑油流動(dòng)的死區(qū)危害機(jī)件。同時(shí)金屬屑體積小于過(guò)濾器通道的則隨滑油流動(dòng)，當(dāng)含量大于一定數(shù)量和粒度大于一定值時(shí)，直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)工作性能，直接反映發(fā)動(dòng)機(jī)工作環(huán)境的污染程度。

2、人為性污染

人為性污染主要發(fā)生在使用維護(hù)過(guò)程中的滑油系統(tǒng)污染。產(chǎn)生的原因是由于維護(hù)人員對(duì)滑油的清潔度重視不夠，防控措施不當(dāng)或未落實(shí)防控措施，如維護(hù)的機(jī)件內(nèi)部污染度不達(dá)標(biāo)，未用清潔擦拭機(jī)件外表面或發(fā)動(dòng)機(jī)部位，加油口未清洗、擦拭，拆除滑油系統(tǒng)附件后斷開(kāi)的導(dǎo)管、接頭和部件等未及時(shí)包扎，連接口不清潔或清洗不達(dá)標(biāo)等，均可產(chǎn)生人為侵入物污染滑油系統(tǒng)。

3、水分污染

水分是滑油中最常見(jiàn)的液體污染物，對(duì)滑油系統(tǒng)的危害很大。滑油系統(tǒng)中的水分主要來(lái)自維護(hù)時(shí)工作環(huán)境中的水分，維護(hù)操作中接觸性水分侵入。如滑油箱加油口殘存的冷凝水分，附著在滑油加油設(shè)備的接觸性殘存水分等均易進(jìn)入滑油系統(tǒng)，成為滑油系統(tǒng)水污染的來(lái)源。使用維護(hù)中的環(huán)境濕度控制和避免操作時(shí)水分接觸尤為重要。

四、污染防控的措施

1、滑油光譜監(jiān)控

滑油光譜分析是應(yīng)用最早的油液監(jiān)控技術(shù)，主要功能是根據(jù)滑油中各種磨粒元素濃度的變化狀況判斷機(jī)件磨損程度，根據(jù)磨粒元素成分判斷磨損部位，因此利用滑油光譜分析儀，可對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)滑油維修中和試車(chē)產(chǎn)生的Fe、Al、Cu、Cr、Ag、Ti、Mg等金屬元素進(jìn)行監(jiān)控。滑油光譜分析的關(guān)鍵在于油樣的獲取和檢測(cè)分析的性。其中油樣獲取非常關(guān)鍵，必須從設(shè)計(jì)的取樣點(diǎn)取樣，或從系統(tǒng)沉淀物位置取樣，按照使用維護(hù)時(shí)的取樣方法、取樣時(shí)機(jī)、取樣量等取樣，另外取樣信息、分析結(jié)果記錄、歸檔和污染防控信息傳遞流程和管理也十分重要。目前滑油光譜分析技術(shù)已在航空發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)污染監(jiān)控中廣泛地應(yīng)用，雖技術(shù)比較成熟，但對(duì)滑油光譜分析還應(yīng)引起重視。針對(duì)在實(shí)際使用過(guò)程中出現(xiàn)滑油光譜結(jié)果超出監(jiān)控指標(biāo)時(shí)，應(yīng)采取以下措施：（1）重要磨損元素濃度超過(guò)警告值或增長(zhǎng)率異常值時(shí)，重新采樣驗(yàn)證確認(rèn)后，進(jìn)行鐵譜分析，綜合分析大磨粒監(jiān)控結(jié)果，并按照要求檢查滑油濾、磁塞、（熱）金屬屑信號(hào)器，檢查振動(dòng)值、高低壓轉(zhuǎn)子慣性運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間以及軸承噪音值等。若發(fā)現(xiàn)有指標(biāo)不符合規(guī)定，應(yīng)暫停使用，由發(fā)動(dòng)機(jī)專業(yè)維修廠家排查原因，消除污染物。若未發(fā)現(xiàn)不符合規(guī)定指標(biāo)，列入監(jiān)控使用，監(jiān)控5個(gè)飛行日。（2）對(duì)因滑油光譜監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)超過(guò)規(guī)定指標(biāo)列入監(jiān)控使用的發(fā)動(dòng)機(jī)，應(yīng)在每個(gè)起落后采樣進(jìn)行滑油光譜分析、鐵譜分析和磨粒檢測(cè)，同時(shí)進(jìn)行軸承檢查，監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)值的變化趨勢(shì)，發(fā)現(xiàn)異常時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)暫停使用。（3）對(duì)列入監(jiān)控使用的發(fā)動(dòng)機(jī)，在監(jiān)控周期內(nèi)，滑油鐵譜分析、磨粒檢測(cè)、軸承檢查和發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)值未超過(guò)規(guī)定指標(biāo)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)恢復(fù)正常使用。（4）滑油光譜監(jiān)控出現(xiàn)以下情況，若外場(chǎng)無(wú)法排除故障時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)暫停使用：鐵、銅元素濃度超過(guò)異常值時(shí)；鐵、銅元素濃度超過(guò)警告值且濃度增長(zhǎng)率超過(guò)異常值時(shí)；其它重要磨損元素濃度超過(guò)異常值和增長(zhǎng)率異常值時(shí)。（5）參考元素濃度超過(guò)異常值或者因腐蝕造成鎂元素濃度超過(guò)異常值，而發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)其他故障征兆時(shí)，可更換滑油后繼續(xù)正常使用。

2、磨粒檢測(cè)

根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)滑油需進(jìn)行磨粒檢測(cè)的時(shí)機(jī)，使用自動(dòng)磨粒檢測(cè)儀，嚴(yán)格按照磨粒監(jiān)控指標(biāo)（參見(jiàn)表1）對(duì)磨粒的數(shù)量、類型和尺寸分布等情況進(jìn)行檢測(cè)。進(jìn)行磨粒檢測(cè)時(shí)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)超出指標(biāo)時(shí)，應(yīng)將檢測(cè)結(jié)果和“航空發(fā)動(dòng)機(jī)滑油光譜故障診斷專家系統(tǒng)”的診斷建議通知使用單位。使用單位應(yīng)結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際狀態(tài)，采取措施綜合分析確定發(fā)動(dòng)機(jī)能否繼續(xù)使用，主要采取以下幾項(xiàng)措施。（1）當(dāng)滑油磨粒檢測(cè)數(shù)據(jù)超標(biāo)時(shí)，應(yīng)首先重新采樣檢測(cè)驗(yàn)證。（2）新品或翻修發(fā)動(dòng)機(jī)裝機(jī)使用25h內(nèi)，磨粒檢測(cè)數(shù)據(jù)首次超過(guò)規(guī)定指標(biāo)時(shí)，確認(rèn)發(fā)動(dòng)機(jī)其他監(jiān)控參數(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù)正常時(shí)，可更換滑油后正常使用，以排除發(fā)動(dòng)機(jī)磨合的影響因素。（3）確認(rèn)磨粒濃度超過(guò)警告值時(shí)，進(jìn)行鐵譜分析，檢查發(fā)動(dòng)機(jī)滑油濾、磁塞、（熱）金屬屑信號(hào)器、軸承工作狀態(tài)及相關(guān)發(fā)動(dòng)機(jī)監(jiān)控參數(shù)，如檢查結(jié)果異常，發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)暫停使用；若檢查結(jié)果正常，列入監(jiān)控使用，監(jiān)控5個(gè)飛行日。監(jiān)控期間，每個(gè)起落采樣進(jìn)行磨粒檢測(cè)、光譜分析、鐵譜分析，同時(shí)進(jìn)行軸承檢查，監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)值的變化趨勢(shì)，發(fā)現(xiàn)異常時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)暫停使用。（4）確認(rèn)磨粒濃度超過(guò)異常值時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)暫停使用，查找原因并排除污染源后使用。（5）當(dāng)確認(rèn)滑油污染度等級(jí)超過(guò)規(guī)定指標(biāo)，而其它磨粒濃度數(shù)據(jù)正常，滑油光譜分析鐵、銅元素濃度及濃度增長(zhǎng)率正常時(shí)，可更換滑油并清洗滑油系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)換新滑油，試車(chē)后，重新采樣檢測(cè)正常，發(fā)動(dòng)機(jī)可繼續(xù)使用，若仍異常，發(fā)動(dòng)機(jī)暫停使用，再查找超標(biāo)原因。（6）發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)排故時(shí)，可從發(fā)動(dòng)機(jī)附件機(jī)匣放油口采樣進(jìn)行磨粒檢測(cè)、光譜和鐵譜分析，與滑油箱放油口采樣檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比，以定性分析故障。

3、滑油污染度控制

滑油的污染度控制除對(duì)滑油油液中的固體顆粒污染度進(jìn)行檢測(cè)外，還應(yīng)采取以下幾個(gè)方面實(shí)的控制措施：（1）采購(gòu)具有合格生成資質(zhì)企業(yè)生產(chǎn)的滑油，確保滑油的污染度從源頭上能夠可控。（2）加強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)滑油的入廠檢驗(yàn)。采購(gòu)的滑油應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行入廠取樣化驗(yàn)。（3）在滑油使用過(guò)程中，除定期對(duì)滑油加油設(shè)備中滑油的污染度進(jìn)行檢測(cè)外，按檢測(cè)時(shí)機(jī)要求對(duì)裝機(jī)使用發(fā)動(dòng)機(jī)滑油的污染度進(jìn)行控制。從發(fā)動(dòng)機(jī)滑油箱和飛附機(jī)匣采樣，檢測(cè)滑油的固體顆粒污染度。（4）滑油采樣時(shí)必須使用統(tǒng)一采購(gòu)的潔凈塑料瓶；采樣前應(yīng)先使用清潔毛刷蘸潔凈的洗滌汽油對(duì)各放油口進(jìn)行清潔，并放出一定量的滑油后再進(jìn)行采樣，確保油樣不被污染；采樣后在采樣瓶上詳細(xì)登記飛機(jī)號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)號(hào)、采樣日期和時(shí)間、采樣部位、采樣原因等信息，確保油樣受控，便于追溯。（5）人是油液污染防控中最重要因素，所有參與滑油油液采購(gòu)、儲(chǔ)存和使用的人員都應(yīng)受控。對(duì)從事發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)、工藝裝備安裝、清洗、試驗(yàn)和維護(hù)人員，均應(yīng)經(jīng)過(guò)防污染專業(yè)培訓(xùn)。操作者雙手應(yīng)無(wú)污物，著清潔工作服和帽子，不許戴易脫落纖維或污濁手套，滑油采樣應(yīng)由專職檢驗(yàn)員進(jìn)行。

4、理化指標(biāo)監(jiān)控

滑油理化指標(biāo)監(jiān)控目的是檢驗(yàn)滑油的品質(zhì)以及界定滑油使用惡化極限，確定滑油品質(zhì)或者決定能否繼續(xù)使用。使用的發(fā)動(dòng)機(jī)主要應(yīng)按照滑油箱油量異常增加，滑油油樣顏色突然變深、變淺或目視有雜質(zhì)，滑油壓力擺動(dòng)或滑油壓力超過(guò)規(guī)定且無(wú)法確定故障原因，發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)滑油滲漏情況下出現(xiàn)滑油消耗量大或滑油箱液面低等狀況時(shí)，進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)滑油的理化監(jiān)控。

五、結(jié)束語(yǔ)

飛機(jī)維修企業(yè)在滑油污染防控中的主要任務(wù)是：對(duì)飛機(jī)維修期間的發(fā)動(dòng)機(jī)按規(guī)定的周期和時(shí)機(jī)，通過(guò)滑油光譜分析、磨粒檢測(cè)、污染度檢測(cè)等對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)的污染實(shí)施防控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和預(yù)報(bào)故障，保障飛行安全。由于滑油系統(tǒng)污染防控涉及制造、使用和維修等各個(gè)階段和環(huán)節(jié)，因此必須從各環(huán)節(jié)細(xì)節(jié)做起，扎實(shí)地落實(shí)防控措施，保障發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)工作和安全使用。

作者:劉宏臣 單位:石家莊海山實(shí)業(yè)發(fā)展總公司

航空發(fā)動(dòng)機(jī)論文:航空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度課程設(shè)計(jì)思考

一、航空發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造與強(qiáng)度課程設(shè)計(jì)的作用

對(duì)于飛行器動(dòng)力工程的學(xué)生，航空發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造與強(qiáng)度的課程設(shè)計(jì)顯得尤為重要。課程設(shè)計(jì)的重要性主要體現(xiàn)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造和強(qiáng)度課程的特點(diǎn)。實(shí)踐性是航空發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造與強(qiáng)度課程最顯著的特點(diǎn)。本課程研究的是實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及其強(qiáng)度，從表面上看，內(nèi)容簡(jiǎn)單、易懂，理論性、系統(tǒng)性不強(qiáng)。但是要學(xué)生自己分析，則往往無(wú)從下手，特別是碰到實(shí)際的結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更是束手無(wú)策。因此，通過(guò)課程設(shè)計(jì)這個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，完成航空發(fā)動(dòng)機(jī)某一結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，起到加深對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容的理解，實(shí)現(xiàn)理論向?qū)嵺`的轉(zhuǎn)化，鞏固理論知識(shí)的重要作用。航空發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造與強(qiáng)度課程的第二個(gè)重要特點(diǎn)是多學(xué)科綜合的特點(diǎn)。實(shí)際的航空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)是一個(gè)容納多學(xué)科的、相互滲透的、具體的統(tǒng)一體，一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)具體結(jié)構(gòu)的誕生是多學(xué)科綜合的結(jié)果。即使一個(gè)簡(jiǎn)單的葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都涉及到氣體動(dòng)力學(xué)、傳熱學(xué)、彈性力學(xué)、疲勞與斷裂力學(xué)、有限元分析方法等等。因此本課程的教材涉及的內(nèi)容多，知識(shí)面廣，幾乎包括了所學(xué)過(guò)的所有課程。總體上看顯得內(nèi)容繁雜，沒(méi)有系統(tǒng)性和規(guī)律性。這給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來(lái)了困難。而在完成課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，學(xué)生需要綜合運(yùn)用《航空發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造》、《航空發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)度計(jì)算》等專業(yè)課程以及《彈性力學(xué)》、《有限元分析方法》、《機(jī)械制圖》等專業(yè)基礎(chǔ)課程的知識(shí)，需要查閱國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、材料手冊(cè)等相關(guān)資料。因此，航空發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造與強(qiáng)度課程設(shè)計(jì)作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造與強(qiáng)度課程的后續(xù)教學(xué)環(huán)節(jié)，起到了提高學(xué)生綜合運(yùn)用相關(guān)專業(yè)課程的能力、加深對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造的與強(qiáng)度認(rèn)識(shí)和理解的重要作用。綜上所述可知，課程設(shè)計(jì)作為大學(xué)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的組成部分，是實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐相結(jié)合的重要環(huán)節(jié)。而航空發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造與強(qiáng)度課程設(shè)計(jì)，由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造與強(qiáng)度課程的實(shí)踐性和多學(xué)科性的特點(diǎn)，其課程設(shè)計(jì)對(duì)于提高學(xué)生的綜合運(yùn)用學(xué)科的能力以及加深對(duì)課程的認(rèn)識(shí)和理解尤為重要。

二、工科相關(guān)課程設(shè)計(jì)的研究進(jìn)展

美國(guó)麻省理工學(xué)院提出了高等工科教育要“回歸工程實(shí)踐”的教育理念。在《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于深化教育改革推進(jìn)素質(zhì)教育的決定》中，明確提出以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力為實(shí)施素質(zhì)教育的重點(diǎn)。清華大學(xué)老教授容文盛指出課程設(shè)計(jì)作為大學(xué)某一課程的綜合性教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)，它不僅僅是理論教學(xué)的輔助環(huán)節(jié)，而是培養(yǎng)學(xué)生必不可少的組成部分。因此，如何更好地開(kāi)展課程設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)高素質(zhì)人才的目標(biāo)成為各大高校教師積極探索和思考的問(wèn)題。西南交通大學(xué)的魯漢清教授提出要發(fā)揮課程設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力，在課程設(shè)計(jì)中要注意處理好以下幾個(gè)關(guān)系：

（1）人文素質(zhì)和工程素質(zhì)的關(guān)系。工程素質(zhì)是工科學(xué)生課程設(shè)計(jì)培養(yǎng)的主要目標(biāo)，魯教授提出工程素質(zhì)是與人文素質(zhì)不可分割的，借助課程設(shè)計(jì)，樹(shù)立起學(xué)生老實(shí)做人、嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的思想，為工程素質(zhì)的培養(yǎng)打下良好的基礎(chǔ)。

（2）知識(shí)、能力與素質(zhì)教育的關(guān)系。魯教授提出在課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中可以通過(guò)以下兩個(gè)途徑促進(jìn)學(xué)生的知識(shí)、能力與素質(zhì)教育的協(xié)調(diào)發(fā)展：及時(shí)，設(shè)計(jì)題目的設(shè)置向產(chǎn)品設(shè)計(jì)的方向靠攏，讓學(xué)生接受真實(shí)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的完整過(guò)程的訓(xùn)練和熏陶。第二，計(jì)算機(jī)模擬和實(shí)物講解相結(jié)合，計(jì)算機(jī)模擬的較大優(yōu)點(diǎn)是可以進(jìn)行設(shè)計(jì)結(jié)果的快速仿真分析，實(shí)物講解可以直觀地提供設(shè)計(jì)結(jié)果。課程設(shè)計(jì)可以充分利用這兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，從中培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手（計(jì)算機(jī)操作與實(shí)物組裝）能力。東南大學(xué)開(kāi)設(shè)的“數(shù)字系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)”作為東南大學(xué)開(kāi)放式、因材施教培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的成功范例其教學(xué)方式非常值得借鑒。首先通過(guò)具體案例講授相關(guān)知識(shí)、設(shè)計(jì)方法和項(xiàng)目實(shí)施管理的要求。隨后選題，要求學(xué)生自主構(gòu)思設(shè)計(jì)項(xiàng)目，激發(fā)學(xué)生的自主創(chuàng)新意識(shí)，教師通過(guò)2周的時(shí)間與學(xué)生交流確定課題項(xiàng)目。在項(xiàng)目的實(shí)施階段，老師通過(guò)多種形式答疑。在項(xiàng)目完成后，學(xué)生撰寫(xiě)項(xiàng)目設(shè)計(jì)總結(jié)包，針對(duì)課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目實(shí)踐過(guò)程中如選題背景意義、項(xiàng)目設(shè)計(jì)規(guī)劃、核心問(wèn)題分析、解決思路、理論計(jì)算仿真、得失分析展望等主要問(wèn)題對(duì)課題進(jìn)行總結(jié)。最終進(jìn)行驗(yàn)收答辯。整個(gè)過(guò)程，授課、研究、討論、設(shè)計(jì)和實(shí)踐緊密結(jié)合。除此以外，課程設(shè)計(jì)的綜合化和規(guī)范化也值得指導(dǎo)老師的注意。課程設(shè)計(jì)的目的是對(duì)學(xué)生進(jìn)行階段性知識(shí)從理論向?qū)嶋H應(yīng)用進(jìn)行訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)理論聯(lián)系實(shí)際、向?qū)嵺`能力轉(zhuǎn)化的初步訓(xùn)練，因此課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容應(yīng)具有一定的綜合性。同時(shí)為了保障課程設(shè)計(jì)的教學(xué)效果，應(yīng)當(dāng)明確課程設(shè)計(jì)具體任務(wù)，制定明確的課程設(shè)計(jì)教學(xué)大綱。課程設(shè)計(jì)題目及內(nèi)容的深度、廣度和難易度要適當(dāng)，注重理論聯(lián)系實(shí)際。

三、航空發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造與強(qiáng)度課程設(shè)計(jì)教改思考

首先，教改重點(diǎn)之一改革設(shè)計(jì)內(nèi)容，注重學(xué)生素質(zhì)培養(yǎng)。現(xiàn)有的兩種課程設(shè)計(jì)內(nèi)容各有弊端，以部件為對(duì)象開(kāi)展課程設(shè)計(jì)不足之一在于：工作量較大，學(xué)生難以保質(zhì)保量完成，導(dǎo)致最終敷衍了事；以零件為對(duì)象開(kāi)展課程設(shè)計(jì)不足之一在于：課程任務(wù)量較小，任務(wù)相似，而且不利于學(xué)生加深對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造的整體認(rèn)識(shí)和綜合知識(shí)運(yùn)用能力的提高。這兩種設(shè)計(jì)內(nèi)容共同的不足之處在于學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)造性的空間較小，不利于學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。擬采用分組的形式按部件給定課程設(shè)計(jì)任務(wù)。以航空發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子部件設(shè)計(jì)為目標(biāo)，高、低壓氣機(jī)及高、低壓渦輪組件進(jìn)行分組設(shè)計(jì)，按照小組的形式進(jìn)行課程設(shè)計(jì)。對(duì)于給定的部件，要求分工明確，即任務(wù)分析、資料查閱、設(shè)計(jì)、分析、繪圖、答辯、設(shè)計(jì)資料整理等工作由項(xiàng)目小組長(zhǎng)指定或抽簽確定，保障每個(gè)同學(xué)在項(xiàng)目的工作過(guò)程中從事不同的工作。其次，改革設(shè)計(jì)手段，加強(qiáng)計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，計(jì)算機(jī)CAD/CAM/CAE等工程設(shè)計(jì)軟件以及ANSYS、ABAQUS等有限元分析軟件已經(jīng)成為航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)人員不可或缺的設(shè)計(jì)工具，Excel、MATLAB和origin等數(shù)據(jù)處理和圖表繪制軟件也成為工程時(shí)必須掌握的工具軟件。在課程設(shè)計(jì)中鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用各種工程軟件，使設(shè)計(jì)過(guò)程從二維的紙面躍入三維的空間，使學(xué)生更加深入理解設(shè)計(jì)的內(nèi)涵，增強(qiáng)學(xué)生的設(shè)計(jì)想象力，有利于克服學(xué)生空間想象力不足和缺乏工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不足，對(duì)于提高學(xué)生積極性，加深學(xué)生對(duì)實(shí)體結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)具有重要的作用。此外，在課程設(shè)計(jì)中提供計(jì)算機(jī)應(yīng)用的實(shí)踐機(jī)會(huì)，使學(xué)生的計(jì)算機(jī)知識(shí)與專業(yè)知識(shí)相結(jié)合，有利于提高學(xué)生的綜合能力。第三個(gè)研究的重點(diǎn)在于編寫(xiě)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)。對(duì)于大多數(shù)的本科學(xué)生而言，初次面對(duì)工程性、實(shí)踐性較強(qiáng)的課程設(shè)計(jì)的題目，往往無(wú)從下手，因此制定課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)對(duì)于學(xué)生盡快進(jìn)入設(shè)計(jì)狀態(tài)，提高課程設(shè)計(jì)教學(xué)效果具有很大的作用。同時(shí)在指導(dǎo)書(shū)中明確課程設(shè)計(jì)的總結(jié)報(bào)告格式與要求、課程設(shè)計(jì)評(píng)定方式，同學(xué)們可以根據(jù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)明確課程設(shè)計(jì)的目的和要求，以提高課程設(shè)計(jì)的規(guī)范性。

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)機(jī)械加工工藝規(guī)程分析

摘要：傳統(tǒng)技術(shù)和加工工藝早已無(wú)法滿足現(xiàn)當(dāng)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)需求，對(duì)現(xiàn)代化航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械加工工藝規(guī)程研究也至關(guān)重要。本文通過(guò)對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件加工工藝規(guī)程進(jìn)行研究，以期為同行提供些許參考。

關(guān)鍵詞：航空發(fā)動(dòng)機(jī)；機(jī)械加工工藝；規(guī)程研究

1航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件加工工藝規(guī)程現(xiàn)狀分析

傳統(tǒng)的機(jī)械加工工藝流程簡(jiǎn)單、步驟簡(jiǎn)略，加工效率低下，這才遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國(guó)外。因此，這些只擁有簡(jiǎn)單加工工藝技術(shù)的人員，自然無(wú)法指導(dǎo)航空發(fā)動(dòng)機(jī)加工工藝。以下對(duì)我國(guó)對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械加工的現(xiàn)狀作一個(gè)簡(jiǎn)單分析。

1.1加工前的準(zhǔn)備工作分析

航空發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械操作人員，在準(zhǔn)備機(jī)械加工前應(yīng)該首先要熟悉工序圖，然后按照工序圖準(zhǔn)備工藝設(shè)備和裝備的工作程序，從而保障后續(xù)加工工作更加順利。但我國(guó)目前的航空發(fā)動(dòng)機(jī)加工規(guī)程根本就沒(méi)有這樣完善的流程和設(shè)施，以至于工作人員在工作過(guò)程中沒(méi)有明確的指導(dǎo)，從而無(wú)法讓工作經(jīng)驗(yàn)和設(shè)備條件等相匹配。久而久之，航空發(fā)動(dòng)機(jī)加工事業(yè)的質(zhì)量就會(huì)大大降低[1]。1.2航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件安裝過(guò)程分析在航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械加工過(guò)程中，安裝、壓緊、矯正的操作方法是否合理，在整個(gè)加工過(guò)程中是極為重要的。為了讓零件以及夾具能夠圓滿安裝，那么首先應(yīng)該保障機(jī)床工作臺(tái)的中心和零件的橫截面是否垂直，以及軸心線和旋轉(zhuǎn)中心是否一致。但是事實(shí)上，我國(guó)絕大多數(shù)工廠對(duì)這種細(xì)節(jié)問(wèn)題的重視程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。安裝之前只是對(duì)照粗糙的工序草圖進(jìn)行粗略的安裝，如此一來(lái)便對(duì)那些尺寸大、加工容易變形的零部件較難實(shí)施。其組裝加工起來(lái)的機(jī)械質(zhì)量，就更加無(wú)法得到保障。

1.3航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械加工過(guò)程分析

航空發(fā)動(dòng)機(jī)在加工切削過(guò)程中，工作人員一定要按照二維視圖的工序圖對(duì)照尺寸編號(hào)進(jìn)行加工。且不同的加工就會(huì)有不同的對(duì)應(yīng)工序。如果是普通的切削加工工序，那么工人應(yīng)當(dāng)根據(jù)自己的工作經(jīng)驗(yàn)來(lái)安排這次的零件表面加工順序和切削參數(shù)。如果是數(shù)控加工，那么數(shù)控編程員就應(yīng)該根據(jù)自己的習(xí)慣經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行工作。當(dāng)然，由于在現(xiàn)實(shí)加工過(guò)程中，數(shù)控編程員的技術(shù)掌握的局限性和思維的慣性，將會(huì)導(dǎo)致在安排零件表面的加工順序時(shí)，忽略零件構(gòu)造的差異以及切削對(duì)零件加工變形的影響[2]。

2航空發(fā)動(dòng)機(jī)加工工藝改進(jìn)方法

在航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械加工工藝規(guī)程中，一個(gè)工序通常會(huì)有兩個(gè)或兩個(gè)以上的加工表面，而同樣一個(gè)加工表面可以通過(guò)不同的加工方法進(jìn)行加工。但不同的加工方法所花費(fèi)的成本、消耗的時(shí)間，甚至是所得到的加工質(zhì)量等都各不相同。尤其是那些精密零件的加工表面，往往要通過(guò)無(wú)數(shù)次的加工才能夠達(dá)到高質(zhì)量的要求。所以，工序圖中，應(yīng)該細(xì)化到去標(biāo)明每一個(gè)加工切削次數(shù)、順序以及走到方向。等將這些都確定好了后，再確定零件的加工過(guò)程和周期。在如此細(xì)化的安排下，才能降低加工的成本、提高加工的質(zhì)量。

3統(tǒng)籌航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件夾具安裝工作

1）首先，將機(jī)床工作臺(tái)和墊盤(pán)底部的毛刺擦洗干凈。然后再把墊盤(pán)放到機(jī)床臺(tái)上，再將墊盤(pán)中心徑和端面跳動(dòng)值矯正端正。2）用油石來(lái)清除夾具表面的毛刺并擰緊螺栓，讓墊盤(pán)跟夾具相互關(guān)聯(lián)起來(lái)。3）將零件及夾具表面的污垢清除干凈，然后再將零件安裝到夾具之上，并把零件內(nèi)孔斷面數(shù)值矯正。4）將零件固定。

4優(yōu)化航空發(fā)動(dòng)機(jī)加工工藝流程

跟普通的加工相比，航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械加工的復(fù)雜化和特殊化更為明顯一些。用品質(zhì)的工藝模板創(chuàng)造品質(zhì)工藝，則可以提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)的工藝設(shè)計(jì)效率，并讓編制工藝的難度大大降低。

5完善航空發(fā)動(dòng)機(jī)工序信息

早日完善航空發(fā)動(dòng)機(jī)工序信息資源，有利于航空發(fā)動(dòng)機(jī)流程的有序運(yùn)行。參照的工序圖不僅要注明刀具號(hào)碼，還應(yīng)該根據(jù)專用刀具詳細(xì)填寫(xiě)刀具的信息資源，并描畫(huà)出刀具的尺寸和裝配圖。同時(shí)還應(yīng)該建立基礎(chǔ)的工藝數(shù)據(jù)庫(kù)、以便能夠?qū)崿F(xiàn)工序信息資源的共享。并通過(guò)航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械加工工藝現(xiàn)實(shí)情況，以標(biāo)準(zhǔn)化的加工體系來(lái)達(dá)到加工過(guò)程規(guī)范化[3]。

6科學(xué)使用三維加工圖

由于航空設(shè)備隨著航空技術(shù)的發(fā)展，數(shù)量越來(lái)越多，自然加工的工序要求也越來(lái)越高。從設(shè)計(jì)復(fù)雜、度加工逐漸過(guò)渡到程序控制。如果仍然使用以前傳統(tǒng)的二維視圖，那么將會(huì)很難辨別各種零件及部件的精細(xì)度。所以，好使用三維視圖才能達(dá)到更好的辨認(rèn)。

7結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)近年在加工工作上的規(guī)模總體來(lái)說(shuō)還是欠發(fā)展的，與國(guó)際先進(jìn)工藝規(guī)程差距還是較大的。因此，為了我國(guó)航空事業(yè)能夠穩(wěn)健而順利的發(fā)展，我國(guó)政府和相關(guān)企業(yè)應(yīng)該注重對(duì)這方面技術(shù)的研究和質(zhì)量的保障，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化和管理。

作者：秦芃 范程程 單位：西安航空學(xué)院

航空發(fā)動(dòng)機(jī)論文:航空發(fā)動(dòng)機(jī)整流器加工工藝研究

摘要：整流器是航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)靜子的重要部件，其制造精度直接影響壓氣機(jī)的工作性能和效率。針對(duì)小型壓氣機(jī)整流器整體加工非常困難的問(wèn)題，一般采用真空釬焊后再機(jī)械加工成形，本文對(duì)焊接式航空發(fā)動(dòng)機(jī)整流器加工工藝進(jìn)行研究，制定了合理的工藝路線，并對(duì)單個(gè)葉片加工、葉片組裝及修配、葉片真空釬焊等工藝進(jìn)行研究，加工出了合格的零件。

關(guān)鍵詞：航空發(fā)動(dòng)機(jī)整流器；葉片加工；真空釬焊

整流器是航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)靜子的重要部件，其制造精度直接影響壓氣機(jī)的工作性能和效率。整流器加工主要有如下3種方式：1）由單個(gè)葉片直接安裝或點(diǎn)焊在靜子機(jī)匣獲得；2）整體加工成形；3）由單個(gè)靜子葉片焊接成形。在大型航空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，整流器加工往往選用前2種方式。大型航空發(fā)動(dòng)機(jī)具有直徑大、相鄰葉片空間敞開(kāi)性好等特點(diǎn)，加工制造也比較容易；然而，對(duì)于小型發(fā)動(dòng)機(jī)而言，整流器直徑小、各葉片緊密排列，空間敞開(kāi)性差，整體加工非常困難，小型發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)整流器一般選擇真空釬焊成型。本文針對(duì)焊接式航空發(fā)動(dòng)機(jī)整流器加工工藝進(jìn)行分析研究。

1整流器工藝分析

某發(fā)動(dòng)機(jī)整流器三維模型如圖1所示。整流器材料為馬氏體不銹鋼。該整流器葉片彎，扭較大，刀具可達(dá)性差，采用整體加工只能使用直徑為2mm的銑刀，刀具長(zhǎng)徑比大、剛度差，加工效率極其低下。考慮零件加工工藝性，該整流器靜子葉片采用單件加工，然后通過(guò)真空釬焊焊接成整環(huán)。焊接后，該整流器內(nèi)流道不再采用機(jī)械加工，其精度由焊接保障；整流器主要安裝表面精度等級(jí)為7級(jí)，焊接后由機(jī)械加工保障。

2加工工藝研究

根據(jù)整流器靜子葉片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、焊接要求及加工精度等，設(shè)計(jì)加工工藝方案如下：加工單個(gè)靜子葉片拼裝點(diǎn)焊葉片真空釬焊磨基準(zhǔn)車(chē)內(nèi)外止口內(nèi)孔噴石墨涂層車(chē)涂層銑定位槽切分去毛刺、清洗。經(jīng)實(shí)踐證明，該方案可行有效。

2．1單個(gè)葉片加工

該整流器為雙支點(diǎn)結(jié)構(gòu)，靜子葉片焊接后形成內(nèi)外環(huán)。在單個(gè)靜子葉片加工時(shí)，需要將葉片的葉型及內(nèi)流道、內(nèi)外環(huán)釬焊接合面加工到最終尺寸，其余留有1mm加工余量（在釬焊后組合加工成形）。單個(gè)葉片余量分布示意圖如圖2所示。葉片毛坯為方料，葉片加工工藝方案如下：銑加工超聲波探傷表面超聲波探傷磨加工定位基準(zhǔn)面數(shù)控銑加工葉型拋光葉片線切割葉片榫頭去毛刺熒光檢查。葉片由四軸加工中心加工而成，裝夾方式為一夾一頂［1］。葉片應(yīng)用CimatronE11．0軟件編程，采用3＋1定軸開(kāi)粗和四軸聯(lián)動(dòng)繞銑的方式加工成形。加工成形的單個(gè)葉片經(jīng)三坐標(biāo)檢測(cè)合格。

2．2葉片組裝及修配

2．2．1組裝工裝設(shè)計(jì)單個(gè)葉片加工后需要進(jìn)行組裝，以便于后續(xù)真空釬焊。根據(jù)整流器葉片結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，葉片組裝工裝應(yīng)既滿足葉片拼裝裝夾定位，又能有效避免葉片拼裝時(shí)的過(guò)定位問(wèn)題。組裝工裝如圖3所示。在設(shè)計(jì)工裝時(shí)，利用工裝內(nèi)止口與葉片榫頭外圓配合定位，工裝內(nèi)止口為主要定位基準(zhǔn)，圖3中L根據(jù)葉片尺寸及其精度而定。工裝內(nèi)止口與葉片榫頭外圓采用0．01～0．03mm的間隙配合，該配合既能滿足葉片流道拼裝精度要求，又便于裝配與拆卸。另外，整流器靜子葉片的釬焊接頭與軸向定位面不成直角分布，為使葉片在工裝夾具中位置，需要根據(jù)緣板（釬焊接頭面）的角度制作角向定位塊，角向定位工裝的使用示意圖如圖4所示。在拼裝時(shí)，需要用該角向定位塊與葉片角向進(jìn)行比對(duì)。當(dāng)角度不對(duì)應(yīng)時(shí)應(yīng)修正拼裝葉片的角度。該套專用工裝的使用，不僅能保障葉片的定位和拼裝質(zhì)量，也大大提高了該類整流器葉片的拼裝效率。2．2．2葉片的點(diǎn)焊及修配由于整流器葉片是單件加工成形，葉片加工一致性較差，在組裝時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行修配。在拼裝葉片時(shí)，應(yīng)先試裝全部葉片，分析試裝結(jié)果后進(jìn)行修配。修配后葉片緣板應(yīng)具有0．03～0．1mm的釬焊間隙。拼裝完成后，在葉片緣板間加塞銅皮，以提升拼裝接頭間隙的均勻性。葉片拼裝完成后，采用氬弧焊點(diǎn)焊的方式將葉片進(jìn)行固定，便于后續(xù)葉片的真空釬焊。采用對(duì)稱焊接方法進(jìn)行焊接，焊后變形量能得到有效控制。焊疤的大小應(yīng)控制在2～4mm，過(guò)大的焊疤會(huì)影響后續(xù)的釬焊質(zhì)量及機(jī)械加工質(zhì)量；反之，容易開(kāi)裂，對(duì)釬焊不利，需要補(bǔ)焊。對(duì)于開(kāi)裂的焊縫應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)焊。

2．3葉片真空釬焊

釬焊是采用比母材熔點(diǎn)低的金屬材料做釬料，將焊件和釬料加墊到高于釬料熔點(diǎn)，低于母材融化溫度，利用液態(tài)釬料潤(rùn)濕母材，填充接頭間隙，并與母材相互擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)連接焊件的方法。［2］葉片釬焊在真空熱處理爐中進(jìn)行，釬料為HB－Ni82CrSiB。真空釬焊前先對(duì)零件進(jìn)行清洗［3］，對(duì)釬焊縫間隙進(jìn)行復(fù)查驗(yàn)證，按HB／Z309要求，內(nèi)外流道接合面處刷膏狀釬料，并作防濺、防流處置，然后采用防變形工裝將零件壓緊。按照真空釬焊工藝說(shuō)明書(shū)進(jìn)行釬焊，確定真空釬焊參數(shù)時(shí)，應(yīng)考慮真空釬焊對(duì)零件力學(xué)性能的影響［4］。釬焊后應(yīng)對(duì)焊縫進(jìn)行100％著色檢查。由于靜子葉片拼裝后流道面不齊整，釬焊釬料不容易填充整個(gè)焊接接頭，會(huì)造成焊接后對(duì)焊縫的理化檢查不合格，形成假?gòu)U品現(xiàn)象，應(yīng)注意區(qū)分。焊縫不合格時(shí)應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)焊，一般補(bǔ)焊次數(shù)不超過(guò)2次；補(bǔ)焊時(shí)釬焊溫度比第1次釬焊時(shí)低10～20℃［5］。釬焊后應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行回火，去除釬焊應(yīng)力，并滿足零件的力學(xué)性能。

2．4后續(xù)機(jī)械加工

釬焊完成后，先采用磨削方式加工基準(zhǔn)面，然后在車(chē)床上將內(nèi)外環(huán)精車(chē)到最終尺寸。車(chē)削時(shí)應(yīng)注意控制進(jìn)刀量，防止刀具斷刀傷到葉片。車(chē)削完成后進(jìn)行噴涂涂層、車(chē)涂層、銑定位槽和切分等工序。切分時(shí)沿焊縫進(jìn)行切分，由于焊縫與零件端面具有一定的角度，需要做專用工裝，并對(duì)零件進(jìn)行壓緊，防止零件切斷掉落時(shí)被鉬絲刮傷。最終形成的零件如圖5所示。

3結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)焊接式航空發(fā)動(dòng)機(jī)整流器加工工藝進(jìn)行了研究，制定了合理的工藝路線，并對(duì)單個(gè)葉片加工、葉片組裝及修配以及葉片真空釬焊等工藝進(jìn)行了研究，加工出了合格的零件。單個(gè)葉片加工時(shí)需要葉片的葉型及內(nèi)流道、內(nèi)外環(huán)釬焊接合面加工到最終尺寸，其余留有1mm加工余量。設(shè)計(jì)的葉片拼裝定位工裝，定位，有效地控制了葉片釬焊后內(nèi)流道的錯(cuò)位量，使其符合設(shè)計(jì)要求，提高了整流器的焊接質(zhì)量。采用合理的葉片組裝及修配方法，提高了葉片拼裝效率和拼裝質(zhì)量。

作者：王福東 陸明 徐知方 張為民 單位：中國(guó)航發(fā)四川燃?xì)鉁u輪研究院

航空發(fā)動(dòng)機(jī)論文:航空發(fā)動(dòng)機(jī)小零件的數(shù)字化管理

【摘要】本文闡述了航空發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)研制中小零件標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)踐過(guò)程和經(jīng)驗(yàn)，提出了通過(guò)編制型號(hào)標(biāo)準(zhǔn)件標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)小零件的通用化和系列化設(shè)計(jì)，逐步建立和完善發(fā)動(dòng)機(jī)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件體系，促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)件關(guān)鍵工藝問(wèn)題的研究攻關(guān)和重要試驗(yàn)方法的設(shè)計(jì)與改進(jìn)。同時(shí)提出了標(biāo)準(zhǔn)件資源管理的數(shù)字化解決方案，從而促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)貫徹應(yīng)用和型號(hào)數(shù)字化研制。

【關(guān)鍵詞】航空發(fā)動(dòng)機(jī)；小零件標(biāo)準(zhǔn)化；型號(hào)標(biāo)準(zhǔn)；標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)

0引言

標(biāo)準(zhǔn)件在航空武器裝備中是通用化和系列化程度要求較高的零件，不僅影響產(chǎn)品結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、壽命，也對(duì)產(chǎn)品減重、提高產(chǎn)品性、維修性、安全性等方面起著重要作用，是衡量武器裝備“三化”水平的重要指標(biāo)之一。目前，航空發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件的關(guān)鍵問(wèn)題是沒(méi)有形成系列化標(biāo)準(zhǔn)體系，現(xiàn)有行業(yè)級(jí)以上標(biāo)準(zhǔn)不能滿足新一動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)選用需求，需要發(fā)展航空發(fā)動(dòng)機(jī)專用標(biāo)準(zhǔn)件標(biāo)準(zhǔn)，滿足設(shè)計(jì)和生產(chǎn)單位的需求，進(jìn)而提高型號(hào)小零件標(biāo)準(zhǔn)化水平和標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量。

1小零件設(shè)計(jì)應(yīng)用情況分析

為整合多方資源，優(yōu)化設(shè)計(jì)生產(chǎn)的協(xié)調(diào)管理，縮短研制周期，新一代航空發(fā)動(dòng)機(jī)啟用了協(xié)同研發(fā)模式。發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件本來(lái)就基礎(chǔ)薄弱，大量具有通用特征小零件圖在企業(yè)內(nèi)部流通，無(wú)法形成規(guī)模效益，技術(shù)水平參差不齊，這種研發(fā)模式在運(yùn)行不成熟的初期更加限制了全機(jī)小零件通用化水平，小零件標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題成為發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)過(guò)程中的突出問(wèn)題。

1.1小零件應(yīng)用現(xiàn)狀分析

1）標(biāo)準(zhǔn)化程度低：以某型發(fā)動(dòng)機(jī)我所承研部分設(shè)計(jì)出圖情況為例，小零件設(shè)計(jì)圖樣有908個(gè)圖號(hào)，單臺(tái)共計(jì)9737件，其中各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)件76種，單臺(tái)共計(jì)1454件，僅占全部小零件的14.9%。

2）專用化設(shè)計(jì)：目前通用小零件圖樣結(jié)構(gòu)型式、尺寸規(guī)格和材料選用品種繁多，設(shè)計(jì)技術(shù)要素不統(tǒng)一，例如，橡膠密封圈材料有5080、FS6265、FX-2、FX-4等，很多材料沿用老機(jī)型，壽命達(dá)不到產(chǎn)品貯存期要求，耐高壓和耐高溫密封性不滿足要求，需要經(jīng)常更換。

3）重復(fù)設(shè)計(jì)：小零件設(shè)計(jì)主責(zé)單位基本根據(jù)單元體劃分，資源分散，依托于型號(hào)按類別進(jìn)行獨(dú)立圖樣的設(shè)計(jì)與管理，各專業(yè)室溝通和資源共享渠道不暢，圖紙間存在大量無(wú)用差異，重復(fù)設(shè)計(jì)問(wèn)題嚴(yán)重，一方面造成很大的設(shè)計(jì)與管理上的資源浪費(fèi)，另一方面不利于工廠組織生產(chǎn)。

4）借用件比重大：在型號(hào)研制過(guò)程中，不同型號(hào)之間小零件的借用現(xiàn)象比較普遍，造成借用小零件的管理在不同程度上存在著交叉，為其技術(shù)狀態(tài)的跟蹤和協(xié)調(diào)管理帶來(lái)麻煩。

1.2國(guó)外先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的小零件應(yīng)用現(xiàn)狀

國(guó)外先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)件體系較為完善，在CFM56系列發(fā)動(dòng)機(jī)中研制中采用了大量的AMS、AS、MS等行業(yè)級(jí)以上標(biāo)準(zhǔn)，并以此為基礎(chǔ)，配套了200多種結(jié)構(gòu)尺寸標(biāo)準(zhǔn)，其成套性和協(xié)調(diào)性較好。以CFM56-7B發(fā)動(dòng)機(jī)為例，其小零件構(gòu)成情況，小零件的標(biāo)準(zhǔn)化率高達(dá)62.5％。小零件標(biāo)準(zhǔn)化已成為目前我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制的一個(gè)突出問(wèn)題，為適應(yīng)新一動(dòng)機(jī)的研制需求，需加快全機(jī)小零件通用化、系列化、規(guī)范化研究進(jìn)程，逐步建成并完善發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)件體系。在行業(yè)級(jí)以上小零件標(biāo)準(zhǔn)體系不健全的情況下，依托型號(hào)研制，以現(xiàn)有小零件設(shè)計(jì)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，借鑒國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)籌規(guī)劃編制型號(hào)小零件標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)、設(shè)備、人力等方面的資源整合與共享，有序推進(jìn)全機(jī)小零件標(biāo)準(zhǔn)化，從而達(dá)到提高發(fā)動(dòng)機(jī)的研制水平、降低發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)研發(fā)與生產(chǎn)成本、縮短研制周期的目的。

2型號(hào)小零件標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)踐

2.1實(shí)施規(guī)劃

結(jié)合型號(hào)研制需求，分析梳理型號(hào)小零件設(shè)計(jì)圖樣數(shù)據(jù)，優(yōu)化系列，壓縮品種，淘汰老材料，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件品種規(guī)格進(jìn)行整合，初步確定標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目。經(jīng)過(guò)多輪分析迭代，核查上級(jí)標(biāo)準(zhǔn)過(guò)濾已有標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目，剔除通用性不強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目，合并可優(yōu)化整合的標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目，積極開(kāi)展技術(shù)創(chuàng)新，提出新型標(biāo)準(zhǔn)件標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目，在平衡適用性、先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)性基礎(chǔ)上統(tǒng)籌制定型號(hào)小零件標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)施方案。

2.2實(shí)踐過(guò)程

2.2.1標(biāo)準(zhǔn)編制原則

為了保障協(xié)同研發(fā)模式下標(biāo)準(zhǔn)的可操作性和標(biāo)準(zhǔn)件的質(zhì)量，型號(hào)標(biāo)準(zhǔn)件標(biāo)準(zhǔn)的編制按如下原則開(kāi)展：

1）壓縮規(guī)格品種，整合設(shè)計(jì)資源；

2）基于上級(jí)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一結(jié)構(gòu)要素，避免未經(jīng)優(yōu)化的尺寸羅列，從標(biāo)準(zhǔn)的角度和要求出發(fā)，以滿足設(shè)計(jì)使用為目的，經(jīng)過(guò)充分的試驗(yàn)驗(yàn)證，優(yōu)化小零件標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)尺寸和規(guī)格系列；

3）技術(shù)要求標(biāo)準(zhǔn)從國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)和航空行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中選擇，已有標(biāo)準(zhǔn)不滿足要求時(shí)補(bǔ)充編制配套型號(hào)標(biāo)準(zhǔn)件技術(shù)條件標(biāo)準(zhǔn)；

4）有分歧的技術(shù)要素的確定要經(jīng)過(guò)充分的試驗(yàn)驗(yàn)證，同時(shí)積累試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

2.2.2關(guān)鍵問(wèn)題攻關(guān)

1）優(yōu)化系列，壓縮規(guī)格品種按照型號(hào)標(biāo)準(zhǔn)件標(biāo)準(zhǔn)編制實(shí)施方案，在保障滿足設(shè)計(jì)、安裝、使用需求的基礎(chǔ)上，對(duì)某型發(fā)動(dòng)機(jī)研制中小零件的結(jié)構(gòu)要素進(jìn)行歸類優(yōu)化，壓縮材料品種。

2）關(guān)鍵技術(shù)要求和性能指標(biāo)確定結(jié)合目前型號(hào)小零件設(shè)計(jì)實(shí)際情況，參考國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)，對(duì)小零件技術(shù)要素進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，對(duì)性能指標(biāo)進(jìn)行科學(xué)的理論設(shè)計(jì)；缺少設(shè)計(jì)依據(jù)時(shí)，參考先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合小零件設(shè)計(jì)使用經(jīng)驗(yàn)，提出初步指標(biāo)設(shè)計(jì)原則和方法，經(jīng)過(guò)驗(yàn)證和改進(jìn)迭代后，形成標(biāo)準(zhǔn)件技術(shù)要求的性能指標(biāo)。

3）小零件關(guān)鍵工藝改進(jìn)在標(biāo)準(zhǔn)討論和標(biāo)準(zhǔn)件鑒定試驗(yàn)中重點(diǎn)關(guān)注標(biāo)準(zhǔn)件螺紋鍍銀技術(shù)、自鎖螺母材料熱處理與收口參數(shù)的關(guān)系、5次加溫加載試驗(yàn)不合格、螺紋粘接、螺栓螺母分解過(guò)程中由于粘接導(dǎo)致的螺栓斷裂等問(wèn)題，以及自鎖螺母鎖緊性能不能滿足高溫振動(dòng)試驗(yàn)要求的相關(guān)工藝問(wèn)題，控制標(biāo)準(zhǔn)件按規(guī)范要求達(dá)標(biāo)生產(chǎn)。

4）關(guān)鍵試驗(yàn)方法改進(jìn)提高5次加溫5次加載試驗(yàn)、扳擰試驗(yàn)等關(guān)鍵試驗(yàn)的試驗(yàn)精度，參考國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)，確定切實(shí)可行的試驗(yàn)方法，統(tǒng)一試驗(yàn)夾具和流程。

2.3標(biāo)準(zhǔn)件資源的數(shù)字化管理

新的小零件設(shè)計(jì)管理模式在應(yīng)用實(shí)施過(guò)程中必然會(huì)受到傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思維和工作流程的制約，為了促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)貫徹和應(yīng)用，同時(shí)利于型號(hào)數(shù)字化設(shè)計(jì)的開(kāi)展，基于型號(hào)標(biāo)準(zhǔn)件標(biāo)準(zhǔn)資源開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)管理平臺(tái)，為標(biāo)準(zhǔn)的使用提出數(shù)字化解決方案。標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)基于Teamcenter2007創(chuàng)建，在UGNX中調(diào)用運(yùn)行，利用該系統(tǒng)對(duì)型號(hào)標(biāo)準(zhǔn)件模型進(jìn)行統(tǒng)一管理和維護(hù)，以方便設(shè)計(jì)使用為目的，數(shù)據(jù)庫(kù)定制有以下特點(diǎn)：

1）數(shù)據(jù)時(shí)效性強(qiáng)，加載方便，模型即調(diào)即用；

2）客戶端界面設(shè)計(jì)科學(xué)合理，結(jié)構(gòu)化管理資源，信息引導(dǎo)性強(qiáng)，實(shí)用性遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于文檔性目錄。

3）解析標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)要素，實(shí)現(xiàn)了合理的數(shù)字化解決方案，重新整合幾何和非幾何參數(shù)，提高信息識(shí)讀性和瀏覽效率；

4）實(shí)現(xiàn)面向標(biāo)準(zhǔn)件技術(shù)要素的搜索，執(zhí)行跨標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)化搜索，融合標(biāo)準(zhǔn)間界限，提高查詢效率和設(shè)計(jì)效率。

3結(jié)論

編制型號(hào)專用小零件標(biāo)準(zhǔn)并提出標(biāo)準(zhǔn)資源管理的數(shù)字化解決方案，首先變革了小零件設(shè)計(jì)管理模式，滿足了新一動(dòng)機(jī)研制需要；其次促進(jìn)了標(biāo)準(zhǔn)件工藝關(guān)鍵問(wèn)題的研究攻關(guān)和重要試驗(yàn)方法的設(shè)計(jì)與改進(jìn)，從而提高標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量；，以此為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件體系的的逐步建立健全，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)航空發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)空白。

作者：鄭冬梅 季江寧 單位：沈陽(yáng)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研究所

航空發(fā)動(dòng)機(jī)論文:航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷方法及測(cè)試流程

摘要：航空發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)最重要的組成部分，是一種高度復(fù)雜和精密的熱力機(jī)械，作為航空業(yè)的主要組成，素有“工業(yè)之花”的稱譽(yù)。因?yàn)楹娇瞻l(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)的動(dòng)力來(lái)源，因此在飛行過(guò)程中一旦發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生故障會(huì)嚴(yán)重影響飛機(jī)的系統(tǒng)運(yùn)行及飛行安全。文章中通過(guò)對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷方式進(jìn)行介紹，其中主要包括信號(hào)診斷和智能檢測(cè)診斷。文中系統(tǒng)的對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷流程進(jìn)行闡述，明確航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障后應(yīng)該如何進(jìn)行操作，以保障飛機(jī)系統(tǒng)的順利運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：航空發(fā)動(dòng)機(jī)；故障診斷；測(cè)試

前言

目前我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)可以分為活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)、沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)等。航空發(fā)動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)高度復(fù)雜、零件多的特點(diǎn)。因此，在日常的運(yùn)行中需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行診斷和維護(hù)。對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生故障監(jiān)測(cè)需要具有專業(yè)的、系統(tǒng)的診斷及工作流程，才能保障航空發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行。同時(shí)航空發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試設(shè)備需要在耐高溫、高壓、高負(fù)荷等極端環(huán)境下測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)性能。由此不難看出，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的故障診斷及測(cè)試流程的重要性。

1航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷方法

1.1信號(hào)診斷方法

信號(hào)診斷是航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷的主要方式，主要是建立I/O信號(hào)模型，通過(guò)信號(hào)幅度，信號(hào)頻率等對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行故障診斷。在航空發(fā)動(dòng)機(jī)信號(hào)故障診斷中可以PCA分析法對(duì)故障進(jìn)行分析[1]。PCA信號(hào)診斷方法主要是通過(guò)將實(shí)際信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行對(duì)比診斷，通過(guò)與參照信號(hào)數(shù)據(jù)之間的對(duì)比差異來(lái)顯示當(dāng)前航空發(fā)動(dòng)機(jī)中是否存在問(wèn)題。具體分析方法為：首先，建立正常航空發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)下的PCA數(shù)據(jù)模型[2]。其次，當(dāng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生故障時(shí)信號(hào)與數(shù)據(jù)模型對(duì)比產(chǎn)生異常，在將航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障信息通過(guò)數(shù)據(jù)總線傳出。，通過(guò)PCA數(shù)據(jù)分析，分析航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生故障的部位。信號(hào)診斷中還可以采用小波變換診斷方式對(duì)故障進(jìn)行診斷。小波變換診斷方式主要是通過(guò)信號(hào)波動(dòng)進(jìn)行診斷，將產(chǎn)生非穩(wěn)定狀態(tài)下的小波動(dòng)轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信號(hào)，在通過(guò)輸入變換端中的異常部位檢查波段中異常點(diǎn)的位置，從而對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行診斷。此外，在信號(hào)診斷中還可以采用δ算子分析法對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障進(jìn)行診斷[3]。此方法主要是利用δ算子在特定的空間內(nèi)構(gòu)造出的最小投影向量集的方式進(jìn)行診斷，其中特定空間主要是指Hibert空間。通過(guò)將完整的格形的濾波器，將誤差向量與首位元素之間進(jìn)行殘差的比較。同時(shí)應(yīng)用降噪技術(shù)的配合來(lái)實(shí)現(xiàn)故障噪音敏感檢測(cè)，從而診斷航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障發(fā)生點(diǎn)。

1.2智能檢測(cè)方法

智能檢測(cè)方式主要是依靠當(dāng)前智能操作系統(tǒng)對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障進(jìn)行診斷，其主要優(yōu)點(diǎn)在于使用人工智能可以更加的對(duì)故障部位進(jìn)行確定，提高診斷度。智能檢測(cè)方式主要依據(jù)以下三種方法進(jìn)行故障診斷：及時(shí)，模糊倫理智能分析法。模糊倫理智能分析法主要是通過(guò)在特定的環(huán)境下，進(jìn)行精度確定，從而給出的一種非線性函數(shù)診斷。通過(guò)事先對(duì)故障征兆和故障類型等進(jìn)行模型的建立，將故障征兆與故障類型之間的原因與現(xiàn)實(shí)的結(jié)果進(jìn)行關(guān)系建立，通過(guò)二者之間的模糊關(guān)系建立一種非線性函數(shù)關(guān)系。根據(jù)航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域中的相關(guān)特點(diǎn)和常識(shí)特點(diǎn)進(jìn)行人工智能問(wèn)題推導(dǎo)，最終診斷出故障的來(lái)源及故障原因。第二，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷主要是指一種基于網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)的智能化診斷技術(shù)。一般采用計(jì)算機(jī)能力較高的測(cè)試系統(tǒng)對(duì)故障進(jìn)行排查，通過(guò)計(jì)算機(jī)中高速的數(shù)據(jù)演算功能將航空發(fā)動(dòng)機(jī)中可能或存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，最終將故障進(jìn)行總結(jié)。由于是利用智能化人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行診斷，因此被稱之為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷。第三，粗糙集模型診斷。粗糙集模型診斷主要使用數(shù)學(xué)計(jì)算手段進(jìn)行演算和診斷。由于此種診斷方式不需要事先對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行模型建立，因此被稱之為粗糙模糊診斷。此種診斷方式主要是通過(guò)RS理論進(jìn)行的一種簡(jiǎn)化故障維度系數(shù)的診斷方式。通過(guò)將航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷進(jìn)行最小范圍內(nèi)的縮進(jìn)，最終進(jìn)行診斷的一種程序。

2航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障測(cè)試流程

航空發(fā)動(dòng)機(jī)的故障測(cè)試的具體流程為：首先，確定該種航空發(fā)動(dòng)機(jī)的型號(hào)及總體診斷方案；其次，對(duì)其進(jìn)行測(cè)試診斷，其中包括使用維護(hù)要求分析和保障性分析兩種方式，分別從以上兩種診斷中進(jìn)行測(cè)試，最終確定測(cè)試方法和測(cè)試設(shè)備。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)FMECA分析將發(fā)動(dòng)機(jī)故障數(shù)據(jù)進(jìn)行分類。將以上兩種診斷的結(jié)果與航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷方法分析相結(jié)合，從而進(jìn)行綜合性分析，最終卻定發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷方法及測(cè)試流程。根據(jù)航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障測(cè)試流程進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的故障主要存在以下三種類型：及時(shí)類，功能失效及性能衰退故障。此類故障主要是由于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、擺動(dòng)、喘振、溫度產(chǎn)生故障。因此，在檢測(cè)中可以根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控和系統(tǒng)采集的信息進(jìn)行分析。通過(guò)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的總溫度、轉(zhuǎn)子速度和燃油量等進(jìn)行最終確定，將故障方位進(jìn)行隔離，從而進(jìn)行維護(hù)。第二類，航空發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部檢測(cè)與地面內(nèi)部檢測(cè)系統(tǒng)故障。此類航空發(fā)動(dòng)機(jī)的故障主要是由于發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部風(fēng)扇部位的轉(zhuǎn)子葉片產(chǎn)生裂痕、風(fēng)扇部件轉(zhuǎn)子葉片葉身掉落及高壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片裂痕等。在對(duì)此類故障進(jìn)行分析的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)由于內(nèi)部發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)損傷導(dǎo)致無(wú)法完成自動(dòng)檢測(cè)，需要進(jìn)行人工檢測(cè)。根據(jù)航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障測(cè)試流程，最終確定檢測(cè)方式為，使用孔探儀對(duì)故障部位進(jìn)行檢測(cè)，或者使用超聲波檢測(cè)和磁力探傷檢測(cè)等方式對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)特定的機(jī)構(gòu)內(nèi)部進(jìn)行檢測(cè)[4]。第三類，航空發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法進(jìn)行內(nèi)部檢測(cè)和地面檢測(cè)。產(chǎn)生此種故障的主要原因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的中央傳動(dòng)機(jī)構(gòu)受損。可能由于腐蝕、磨損等原因，從而造成發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)。根據(jù)航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障測(cè)試流程，最終確定檢測(cè)方式為，使用分解設(shè)備、探傷設(shè)備和裝配設(shè)備對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行分解，更換部分零件，重新進(jìn)行組裝。

3航空發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求

在對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷及測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)設(shè)計(jì)要求：及時(shí)，對(duì)于自測(cè)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)集設(shè)備應(yīng)固定在一個(gè)具體的單元模版中，從而方便進(jìn)行檢測(cè)；第二，對(duì)于測(cè)試點(diǎn)的設(shè)定，應(yīng)該使用或建立更加快捷、方便的測(cè)試工具和測(cè)試設(shè)備，從而方便發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)外部的聯(lián)系，便于智能檢測(cè)和人工檢測(cè)；第三，設(shè)定具體的數(shù)據(jù)庫(kù)和自動(dòng)測(cè)定原件或電子控制系統(tǒng)等。通過(guò)電子設(shè)備和電子程序的設(shè)定，定期對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部進(jìn)行診斷，及時(shí)進(jìn)行故障檢測(cè)、故障隔離、故障警報(bào)等，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率。第四，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)等進(jìn)行數(shù)據(jù)參數(shù)的設(shè)定及調(diào)整，從而進(jìn)一步完善航空發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試系統(tǒng)。

4結(jié)束語(yǔ)

由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的復(fù)雜性，在對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障進(jìn)行檢測(cè)和診斷中需要更精準(zhǔn)的檢測(cè)率。因此，在進(jìn)行航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷方法和測(cè)試流程設(shè)定的過(guò)程中需做到精益求精，不斷優(yōu)化航空發(fā)動(dòng)機(jī)的測(cè)試方法與流程，以提升發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試率，在飛機(jī)科研與生產(chǎn)過(guò)程中極為關(guān)鍵。

作者：龔川森 杜小陽(yáng) 劉建輝 單位：中航飛機(jī)股份有限公司漢中飛機(jī)分公司試飛廠

航空發(fā)動(dòng)機(jī)論文:航空發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理系統(tǒng)的檢測(cè)

【摘要】介紹當(dāng)前航空發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理系統(tǒng)的發(fā)展背景以及現(xiàn)狀，以及對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理系統(tǒng)的檢測(cè)方法進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹。并提出了航空發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理系統(tǒng)所面臨的壓力，以及對(duì)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)的展望。

【關(guān)鍵詞】航空發(fā)動(dòng)機(jī)；健康管理系統(tǒng)

作者簡(jiǎn)介：王潤(rùn)偉(1986.11—)，男，漢族，云南昆明人，助理工程師，主要研究方向：民用航空器維修技術(shù)及工效設(shè)計(jì)、評(píng)估

1前言

隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和復(fù)雜程序的持續(xù)增加，災(zāi)害性天氣不可預(yù)測(cè)性，航空發(fā)動(dòng)機(jī)所面臨的穩(wěn)定性，經(jīng)濟(jì)性，性等問(wèn)題浮出水面。嚴(yán)格進(jìn)行實(shí)地監(jiān)測(cè)，采用診斷系統(tǒng)進(jìn)行故障分析盡可能地避免飛行事故的發(fā)生，以保障飛機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行以及乘客的安全。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，發(fā)動(dòng)機(jī)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也跟著完善起來(lái)，從控制系統(tǒng)中脫離出來(lái)，為了應(yīng)對(duì)安全的需要，成立了獨(dú)立的發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)的“心臟”，是飛機(jī)的重要系統(tǒng)，其任何“疾病”都可能會(huì)影響飛行安全，甚至帶來(lái)災(zāi)難性的后果。因此，民航行業(yè)視發(fā)動(dòng)機(jī)的安全保障為重中之重。隨著各航空公司飛機(jī)機(jī)隊(duì)規(guī)模的快速擴(kuò)張，各航空公司不可避免地面臨多種型號(hào)飛機(jī)和多地域運(yùn)行所帶來(lái)的安全保障問(wèn)題；加之，目前在保障發(fā)動(dòng)機(jī)安全使用方面國(guó)內(nèi)航空公司過(guò)多地依賴各OEM廠家提供的技術(shù)保障服務(wù)，使得航空公司正逐漸削弱或喪失已建立起來(lái)的安全保障監(jiān)控技術(shù)能力，若航空公司自身不研發(fā)具有獨(dú)立自主產(chǎn)權(quán)的監(jiān)控技術(shù)，一旦將來(lái)由于某種原因?qū)е翺EM的服務(wù)中斷，則飛機(jī)的安全運(yùn)行將無(wú)法得到保障。因此，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的集中高效管理，保持并提高發(fā)動(dòng)機(jī)安全保障能力，從行業(yè)發(fā)展的長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看顯得尤為重要。實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)只能通過(guò)科技創(chuàng)新，研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)安全保障系統(tǒng)平臺(tái)，增強(qiáng)我國(guó)航空公司的自我保障能力。

2航空發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)診斷

統(tǒng)計(jì)資料表明，發(fā)動(dòng)機(jī)故障在所有的飛機(jī)里，資源耗費(fèi)高，效率低，而且與發(fā)動(dòng)機(jī)有關(guān)的零部件維修費(fèi)用相當(dāng)高。因些建立一個(gè)有經(jīng)濟(jì)實(shí)用的發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理系統(tǒng)是有必要的。最初的航空發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理系統(tǒng)很簡(jiǎn)單，是依照發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)的參數(shù)來(lái)斷送發(fā)動(dòng)機(jī)的老化程度，再根據(jù)老化程度進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)。隨著民用航空的日益廣泛，競(jìng)爭(zhēng)也越來(lái)越激烈，降低發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)成本已經(jīng)勢(shì)在必行。由此，發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理技術(shù)在這種雙重壓力下漸漸發(fā)展起來(lái)。健康管理系統(tǒng)能夠在較大的基礎(chǔ)上檢測(cè)出發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的健康狀況，并做好及時(shí)維護(hù)修理，避免發(fā)動(dòng)機(jī)在飛機(jī)飛行時(shí)間出現(xiàn)意外而無(wú)法正常工作，減少因發(fā)動(dòng)機(jī)事故帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷害。

3健康管理系統(tǒng)的檢測(cè)方法

當(dāng)一臺(tái)新的發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)里面的各零部件都會(huì)在不同程序上有一定的損耗。隨著使用時(shí)間的增加，其部件的與當(dāng)初的性能差距越來(lái)越遠(yuǎn)，直到停止工作。在一些情況中，發(fā)動(dòng)機(jī)是由于外力因素而損傷，或者損耗嚴(yán)重。而發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理系統(tǒng)就起到一個(gè)監(jiān)督的作用，如遇到發(fā)動(dòng)機(jī)損耗或者停止工作的狀態(tài)時(shí)進(jìn)行修復(fù)應(yīng)急或者報(bào)警。

3.1振動(dòng)頻率分析

發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)分析分為兩種，一種是整體突發(fā)性增強(qiáng)，另一種是在某個(gè)階段頻率大。前者一般是發(fā)動(dòng)機(jī)已出現(xiàn)故障，后者可能是零部件損壞。振動(dòng)問(wèn)題是航空發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)研制及使用中常見(jiàn)而不容易解決的難題，涉及到設(shè)計(jì)、制造、材料、環(huán)境、使用等方面。為了從根本上解決航空發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)控制難題，通過(guò)長(zhǎng)期深入的理論和實(shí)驗(yàn)研究，重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在航空發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)控制、發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和健康管理等幾個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域取得了較大的突破，解決了現(xiàn)代中小型航空發(fā)動(dòng)機(jī)因轉(zhuǎn)速高、重量輕、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸效應(yīng)明顯等帶來(lái)的設(shè)計(jì)和試驗(yàn)難度增大等難題。

3.2使用壽命監(jiān)控

這項(xiàng)監(jiān)控是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)以及其部件使用時(shí)長(zhǎng)的監(jiān)控。發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí)承受著巨大的機(jī)械和熱應(yīng)力，一旦罷工將會(huì)造成很大的災(zāi)難，破壞性及其強(qiáng)大。這些損傷是在發(fā)動(dòng)機(jī)常期工作以及與空氣的氧化，還有使用的環(huán)境造成的。

4發(fā)展與挑戰(zhàn)

當(dāng)下較大的問(wèn)題是民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理系統(tǒng)雖然相對(duì)較完善了，但是當(dāng)其預(yù)警時(shí)，航空人員對(duì)其的可信度仍持質(zhì)疑態(tài)度。其次，由健康管理系統(tǒng)傳輸?shù)焦ぷ骺偱_(tái)的數(shù)據(jù)量非常大，怎么樣從這些數(shù)據(jù)中高速而有效的分析出來(lái)結(jié)果，和相應(yīng)的故障問(wèn)題，仍是一個(gè)很艱難的任務(wù)。

5結(jié)語(yǔ)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理系統(tǒng)主要是通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和各部件的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)督和檢測(cè)，而對(duì)于在這一線上的工作人員，維護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)他們來(lái)說(shuō)責(zé)任重大，他們可以根據(jù)檢測(cè)結(jié)果提前做好維護(hù)，以避免災(zāi)害性事故的發(fā)生，并且可以提高經(jīng)濟(jì)性和安全性。健康管理系統(tǒng)的最終目的是為了降低維護(hù)費(fèi)用，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)安全的效果。為滿足未來(lái)需要，發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上必須首先解決幾個(gè)問(wèn)題是：高成本、設(shè)計(jì)復(fù)雜度，以及由于關(guān)鍵部件燃油冷卻導(dǎo)致的物理限制問(wèn)題。基于耐高溫技術(shù)的設(shè)備，為減少電子器件的燃油冷卻需要提供了可能。分布式結(jié)構(gòu)和構(gòu)造模塊，能夠?yàn)檠邪l(fā)人員提供通用、靈活和可伸縮的模塊組和提高經(jīng)濟(jì)性。新的健康管理技術(shù)也將為先進(jìn)控制律的使用提供機(jī)會(huì)，以解決下一代推進(jìn)系統(tǒng)控制面臨的問(wèn)題和挑戰(zhàn)。

作者：王潤(rùn)偉 單位：云南經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院

航空發(fā)動(dòng)機(jī)論文:航空發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造教學(xué)模式研究

摘要：利用Prezi靈活的表現(xiàn)形式和基于云端的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建創(chuàng)新性的航空發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造教學(xué)模式。通過(guò)資源整合和多教學(xué)方法的融合，利用Prezi縮放式界面的展示特點(diǎn)，優(yōu)化授課過(guò)程，提高教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：Prezi；民航發(fā)動(dòng)機(jī)；教學(xué)；

一、引言

作為一款云端的演示文檔制作軟件，Prezi以可任意放縮的畫(huà)布作為展示平臺(tái)，利用常規(guī)界面操作功效來(lái)創(chuàng)建非線性的演示效果，在呈現(xiàn)具有時(shí)空邏輯順序、并列關(guān)系、或需要微觀把握事物細(xì)節(jié)的教學(xué)內(nèi)容時(shí)具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)[1]。由于其同步功能，可通過(guò)多終端（Web網(wǎng)頁(yè)端、Windows和Mac桌面端、iPad和iPhone移動(dòng)端等）創(chuàng)建、編輯文稿，相較傳統(tǒng)演示軟件，具備更便攜的云功能[2]。航空發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造作為民航特色專業(yè)課程，內(nèi)容涉及民航發(fā)動(dòng)機(jī)及其主要部件和工作系統(tǒng)的組成等，涵蓋知識(shí)面廣泛，各要素之間聯(lián)系緊密[3]。針對(duì)民航發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)先進(jìn)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)，基于對(duì)課程特點(diǎn)和授課過(guò)程的分析，將Prezi應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造教學(xué)活動(dòng)，利用Prezi對(duì)教學(xué)內(nèi)容得天獨(dú)厚的表現(xiàn)優(yōu)勢(shì)，可有效優(yōu)化教學(xué)過(guò)程。

二、深入剖析課程特點(diǎn)，建立全新演示模式

航空發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造課程綜合性強(qiáng)，內(nèi)容包括民航發(fā)動(dòng)機(jī)整體結(jié)構(gòu)、主要部件組成與構(gòu)造、主要系統(tǒng)組成與工作過(guò)程等，具有研究對(duì)象結(jié)構(gòu)復(fù)雜、涉及面廣、教學(xué)容量大、知識(shí)點(diǎn)零散等特點(diǎn)。傳統(tǒng)授課方式一般通過(guò)Powerpoin（tPPT）演示軟件，結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造簡(jiǎn)圖或?qū)嵨飯D片以及文字表述實(shí)現(xiàn)。目前，這一教學(xué)模式已經(jīng)比較成熟，但是其線性的思維方式和表現(xiàn)手法同時(shí)成為限制教師和學(xué)生發(fā)散思維的瓶頸。而現(xiàn)實(shí)條件的局限，例如報(bào)廢發(fā)動(dòng)機(jī)的稀缺與分解性，圖片講解的斷層性，PPT講解的靜態(tài)和線性等，也嚴(yán)重影響了課堂教學(xué)品質(zhì)。Prezi可以建立基于思維導(dǎo)圖的創(chuàng)作模式，根據(jù)設(shè)計(jì)思路應(yīng)用圖形變大或變小，有節(jié)奏地展示細(xì)節(jié)內(nèi)容或全局內(nèi)容，對(duì)探究物體的結(jié)構(gòu)十分有利。因此，作為以民航發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)為授課主體的課程，Prezi的加入必將為其注入新鮮的血液。航空發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造課程與Prezi的結(jié)合將產(chǎn)生傳統(tǒng)課件不能企及的優(yōu)勢(shì)。民航發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性決定在講課的過(guò)程中經(jīng)常需要在不同部件以及部件和整機(jī)之間進(jìn)行切換，不同機(jī)型的同一部件也有其各自的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，而發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)與制造的傳承與發(fā)展也凸顯了課程與時(shí)俱進(jìn)的鮮明特點(diǎn)，這些內(nèi)容都可以利用Prezi豐富的表現(xiàn)形式加以呈現(xiàn)。因此，這種結(jié)合所衍生出的全新的演示模式可把復(fù)雜的發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)形象地展現(xiàn)在學(xué)生面前，加之合理的教學(xué)設(shè)計(jì)和靈活的演示方法，將知識(shí)點(diǎn)提取和串聯(lián)，較大程度地真實(shí)還原發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造和工作系統(tǒng)，又可跳脫于圖片與視頻課件的不性，提高學(xué)生同時(shí)把握整體和細(xì)節(jié)的學(xué)習(xí)能力。

三、基于Prezi功能實(shí)現(xiàn)和特點(diǎn)，形成無(wú)縫切換式授課方式

在分析Prezi對(duì)教學(xué)內(nèi)容展示特性和航空發(fā)動(dòng)機(jī)課程特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，選擇可以充分顯示其優(yōu)勢(shì)的教學(xué)內(nèi)容，整合課程現(xiàn)有資源作為演示對(duì)象，完成基于Prezi無(wú)限畫(huà)布的頁(yè)面布局。同時(shí)，可融合Prezi和多種教學(xué)方法，進(jìn)行有效的教學(xué)設(shè)計(jì)，并在課堂教學(xué)環(huán)節(jié)加以應(yīng)用和完善。Prezi的演示實(shí)質(zhì)上是在幕布上的引導(dǎo)性創(chuàng)作，通過(guò)不設(shè)限制的思維拓展，可使想法之間的聯(lián)系更加明確清晰。文檔內(nèi)容可以根據(jù)演示思路的需要進(jìn)行元素與路徑的變換，流暢的操作方式避免了突兀的轉(zhuǎn)換感。這一獨(dú)特優(yōu)勢(shì)反映在教學(xué)中，就是可以方便地對(duì)需要微觀把握事物細(xì)節(jié)、需要重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)或引起學(xué)生關(guān)注的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行演示，并流暢地描述各種順序和關(guān)系。這一點(diǎn)恰好契合航空發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造課程的建設(shè)需要和特點(diǎn)。目前，Prezi已經(jīng)可以支持幾乎所有的常用格式，如圖片、pdf文件、flash文件、excel表格、視頻和聲音文件等。因此，可以將現(xiàn)有教學(xué)資源，尤其是基于Cortona3D的電子樣機(jī)[4]，在Prezi中進(jìn)行有效的規(guī)劃與整理，通過(guò)合理的布局完成對(duì)特定內(nèi)容的闡述和詮釋。經(jīng)過(guò)不斷探索，交互式教學(xué)法、比較教學(xué)法、案例教學(xué)法、基于問(wèn)題的教學(xué)法等已經(jīng)在不同教學(xué)內(nèi)容的課程教學(xué)環(huán)節(jié)得到了成功應(yīng)用，將基于Prezi教學(xué)演示系統(tǒng)與授課過(guò)程進(jìn)行融合，并通過(guò)Prezi強(qiáng)大的演示功能將上述教學(xué)方法進(jìn)行靈活的展現(xiàn)，可最終形成由整體到局部、由局部到整體的粗細(xì)融合的無(wú)縫切換式授課方式。

四、結(jié)束語(yǔ)

將Prezi應(yīng)用于教學(xué)活動(dòng)，是航空發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造課程改革的嘗試和創(chuàng)新。利用其海量信息的展示能力，整合已有文本、圖片、視頻、電子樣機(jī)等教學(xué)資源；利用其豐富的組織和表現(xiàn)形式，將各種教學(xué)方法進(jìn)行有機(jī)融合；利用其縮放式用戶界面的展示特點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)化的思維模式。利用Prezi建立的全新多媒體教學(xué)演示系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)教學(xué)演示系統(tǒng)，采用全新的教學(xué)方式來(lái)替代傳統(tǒng)的平鋪直敘式的教學(xué)方式，對(duì)引導(dǎo)學(xué)生思維、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提高教學(xué)效果可以起到必要的支撐作用。該教學(xué)模式亦可推廣到其他相關(guān)課程教學(xué)中，對(duì)提高專業(yè)教學(xué)質(zhì)量具有重要意義。

作者：張瑩 胡國(guó)臣

航空發(fā)動(dòng)機(jī)論文:航空發(fā)動(dòng)機(jī)流型辨識(shí)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承腔是發(fā)動(dòng)機(jī)主軸支承的重要部件，其潤(rùn)滑設(shè)計(jì)和換熱分析有賴于對(duì)軸承腔中潤(rùn)滑介質(zhì)流動(dòng)特性的理解。航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承腔中，高速旋轉(zhuǎn)的軸承內(nèi)圈與保持架將環(huán)下流出的潤(rùn)滑油以油滴的形式甩向軸承腔內(nèi)壁并形成腔壁油膜，并以油滴、油膜和腔內(nèi)氣體共同作用的形式，在軸承腔中形成了復(fù)雜的兩相流動(dòng)狀態(tài)［1-4］。軸承腔油氣兩相介質(zhì)的流動(dòng)分布狀態(tài)稱為流型。依據(jù)流型進(jìn)行軸承腔油氣兩相潤(rùn)滑研究因其能夠在嚴(yán)格理論指導(dǎo)下進(jìn)行而具有較高分析精度和效率，故而近年來(lái)為人們所重視。基于流型的軸承腔油氣兩相潤(rùn)滑問(wèn)題研究的一個(gè)基礎(chǔ)工作是流型判斷，其中通過(guò)試驗(yàn)以判斷流型特征參數(shù)的差異確定流型，是十分有效的技術(shù)。國(guó)內(nèi)外有關(guān)航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承腔油氣兩相流動(dòng)的研究已有不少。但從流型角度研究軸承腔油氣兩相介質(zhì)物理特性以及有關(guān)流型判斷研究的工作尚不是很多。Wu等對(duì)油氣兩相泡狀流動(dòng)和均相流動(dòng)進(jìn)行了研究［5，6］，但研究的目的還是提出特定兩相流動(dòng)的分析方法，流型種類是事先確定的，另外泡狀流動(dòng)也并不是發(fā)動(dòng)機(jī)軸承腔油氣兩相流動(dòng)的主要流型。文獻(xiàn)［7］基于DNA編碼和混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提出油氣兩相流型判斷方法，但由于數(shù)據(jù)多來(lái)自于管道兩相流動(dòng)試驗(yàn)，故無(wú)論是針對(duì)的流型類別還是流型判斷適用性都難以應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)軸承腔的場(chǎng)合。文獻(xiàn)［8］以潤(rùn)滑介質(zhì)壓力和速度為特征參數(shù)探討了描述流型差異的可能性，但從結(jié)果來(lái)看，所選定的特征參數(shù)在數(shù)值上的差異尚不足于明晰地辨識(shí)軸承腔油氣兩相流型類別。基于上述研究狀況，本文針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)軸承腔中主要出現(xiàn)的兩種油氣兩相流型，以數(shù)值有大差異、試驗(yàn)獲取簡(jiǎn)易以及在較寬結(jié)構(gòu)與工況條件下的魯棒性為原則，通過(guò)數(shù)值分析與相關(guān)試驗(yàn)，提出了辨識(shí)軸承腔油氣兩相流型的特征參數(shù)。本文研究對(duì)于基于流型揭示軸承腔油氣兩相介質(zhì)流動(dòng)物理本質(zhì)、支持航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承腔潤(rùn)滑和換熱設(shè)計(jì)工作，是十分有意義的工作。

1軸承腔中兩種油氣兩相流動(dòng)模型的數(shù)學(xué)描述均相流動(dòng)和含油滴氣/液分層流動(dòng)是航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承腔中最常出現(xiàn)的油氣兩相流動(dòng)形式。油氣兩相均相流動(dòng)是在腔內(nèi)壁面油膜厚度較薄、油膜流動(dòng)速度較低情況下，將滑油和腔內(nèi)空氣均勻化處理的流動(dòng)類型。當(dāng)腔內(nèi)壁面油膜厚度較厚、油膜流動(dòng)速度較高時(shí)，需要考慮油氣界面上的能量交換作用，故而出現(xiàn)油氣“分層”的處理方式，油滴同時(shí)散布在空氣中，此乃含油滴氣/液分層流動(dòng)形式提出的工程基礎(chǔ)。描述油氣均相流動(dòng)的控制方程有連續(xù)方程和動(dòng)量守恒方程，其表達(dá)式分別為ρt+V(ρU)=0(1)(ρU)t+?(ρUU)=－p+μ?(U+(U)T)+S(2)上兩式中，ρ和μ分別是油氣均相密度和動(dòng)力粘度，且有ρ=γlρl+γgρg和μ=γlμl+γgμg。其中γ是體積分?jǐn)?shù)，下標(biāo)l和g分別代表滑油相和氣相;U是介質(zhì)流速;p是介質(zhì)壓力;S是源項(xiàng);t是時(shí)間;是散度符號(hào)。描述含油滴氣/液分層流動(dòng)的控制方程同樣有連續(xù)方程和動(dòng)量守恒方程，其表達(dá)式分別為(γkμk(Uk+(Uk)T))+Sk+Dk(4)上兩式中，下標(biāo)k=l、g分別代表滑油相和氣相;Dk表示在油氣兩相界面作用力中占主導(dǎo)地位的界面阻力，兩相界面阻力的計(jì)算公式為［9］Dg=－Dl=CDρAgl|Ul－Ug|(Ul－Ug)(5)式中，CD是量綱阻力系數(shù);Agl是兩相界面密度，其表達(dá)式為Agl=|γl|(6)氣相對(duì)油滴的界面阻力為［9］Dl=CDρlAll|Ug－Ul|(Ug－Ul)(7)若用dl表示油滴平均直徑，油滴與氣相的界面密度All為All=6γldl(8)

2軸承腔油氣兩相流動(dòng)的數(shù)值模型

2.1軸承腔結(jié)構(gòu)及流體介質(zhì)物理特性分析中采用的軸承腔結(jié)構(gòu)如圖1所示［1］，圖中坐標(biāo)為圓柱坐標(biāo)。轉(zhuǎn)軸(含套筒)半徑rsh=62mm，軸承腔高度h=28mm，寬度b=20mm;軸承腔排氣和排油口直徑=17mm。1-軸承內(nèi)圈;2-滾動(dòng)體;3-軸承外圈;4-軸承腔;5-軸承支撐件;6-腔壁;7-端蓋;8-套筒;9-密封件;10-轉(zhuǎn)軸圖1軸承腔結(jié)構(gòu)及坐標(biāo)示意介質(zhì)的物理特性為:氣體密度ρg=2.923kg/m3，滑油密度ρl=954kg/m3;氣體動(dòng)力粘度μg=1.837×10－5kg/(m?s)，潤(rùn)滑油動(dòng)力粘度μl=0.0095kg/(m?s);潤(rùn)滑油表面張力系數(shù)σl=0.036N/m。

2.2計(jì)算條件及方法

計(jì)算中將滑油和空氣均視為定常、不可壓縮、粘性牛頓流體，且油氣兩相與外界無(wú)熱量交換。潤(rùn)滑介質(zhì)的初始?jí)毫退俣染鶠榱恪７治鲋性谶M(jìn)油口和進(jìn)氣口分別施加質(zhì)量進(jìn)口邊界條件，其進(jìn)口邊界的湍流參數(shù)可以根據(jù)質(zhì)量進(jìn)口邊界計(jì)算得到;在排油口和排氣口分別施加壓力出口邊界條件，相對(duì)壓力為零，且將出口設(shè)置為開(kāi)放形式;流固界面上采用無(wú)滑移壁面邊界條件，壁面附近湍流參數(shù)由壁面函數(shù)法確定。分析是在表1所示的工況范圍內(nèi)進(jìn)行的，根據(jù)文獻(xiàn)［1，2］中試驗(yàn)結(jié)果，確定適用兩種油氣兩相流動(dòng)模型的工況條件。數(shù)值分析在商業(yè)軟件ANSYSCFX平臺(tái)上進(jìn)行。利用單元?jiǎng)澐周浖礼ambit對(duì)軸承腔油氣兩相流場(chǎng)進(jìn)行單元?jiǎng)澐郑捎肧IMPLE方法求解連續(xù)方程、動(dòng)量方程和湍流方程并用代數(shù)多重網(wǎng)格法(AMG)進(jìn)行計(jì)算加速。流體的湍流特性采用SSTk-ω模型描述。計(jì)算分為500個(gè)時(shí)間步進(jìn)行，收斂標(biāo)準(zhǔn)為1.0×10－4，守恒收斂標(biāo)準(zhǔn)為0.03。表1軸承腔油氣兩相流動(dòng)數(shù)值模擬的工況條件流型工況進(jìn)油量ml/kg?s－1轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速n/r?min－1進(jìn)氣量mg/kg?s－1均相流動(dòng)0.00713500～145000.010.005～0.009140000.01含油滴氣/液分層流動(dòng)0.0536000～120000.010.053～0.1120000.013軸承腔油氣兩相流型的特征參數(shù)根據(jù)分析結(jié)果提出了用體積含油率γl和無(wú)量綱速度u珔作為辨識(shí)兩相流型的特征參數(shù)，其表達(dá)式為u珔=60u2πrshn(9)式中，u是潤(rùn)滑介質(zhì)的圓周速度。以軸承腔中部z=10mm、θ=135°位置上的特征參數(shù)作為討論對(duì)象，并考慮到試驗(yàn)測(cè)量的簡(jiǎn)便，故更關(guān)注于特征參數(shù)在腔壁附近的變化規(guī)律。

3.近腔壁附近的γl和u珔在若干工況條件下的分布情況如圖2所示。根據(jù)有關(guān)腔壁油膜厚度和速度的相關(guān)試驗(yàn)工況［1，2］，均相流動(dòng)和含油滴氣/液分層流動(dòng)的工況條件是不一樣的，圖中的均相流動(dòng)工況條件為:進(jìn)油量ml=0.007kg/s，進(jìn)氣量mg=0.01kg/s，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n=14000r/min;含油滴顆粒氣/液分層流動(dòng)的工況條件為:進(jìn)油量ml=0.053kg/s，進(jìn)氣量mg=0.01kg/s，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n=12000r/min。圖2表明在接近腔壁附近，兩種流型下的體積含油率γl和無(wú)量綱速度u珔均彼此之間有較大差異，從而為均相流動(dòng)和含油滴氣/液分層流動(dòng)流型的辨識(shí)提供了可能。較之均相流動(dòng)含油滴氣/液分層流動(dòng)的體積含油率γl要大得多，原因在于此種流動(dòng)狀態(tài)下有壁面油膜存在，在壁面油膜內(nèi)部γl值接近于1。均相流動(dòng)因含油率低而有較高的介質(zhì)流動(dòng)速度，且在接近靜止腔壁時(shí)有一個(gè)速度突降;而在含油滴氣/液分層流動(dòng)情況下，此時(shí)的無(wú)量綱速度描述的是油膜流動(dòng)速度，故而速度小得多且變化平緩。

4流型特征參數(shù)的魯棒性分析流型特征參數(shù)的辨識(shí)能力是否會(huì)因?yàn)楣r條件不同而有所弱化甚至消失，亦即流型特征參數(shù)的魯棒性對(duì)于特征參數(shù)是否能在較寬工況范圍行使流型辨識(shí)職能是十分重要的。為此探討近腔壁附近(=89.7mm處)γl和u珔隨工況參數(shù)變化的情況，以分析特征參數(shù)γl和u珔的魯棒性。圖3和圖4分別給出了兩種流型下體積含油率γl和無(wú)量綱速度u珔隨著進(jìn)油量和轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速變化的情況。顯然，進(jìn)油量和轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速對(duì)兩種流型的γl基本上沒(méi)有影響，亦即γl作為流型辨識(shí)特征參數(shù)的魯棒性很好。某些工況條件對(duì)兩種流型的u珔有一定影響，但注意到兩種流型的u珔數(shù)值差距較大，這一影響尚不足于造成辨識(shí)的困難，因此u珔作為流型辨識(shí)特征參數(shù)的魯棒性也是很好的。

5結(jié)論

體積含油率和無(wú)量綱速度可以作為辨識(shí)均相流動(dòng)與含油滴氣/液分層流動(dòng)這兩種航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承腔中主要兩相流動(dòng)形式的特征參數(shù)，并且具有較好的魯棒性。試驗(yàn)中在腔壁附近合理布置測(cè)試位置，就可以通過(guò)測(cè)量出的體積含油率和無(wú)量綱速度的明顯差異，做出軸承腔中出現(xiàn)均相流動(dòng)或含油滴氣/液分層流動(dòng)的判斷。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)論文:鑒于FPGA航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制器設(shè)計(jì)及運(yùn)用

當(dāng)前航空發(fā)動(dòng)機(jī)FADEC系統(tǒng)均采用集中式電子控制器，控制器內(nèi)部的核心處理器大都采用馮?諾依曼體系結(jié)構(gòu)或其改進(jìn)體系，例如:TI公司的C2000系列、Motorola公司的68系列、Freescale的PowerPC系列等。基于馮?諾依曼體系結(jié)構(gòu)處理器的計(jì)算資源高度集中在內(nèi)核的幾個(gè)硬件電路上，指令在程序計(jì)數(shù)器的引導(dǎo)下串行運(yùn)行［1］。

在這種計(jì)算資源高度集中的串行處理器上開(kāi)發(fā)控制軟件時(shí)，存在以下問(wèn)題:①當(dāng)代FADEC系統(tǒng)集成了包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制、PHM(prognosticandheathmanagement，預(yù)測(cè)和健康管理)、總線通信、BIT(builtintest，機(jī)內(nèi)自測(cè)試)等復(fù)雜功能［2－3］，為了保障這些功能的實(shí)時(shí)性，必須在軟件層次對(duì)處理器有限的I/O和計(jì)算資源進(jìn)行高度的實(shí)時(shí)性優(yōu)化［4］，這樣軟件開(kāi)發(fā)、驗(yàn)證的難度極大;②在處理器中運(yùn)行的軟件代碼之間是高度關(guān)聯(lián)的，設(shè)計(jì)定型后，任意局部的軟件修改都可能導(dǎo)致很大一部分系統(tǒng)軟件的重新驗(yàn)證，這些驗(yàn)證可能需要額外的硬件在回路測(cè)試和機(jī)載測(cè)試，導(dǎo)致系統(tǒng)后期的升級(jí)、維護(hù)成本急劇增加［2］;③系統(tǒng)軟件和硬件是高度關(guān)聯(lián)的，是針對(duì)特定的發(fā)動(dòng)機(jī)定制的，可重用性差，在設(shè)計(jì)新的FADEC系統(tǒng)時(shí)，大部分系統(tǒng)軟件必須重新編寫(xiě)、驗(yàn)證，這降低了開(kāi)發(fā)效率，增加了開(kāi)發(fā)成本［2，5］。

相對(duì)基于馮?諾依曼體系結(jié)構(gòu)的處理器，具有可重構(gòu)特性的FPGA的較大特點(diǎn)是計(jì)算資源的分布配置和并行運(yùn)行，這使得FPGA特別適合處理并行實(shí)時(shí)任務(wù)［6］。可編程的片上硬件電路資源，可以根據(jù)用戶需求配置成不同的功能，極大地增加了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性。在FPGA的并行和可重構(gòu)特性基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的SOPC(systemonaprogrammablechip，片上可編程系統(tǒng))技術(shù)可以將嵌入式處理器系統(tǒng)、接口系統(tǒng)、硬件協(xié)處理器、DSP系統(tǒng)、數(shù)字通信系統(tǒng)、存儲(chǔ)電路以及普通數(shù)字電路等，在單一FPGA中實(shí)現(xiàn)。IP(intellectualproperty，知識(shí)產(chǎn)權(quán))復(fù)用的設(shè)計(jì)理念和軟/硬件協(xié)同的設(shè)計(jì)方法使SOPC技術(shù)的實(shí)施變得非常容易，主流FP-GA開(kāi)發(fā)軟件都支持SOPC系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)。FPGA的這些技術(shù)特點(diǎn)使其在復(fù)雜系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制領(lǐng)域得到了大量成功應(yīng)用，例如:歐洲FADECInternational公司近期型FADEC系統(tǒng)中的數(shù)字邏輯功能均采用FPGA實(shí)現(xiàn);美國(guó)IAC公司基于FPGA設(shè)計(jì)了F117(C-17動(dòng)力)發(fā)動(dòng)機(jī)的PHM單元［7］;HenryB．Christophersen等人基于FPGA和DSP設(shè)計(jì)了無(wú)人機(jī)的飛行控制系統(tǒng)［8］;ZhengMinhui等人基于FPGA設(shè)計(jì)了直升機(jī)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器［9］;美國(guó)NI公司基于FPGA和PowerPC處理器開(kāi)發(fā)了高性能的控制器快速原型開(kāi)發(fā)平臺(tái)CompactRIO，并采用圖形編程的方式進(jìn)行控制系統(tǒng)的軟/硬件定制。在這種背景下，提出了一種基于FPGA的片內(nèi)分布式航空發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制器設(shè)計(jì)方法。目的是克服當(dāng)前集中式電子控制器設(shè)計(jì)時(shí)存在的軟件高度定制、可重用性差、并行實(shí)時(shí)任務(wù)開(kāi)發(fā)難度大、開(kāi)發(fā)效率低等缺點(diǎn)，降低FADEC系統(tǒng)的全壽命周期費(fèi)用。

1基于FPGA的片內(nèi)分布式航空發(fā)動(dòng)

機(jī)電子控制器硬件架構(gòu)圖1給出了基于FPGA的片內(nèi)分布式航空發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制器(ADCIPC，aero-enginedistributedcontrollerinaprogrammablechip)的硬件架構(gòu)，其片內(nèi)結(jié)構(gòu)和控制模式與分布式FADEC系統(tǒng)非常相似，包括通過(guò)同步數(shù)據(jù)總線互聯(lián)的多個(gè)處理器和硬件電路模塊，每個(gè)處理器都有獨(dú)立的程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，可獨(dú)立運(yùn)行軟件任務(wù)。ADCIPC中的兩個(gè)高級(jí)處理器分別運(yùn)行控制計(jì)劃和PHM等高級(jí)任務(wù)，硬件協(xié)處理器用于加速處理器性能。基本型處理器與分布式FADEC系統(tǒng)中各個(gè)智能節(jié)點(diǎn)的功能類似，用于傳感器數(shù)據(jù)采集、處理、冗余管理，執(zhí)行機(jī)構(gòu)小閉環(huán)控制及硬件自檢測(cè)等低級(jí)任務(wù)。高級(jí)BIT邏輯模塊實(shí)現(xiàn)電子控制器故障檢測(cè)、隔離與通道切換等功能。OSP(overspeedprotection，超轉(zhuǎn)保護(hù)邏輯)模塊實(shí)時(shí)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，當(dāng)發(fā)生超轉(zhuǎn)事件時(shí)，快速、地實(shí)施保護(hù)動(dòng)作。時(shí)鐘發(fā)生邏輯產(chǎn)生控制各個(gè)功能模塊同步工作的同步控制信號(hào)SC(決定控制步長(zhǎng))和總線時(shí)鐘信號(hào)CLK(決定通信速率)。同步數(shù)據(jù)總線由SC、CLK和DB組成，實(shí)現(xiàn)各個(gè)功能模塊間的數(shù)據(jù)通信。ADCIPC的具體實(shí)施需解決以下3個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題:FPGA內(nèi)嵌處理器選型、硬件協(xié)處理器及同步數(shù)據(jù)總線設(shè)計(jì)，下面討論關(guān)鍵問(wèn)題的技術(shù)方案。

2ADCIPC實(shí)施的關(guān)鍵問(wèn)題分析

2．1FPGA內(nèi)嵌處理器性能分析

FPGA內(nèi)嵌處理器分為硬核和軟核兩種，硬核直接固化在FPGA內(nèi)部，例如:Xilinx公司Virtex-FXT系列FPGA內(nèi)嵌的PowerPC處理器，Actel公司Cortex系列FPGA內(nèi)嵌的ARM處理器。軟核以IP形式提供，在需要時(shí)下載到FPGA內(nèi)部，例如:Altera公司的NiosII軟核處理器和Xilinx公司的MicroBlaze軟核處理器。這幾種硬核和軟核處理器都可以根據(jù)需求定制外設(shè)，并支持嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。表1(數(shù)據(jù)來(lái)自各供應(yīng)商官方網(wǎng)站)列出了這幾種處理器的峰值性能指標(biāo)，測(cè)試基準(zhǔn)程序?yàn)镈hrystonev2．1。由表1可知，PowerPC440處理器具有較高的性能，適合作為AD-CIPC中的高級(jí)處理器運(yùn)行PHM和控制計(jì)劃等高級(jí)任務(wù)，NiosII、ARM7、MicroBlaze處理器適合作為ADCIPC中的基本型處理器負(fù)責(zé)低級(jí)任務(wù)。

2．2基于FPGA的硬件協(xié)處理器性能分析

受面積、功耗、成本的限制，F(xiàn)PGA內(nèi)嵌處理器的數(shù)值計(jì)算性能難以和專用高性能數(shù)字信號(hào)處理器相比。先進(jìn)FADEC系統(tǒng)中的部分算法具有很高的峰值計(jì)算需求，例如:性能尋優(yōu)控制中的優(yōu)化算法，高穩(wěn)定性發(fā)動(dòng)機(jī)控制中的失速/喘振邊界預(yù)測(cè)算法，模型基智能控制中機(jī)載自適應(yīng)模型的矩陣計(jì)算、卡爾曼濾波、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算［10－11］等。這時(shí)可以基于FPGA設(shè)計(jì)硬件協(xié)處理器對(duì)關(guān)鍵軟件代碼進(jìn)行加速，提高系統(tǒng)的峰值性能。國(guó)內(nèi)外學(xué)者開(kāi)展了大量基于FPGA的硬件協(xié)處理器研究，例如，GlennSteiner等人為Virtex-4FPGA內(nèi)嵌的300MHzPowerPC處理器設(shè)計(jì)了純硬件的浮點(diǎn)協(xié)處理器，使其性能等于或高于GHz級(jí)專用數(shù)字信號(hào)處理器的性能(數(shù)據(jù)來(lái)自Xilinx官方網(wǎng)站)。田翔等［12］人在Virtex-4FPGA中設(shè)計(jì)了雙精度矩陣乘法協(xié)處理器，峰值性能達(dá)到3000MFLOPS。RonL．MoonII［13］將Matlab中的LegendrePseudospectral優(yōu)化控制算法移植到FPGA中，極大地提高了實(shí)時(shí)性，推進(jìn)了算法的工程應(yīng)用。已有的理論研究表明神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制、故障診斷、健康管理等領(lǐng)域有很大的應(yīng)用潛力［10－11，14］。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有明顯的并行計(jì)算特性，但在串行的馮?諾依曼機(jī)上實(shí)現(xiàn)難以保障實(shí)時(shí)性。專用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片性能可以保障性能，但靈活性差。FPGA的并行結(jié)構(gòu)和可重構(gòu)特性使其十分適合作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算平臺(tái)［6］，圖2給出了在FPGA內(nèi)部實(shí)現(xiàn)單個(gè)神經(jīng)元的硬件結(jié)構(gòu)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的FPGA實(shí)現(xiàn)需要在速度、精度和資源占用之間折中考慮，設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題是數(shù)據(jù)定標(biāo)和非線性傳遞函數(shù)的實(shí)現(xiàn)。HoltJL等人［15］的研究表明16位定點(diǎn)數(shù)是保障神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算能力的最小精度要求，而非線性函數(shù)一般采用查表或插值的方法實(shí)現(xiàn)［16］。表2給出了在各種不同計(jì)算平臺(tái)下BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)時(shí)每秒的權(quán)值更新速度，顯然基于FPGA實(shí)現(xiàn)具有較高的性能。目前神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的FPGA實(shí)現(xiàn)方法還處于RTL(registertransferlevel，寄存器傳輸級(jí))級(jí)別，開(kāi)發(fā)效率低、難度大，在算法級(jí)直接進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的FPGA實(shí)現(xiàn)是目前的研究熱點(diǎn)。

2．3同步數(shù)據(jù)總線需求分析

數(shù)據(jù)總線必須具有高性、時(shí)間確定性和足夠的傳輸帶寬。ADCIPC的數(shù)據(jù)總線是通過(guò)FPGA芯片內(nèi)部的邏輯和布線資源構(gòu)建的，其性取決于FP-GA芯片所采用的工藝等級(jí)和設(shè)計(jì)規(guī)范，本文主要研究總線協(xié)議和傳輸帶寬需求。總線上的每個(gè)功能模塊都包含一個(gè)總線控制器，圖3是總線控制器的硬件功能框圖，包括發(fā)送和接收FIFO、總線控制邏輯、時(shí)鐘信號(hào)CLK、雙向數(shù)據(jù)總線DB、同步控制信號(hào)SC。FIFO的寬度和深度由具體應(yīng)用決定，時(shí)鐘發(fā)生邏輯產(chǎn)生的CLK信號(hào)決定總線傳輸速率，SC信號(hào)決定控制步長(zhǎng)，并決定總線數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間基準(zhǔn)。總線以串行方式傳遞數(shù)據(jù)，即DB的寬度為1位。總線采用TTP(timetriggerprotocol，時(shí)間觸發(fā)協(xié)議)模式，即在每個(gè)控制步長(zhǎng)內(nèi)各個(gè)功能模塊按照預(yù)設(shè)的順序，在固定的“時(shí)間槽”內(nèi)完成數(shù)據(jù)傳輸，如圖4所示。“時(shí)間槽”技術(shù)通過(guò)總線控制器內(nèi)置的高精度定時(shí)器實(shí)現(xiàn)，該技術(shù)確保總線是時(shí)間確定性的，能有效地避免總線數(shù)據(jù)沖突。總線上的每個(gè)數(shù)據(jù)包都包含源地址和目的地址，如圖4所示，這就像在共享總線上建立了虛擬的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信鏈路，即“虛鏈路”。時(shí)間槽和虛鏈路技術(shù)使總線結(jié)構(gòu)是開(kāi)放式的，可以很容易在總線上添加或去除功能模塊。此外，總線采用監(jiān)聽(tīng)模式，即每個(gè)總線控制器都可以監(jiān)聽(tīng)總線上的數(shù)據(jù)，但只接收自己需要的數(shù)據(jù)。

總線傳輸帶寬需求取決于數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)、控制步長(zhǎng)、節(jié)點(diǎn)總數(shù)和控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求［20］。某型渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)集中式FADEC系統(tǒng)每個(gè)控制步長(zhǎng)的較大輸入/輸出數(shù)據(jù)量為33個(gè)字或528bit［20］。以此發(fā)動(dòng)機(jī)為被控對(duì)象，當(dāng)控制步長(zhǎng)為20ms時(shí)，采用圖4的數(shù)據(jù)傳輸格式(每個(gè)數(shù)據(jù)幀為30bit)，ADCIPC中總線的低帶寬需求為49500bit/s。控制系統(tǒng)的延時(shí)主要由傳感器輸入延時(shí)、控制量計(jì)算延時(shí)、控制量輸出延時(shí)組成，對(duì)于實(shí)時(shí)系統(tǒng)，這些延時(shí)應(yīng)盡可能的小，否則會(huì)影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。為了將更多的時(shí)間留給控制量計(jì)算，將AD-CIPC中的總線數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間控制在100μs內(nèi)(圖4中的Tsd+Tad)，則總線帶寬需求為9.9Mbit/s，這在FPGA內(nèi)部很容易實(shí)現(xiàn)。相對(duì)于控制量計(jì)算，健康管理需要更多的傳感器數(shù)據(jù)、更高的信號(hào)采樣速率，需要傳輸更多的數(shù)據(jù)到負(fù)責(zé)健康管理的高級(jí)處理器。但這些數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性要求較低，可以利用控制量輸出后的總線空閑時(shí)間傳輸，如圖4所示。本文提出的總線方案是具有時(shí)間觸發(fā)、總線監(jiān)聽(tīng)、雙向同步傳輸特性的開(kāi)放式串行數(shù)據(jù)總線，傳輸帶寬高，能滿足ADCIPC的需求。

3ADCIPC原理樣機(jī)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)驗(yàn)證

基于Altera公司的FPGA-EP2C35，設(shè)計(jì)了AD-CIPC的原理樣機(jī)，重點(diǎn)驗(yàn)證多處理器系統(tǒng)構(gòu)建、OSP模塊和TTP總線功能。圖5為原理樣機(jī)的硬件功能框圖，包含3個(gè)NiosII處理器模塊和一個(gè)OSP模塊，這4個(gè)模塊之間通過(guò)本文設(shè)計(jì)的TTP總線互聯(lián)。3個(gè)具有獨(dú)立程序運(yùn)行空間的NiosII處理器都基于SOPCBulider定制，其中一個(gè)是帶浮點(diǎn)計(jì)算單元的快速型處理器NiosII-F，2個(gè)是基本型處理器NiosII-E1和NiosII-E2，3個(gè)處理器都集成高精度定時(shí)器、若干I/O及TTP總線接口，處理器主頻都為100MHz。NiosII-E1進(jìn)行傳感器數(shù)據(jù)采集與處理，NiosII-F進(jìn)行控制量計(jì)算，NiosII-E2進(jìn)行執(zhí)行機(jī)構(gòu)小閉環(huán)控制。采用Verilog語(yǔ)言設(shè)計(jì)了OSP模塊，該模塊采用100MHz的基頻信號(hào)對(duì)模擬的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)(模擬信號(hào)頻率為實(shí)際轉(zhuǎn)速的30倍)進(jìn)行測(cè)周，測(cè)量精度和靈敏度都為10ns，對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速測(cè)量的靈敏度和精度都小于1r/min。采用Verilog語(yǔ)言設(shè)計(jì)了TTP總線控制器，設(shè)計(jì)傳輸速率為10Mb/s，收發(fā)FIFO大小都為16bit×8，數(shù)據(jù)幀格式與圖4描述的一致。，對(duì)該原理樣機(jī)的軟、硬件系統(tǒng)進(jìn)行了的仿真驗(yàn)證，將通過(guò)仿真驗(yàn)證的設(shè)計(jì)下載到FPGA-EP2C35上進(jìn)行硬件運(yùn)行驗(yàn)證，并采用嵌入式邏輯分析儀SignalTapII實(shí)時(shí)捕獲FPGA內(nèi)部數(shù)據(jù)碼流。圖6為通過(guò)SignalTapII捕獲的一個(gè)控制步長(zhǎng)內(nèi)TTP總線上的數(shù)據(jù)碼流和其他觸發(fā)信號(hào)，0～1ms為傳感器數(shù)據(jù)采集、處理時(shí)段，1～1.015ms為NiosII-E1處理器模塊發(fā)送其他傳感器數(shù)值時(shí)段，1．015～1.018ms為OSP模塊發(fā)送轉(zhuǎn)速值時(shí)段，如圖6(a)所示。4幀傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送完成后，延時(shí)3個(gè)總線時(shí)鐘周期，通過(guò)Re-ceive_sensordata_over信號(hào)觸發(fā)NiosII-F處理器的接收數(shù)據(jù)中斷服務(wù)程序。NiosII-F處理器根據(jù)接收到的傳感器數(shù)值計(jì)算控制量，并在5～5.013ms進(jìn)行控制量輸出，如圖6(b)所示。3幀控制量數(shù)據(jù)發(fā)送完成后，延時(shí)3個(gè)總線時(shí)鐘周期，通過(guò)Receive_controldata_over信號(hào)觸發(fā)NiosII-E2處理器模塊的接收數(shù)據(jù)中斷服務(wù)程序，NiosII-E2處理器根據(jù)接收到的控制量進(jìn)行執(zhí)行機(jī)構(gòu)小閉環(huán)控制。圖7為OSP模塊實(shí)施超轉(zhuǎn)保護(hù)動(dòng)作的時(shí)序圖，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過(guò)10000r/min(對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速信號(hào)發(fā)生模塊輸出頻率大于5000Hz或者Frequency_out輸出小于20000)時(shí)，OSP模塊對(duì)保護(hù)信號(hào)“Engine_off”進(jìn)行置位，保護(hù)信號(hào)響應(yīng)時(shí)間小于200μs。

4結(jié)束語(yǔ)

研究結(jié)果表明，筆者提出的基于FPGA的片內(nèi)分布式航空發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制器設(shè)計(jì)方法在目前的技術(shù)條件下可以實(shí)施。相對(duì)傳統(tǒng)的集中式電子控制器，AD-CIPC具有以下優(yōu)點(diǎn):①控制器中的數(shù)據(jù)采集、控制算法、健康管理、執(zhí)行機(jī)構(gòu)小閉環(huán)控制等功能被分解到多個(gè)獨(dú)立運(yùn)行的處理器上用軟件實(shí)現(xiàn)，高級(jí)BIT、超轉(zhuǎn)保護(hù)、協(xié)處理器等功能采用硬件電路實(shí)現(xiàn)，這種軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)方法極大地降低了并行實(shí)時(shí)任務(wù)的開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證難度;②控制器中各個(gè)軟/硬件模塊的功能相對(duì)獨(dú)立，任何一個(gè)模塊的修改并不影響其他模塊的功能，這將降低系統(tǒng)的維護(hù)、升級(jí)費(fèi)用;③控制器的架構(gòu)是開(kāi)放式的，可以很容易在總線上添加或者去除功能模塊，已有的模塊也具有很高的可重用性，這簡(jiǎn)化了新系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程。

這些優(yōu)點(diǎn)能降低FADEC系統(tǒng)的全壽命周期費(fèi)用，帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益。受FPGA-EP2C35內(nèi)部的硬件資源限制，筆者沒(méi)有為ADCIPC設(shè)計(jì)硬件協(xié)處理器，下一步將采用內(nèi)嵌PowerPC硬核的XilinxVirtex-5FXT-FPGA設(shè)計(jì)ADCIPC，并為PowerPC處理器設(shè)計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)處理器，為實(shí)施航空發(fā)動(dòng)機(jī)MBC(model-basedcontrol，模型基控制)和PHM提供高性能的硬件平臺(tái)。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)論文:航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承故障問(wèn)題探究

《航天員》2011年第2期

摘要：某航空發(fā)動(dòng)機(jī)在生產(chǎn)過(guò)程中重復(fù)出現(xiàn)了軸承故障。為降低軸承的故障率，我們開(kāi)展了對(duì)軸承故障問(wèn)題的研究。將生產(chǎn)過(guò)程中常見(jiàn)軸承故障分為3類：軸承表面劃傷、磕傷故障；軸承銹蝕故障；軸承試車(chē)后壓坑、麻點(diǎn)故障。本文介紹這3類故障的形貌特點(diǎn)，為軸承故障的分析提供一定的思路；分析3類軸承故障產(chǎn)生的原因，針對(duì)性制定防護(hù)措施，達(dá)到降低軸承故障率的目標(biāo)，減少經(jīng)濟(jì)損失，提高外場(chǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)使用性。

關(guān)鍵詞：航空發(fā)動(dòng)機(jī)；軸承故障；防護(hù)措施

某航空發(fā)動(dòng)機(jī)在生產(chǎn)過(guò)程中重復(fù)性地出現(xiàn)軸承故障問(wèn)題。軸承故障問(wèn)題的發(fā)生，既增加發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量成本、帶來(lái)因軸承報(bào)廢造成的額外工作費(fèi)用，又耽誤了發(fā)動(dòng)機(jī)的交付進(jìn)度，降低發(fā)動(dòng)機(jī)及軸承外場(chǎng)使用的性。因此，有效降低軸承故障發(fā)生率非常重要。

1.常見(jiàn)軸承故障種類

將近些年生產(chǎn)過(guò)程中的軸承故障問(wèn)題匯總梳理，根據(jù)軸承常見(jiàn)故障形貌特點(diǎn)將某航空發(fā)動(dòng)機(jī)的軸承故障種類分為以下3類：軸承表面劃傷、磕傷故障；軸承銹蝕故障；軸承試車(chē)后壓坑、麻點(diǎn)故障。

（1）軸承表面劃傷、磕傷故障軸承跑道出現(xiàn)異物拖動(dòng)造成的規(guī)則性軸向長(zhǎng)條劃傷，一般伴有滾動(dòng)體出現(xiàn)軸向旋轉(zhuǎn)劃傷出現(xiàn)，嚴(yán)重時(shí)具有一定深度。

（2）軸承銹蝕故障軸承跑道、滾動(dòng)體表面形成坑狀銹蝕或面積較大的淺表性腐蝕，銹蝕故障形貌一般呈點(diǎn)狀或片狀。

（3）軸承試車(chē)后壓坑、麻點(diǎn)故障軸承壓坑故障形貌一般為圓形凹坑，有集中發(fā)生特性，會(huì)出現(xiàn)大壓坑邊緣有小壓坑的現(xiàn)象；麻點(diǎn)故障形貌為黑色細(xì)小點(diǎn)狀凹坑，直徑一般在0.2mm以下，有擴(kuò)散發(fā)生特性，表面拋修后成縱深形分支狀擴(kuò)散。

2.軸承故障原因分析

經(jīng)過(guò)資料的查閱比對(duì)，結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分析3類軸承故障的原因。

（1）軸承表面劃傷、磕傷故障原因分析某航空發(fā)動(dòng)機(jī)的軸承一般采用分體軸承，在裝配過(guò)程中合套，而由于軸承的游隙非常小，在軸承裝配過(guò)程中滾棒沒(méi)有收到位，會(huì)造成軸承劃傷；在大組件裝配過(guò)程中的同軸度未對(duì)正，會(huì)造成軸承劃傷；在軸承測(cè)量過(guò)程中，一些表面尖銳的測(cè)具與軸承工作面接觸時(shí)，會(huì)造成軸承工作面劃傷；另外，在軸承裝配、保管過(guò)程中，也有可能與外物接觸、磕碰，會(huì)造成軸承表面磕傷。

（2）銹蝕故障原因分析軸承材料屬高碳鋼，材料與水汽接觸極易產(chǎn)生銹蝕現(xiàn)象，主要產(chǎn)生原因有如下兩種。①日常軸承防銹管理存在問(wèn)題。存放過(guò)程中軸承被空氣氧化，產(chǎn)生銹蝕。②人手上汗液中含有水分與鹽，在搬運(yùn)或裝配的過(guò)程中，若人手出汗或沾有非中性輔助材料時(shí)，接觸軸承會(huì)發(fā)生電離反應(yīng)，加速氧化作用，產(chǎn)生銹蝕。軸承的銹蝕故障一般在夏天濕度大時(shí)較嚴(yán)重。

（3）軸承試車(chē)后壓坑、麻點(diǎn)故障原因分析結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，產(chǎn)生軸承壓坑、麻點(diǎn)故障的原因主要有銹蝕和異物壓傷。①銹蝕當(dāng)軸承發(fā)生銹蝕時(shí)，若未及時(shí)處理保持銹蝕狀態(tài)，會(huì)導(dǎo)致銹蝕加深，形成麻點(diǎn)故障；若輕微銹蝕的軸承繼續(xù)工作也會(huì)導(dǎo)致銹蝕處擴(kuò)散形成麻點(diǎn)故障，一般此類麻點(diǎn)向軸承基體方向有較深的縱向延展。②異物壓傷某型號(hào)航空發(fā)動(dòng)機(jī)由于滑油系統(tǒng)的特點(diǎn)，可能在滑油系統(tǒng)中存在黑色異物，導(dǎo)致軸承工作時(shí)被壓傷。黑色異物來(lái)源分為以下6類。

（a）封嚴(yán)面磨損掉落某型號(hào)航空發(fā)動(dòng)機(jī)封嚴(yán)結(jié)構(gòu)大部分采用的是空氣封嚴(yán)，密封面為蜂窩或涂層，在工作中存在磨損脫落現(xiàn)象。蜂窩表面由電火花加工形成，存在金屬材料融化后形成的顆粒與金屬氧化物；涂層為金屬或金屬化合物粉末構(gòu)成，磨損掉落后的脫落物硬度較高。

（b）空氣系統(tǒng)的異物某型號(hào)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的部分空氣系統(tǒng)機(jī)件，如導(dǎo)向葉片，在加工過(guò)程中使用吹沙工藝，砂粒容易形成殘留。

（c）涂層加工過(guò)程切屑?xì)埩魹楸Ｕ戏鈬?yán)環(huán)的同軸度，三支點(diǎn)、五支點(diǎn)軸承封嚴(yán)環(huán)為組合后加工，加工時(shí)雖然采取了一定的保護(hù)措施，但由于結(jié)構(gòu)限制，涂層切屑易殘留在滑油腔中。

（d）導(dǎo)管中存在砂粒導(dǎo)管加工過(guò)程折彎時(shí)采取填充物方式保持導(dǎo)管材料延展不產(chǎn)生局部凹下。12mm以下直徑的導(dǎo)管采用灌入松香的方式，12mm以上直徑的導(dǎo)管采用灌入砂子的方式。灌入砂子的導(dǎo)管在管路折彎后形成了部分區(qū)域有靜電吸附作用，吸附少量沙子。導(dǎo)管加工完成后被靜電吸附的沙子不易清除，進(jìn)入滑油系統(tǒng)會(huì)造成軸承壓傷。在管路與接頭焊接后表面焊道處理時(shí)，采用砂紙打磨的方式也很容易造成砂紙中的金剛砂殘留，而這部分金剛砂表面含有粘接劑，很難清除，容易造成管路內(nèi)含有砂粒。

（e）機(jī)件內(nèi)壁表面氧化物脫落也會(huì)造成滑油系統(tǒng)出現(xiàn)異物。

（f）軸承等機(jī)件存放、運(yùn)輸或裝配過(guò)程中，有微小多余物掉落或空氣中的大顆粒物吸附在機(jī)件表面，未及時(shí)清除。

3.軸承防護(hù)措施的制定

根據(jù)故障產(chǎn)生的原因，針對(duì)軸承表面劃傷、磕傷故障，軸承銹蝕故障和軸承試車(chē)后壓坑、麻點(diǎn)故障進(jìn)行了相關(guān)控制工作。

（1）軸承表面劃傷、磕傷故障防護(hù)為避免軸承表面劃傷、磕傷故障的發(fā)生，在裝配流程及軸承檢測(cè)上盡量減少拆、合套的過(guò)程。對(duì)員工進(jìn)行實(shí)際操作培訓(xùn)，提高員工軸承裝配經(jīng)驗(yàn)。在裝配合套的過(guò)程中遇到卡滯情況不強(qiáng)行裝配，將軸承輕輕旋轉(zhuǎn)，使軸承內(nèi)外套趨于平行，減少軸承的損傷程度；在軸承裝配時(shí)，采用潤(rùn)滑脂將滾棒收起到位，避免裝配過(guò)程中滾棒卡傷軸承；上部裝配的部件與下部發(fā)動(dòng)機(jī)均要用水平尺確定水平狀態(tài)，在軸承將要接觸時(shí)，下落速度要慢，采用手動(dòng)吊裝滑輪，便于明顯感知裝配狀態(tài)。將與軸承配合的工裝材料更換為環(huán)氧樹(shù)脂，避免與軸承接觸時(shí)劃傷軸承。派制專用工裝，專人管理軸承及與軸承相關(guān)的工裝。

（2）軸承銹蝕故障防護(hù)日常軸承采取真空包裝存放，避免原始包裝不能實(shí)現(xiàn)與空氣隔離。真空包裝困難的已裝配在組件上的軸承油封后盡量采取塑料袋包裝，并放置防潮砂，確保小環(huán)境的空氣干燥。在組件上放置時(shí)間較長(zhǎng)的組件規(guī)定半年為期限，超過(guò)半年則將軸承分解進(jìn)行油封管理。軸承操作過(guò)程中，工人必須帶防汗的一次性絹布手套，有效地防護(hù)手上汗液對(duì)軸承的影響，同時(shí)一次性手套的使用還可以有效的避免二次污染。

（3）軸承試車(chē)后壓坑、麻點(diǎn)故障防護(hù)加強(qiáng)對(duì)軸承銹蝕的防護(hù)，發(fā)現(xiàn)軸承出現(xiàn)銹蝕后及時(shí)處理，避免銹蝕擴(kuò)大形成麻點(diǎn)故障。控制滑油系統(tǒng)清潔度，加強(qiáng)對(duì)油品清潔度等級(jí)的控制；對(duì)涉及軸承腔及滑油系統(tǒng)流路的機(jī)件進(jìn)行充分沖洗，將殘留在成附件殼體死腔內(nèi)的機(jī)加殘留金屬屑沖洗干凈；在裝配或裝配后運(yùn)輸發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)程中，用堵頭、堵蓋或防塵罩隔離發(fā)動(dòng)機(jī)與外界環(huán)境，避免在發(fā)動(dòng)機(jī)試車(chē)過(guò)程中，有殘留金屬屑、沙粒等異物進(jìn)入軸承腔內(nèi)。

結(jié)語(yǔ)

對(duì)近些年生產(chǎn)過(guò)程中某航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承故障問(wèn)題的匯總梳理，明確了其常見(jiàn)的軸承故障種類。通過(guò)軸承故障原因分析，從軸承的入廠、存放、裝配、運(yùn)輸和與軸承故障問(wèn)題相關(guān)機(jī)件的清洗環(huán)節(jié)入手，針對(duì)性提出對(duì)策，進(jìn)行某航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承故障發(fā)生的防控。一方面，這些對(duì)策可為其他型號(hào)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的軸承故障防控做參考；另一方面，我們也要認(rèn)知到，這些措施并不能杜絕某型號(hào)航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承故障的發(fā)生，針對(duì)某型號(hào)航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承故障防控措施仍然需要認(rèn)真研究，任重而道遠(yuǎn)。

作者：張晗；郭桃都；韓大禹；金少博 單位：中國(guó)航發(fā)沈陽(yáng)黎明航空發(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)機(jī)匣類零件的變形控制探討

《航天員》2011年第2期

摘要：航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)已被我國(guó)列入十三五重大專項(xiàng)，航空制造業(yè)的發(fā)展對(duì)我國(guó)建設(shè)強(qiáng)大的國(guó)防具有重大意義。機(jī)匣類零件作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)的重要組成部分，起到了包容、承力、連接的重要作用，其加工技術(shù)也是航空零部件制造中的一個(gè)難點(diǎn)。本文主要研究了航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣類零件的加工制造，闡述了機(jī)匣類零件的加工難點(diǎn)和易產(chǎn)生的問(wèn)題，結(jié)合了生產(chǎn)科研實(shí)踐，著重研究并探討了幾種機(jī)匣類零件變形控制的方法。

關(guān)鍵詞：航空發(fā)動(dòng)機(jī)；機(jī)械加工；機(jī)匣類零件；變形控制

一、航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣簡(jiǎn)介

航空發(fā)動(dòng)機(jī)被譽(yù)為現(xiàn)代工業(yè)制造業(yè)皇冠上的明珠，其生產(chǎn)制造覆蓋材料、冶金、機(jī)械加工、熱處理、特種工藝等多項(xiàng)技術(shù)領(lǐng)域，是一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平的體現(xiàn)，被譽(yù)為“國(guó)之重器”。航空發(fā)動(dòng)機(jī)由進(jìn)氣道，低壓壓氣機(jī)、高壓壓氣機(jī)、燃燒室、高壓渦輪、低壓渦輪、尾噴口等幾大單元體組成。其中壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪等核心部件又由機(jī)匣殼體、內(nèi)環(huán)零件和葉片組成。機(jī)匣零件作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的重要零件，為整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)提供了一個(gè)封閉的空間，保障氣流順利進(jìn)入，被壓縮升壓、充分燃燒、膨脹做功、排出后形成推力。機(jī)匣將航空發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)單元進(jìn)行連接，形成整機(jī)；為控制系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)等搭建了一個(gè)互相連接的整體。航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣按照結(jié)構(gòu)可以分為整體機(jī)匣、對(duì)開(kāi)機(jī)匣、異形機(jī)匣、附件機(jī)匣、帶有整流直板的機(jī)匣幾大類。機(jī)匣根據(jù)其使用部位不同，所用材料也不同，壓氣機(jī)部分工作溫度較低，一般采用鈦合金，渦輪部分由于氣體經(jīng)過(guò)燃燒室后溫度大幅升高，一般采用高溫合金進(jìn)行制造。

二、航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣制造難點(diǎn)

隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的不斷優(yōu)化和使用指標(biāo)的不斷提高，新一代的航空發(fā)動(dòng)機(jī)越來(lái)越追求高推重比和低油耗。這就要求各級(jí)零部件的重量盡可能的輕。故機(jī)匣類零件的壁厚一般都在1.5mm~3mm之間，而機(jī)匣類零件的直徑大都在600mm~1000mm，屬于大型薄壁類零件，因此在加工過(guò)程中極易產(chǎn)生變形，而且由于其使用功能的要求，往往具有復(fù)雜的構(gòu)型和嚴(yán)格的尺寸及形位公差，在加工過(guò)程中不容易合格。同時(shí)航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件很多采用鎳基高溫合金制造，這種合金硬度高，不易加工，加之有時(shí)毛料余量大且不均勻，會(huì)在機(jī)加過(guò)程中產(chǎn)生大量的內(nèi)應(yīng)力，在后續(xù)的加工和存放過(guò)程中應(yīng)力釋放，導(dǎo)致零件變形，經(jīng)常出現(xiàn)工序中檢驗(yàn)合格但在精加工或最終檢驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)尺寸不合格的現(xiàn)象。

三、機(jī)匣類零件變形控制研究

1.增加去應(yīng)力熱處理工序

機(jī)匣類零件毛料多為圓環(huán)鍛件，加工余量較大，原材料去除率往往高達(dá)80%以上，尤其是粗加工階段，零件去除的余量是最多的，而粗加工要求尺寸精度較低，且采用的切削參數(shù)較大，刀具在切削時(shí)產(chǎn)生了大量的切削力，這就造成了零件內(nèi)部產(chǎn)生了大量的內(nèi)應(yīng)力，而此時(shí)零件距離最終狀態(tài)還有很多余量，零件剛性較好，這些內(nèi)應(yīng)力不能使零件產(chǎn)生變形，隨著零件加工過(guò)程的深入，零件壁厚變得越來(lái)越薄，這時(shí)粗加工時(shí)產(chǎn)生的切削力逐漸釋放出來(lái)而導(dǎo)致零件變形。因此，在粗加工之后，及時(shí)釋放零件應(yīng)力非常有必要。零件可以通過(guò)自然時(shí)效進(jìn)行去應(yīng)力，但是自然時(shí)效所需的周期很長(zhǎng)，往往無(wú)法滿足零件的生產(chǎn)進(jìn)度。這時(shí)可以采取熱處理的方式去消除零件的殘余內(nèi)應(yīng)力。去應(yīng)力熱處理的溫度較低，因此在整個(gè)熱處理的過(guò)程中不會(huì)使金屬組織發(fā)生相變，在零件的保溫和逐漸冷卻過(guò)程中，零件的內(nèi)應(yīng)力得到釋放。去應(yīng)力熱處理之后，零件端面一般會(huì)產(chǎn)生1mm~1.5mm的變形，需要安排一道修基準(zhǔn)工序?qū)⒘慵嗣嫘奁健Ｖ档米⒁獾氖牵黾尤?yīng)力熱處理要充分考慮零件的變形量，否則零件變形過(guò)大，零件所剩加工余量小于零件的變形量會(huì)導(dǎo)致零件無(wú)法加工合格。

2.改進(jìn)工裝夾具

機(jī)匣類零件大多數(shù)為環(huán)形件，因此需要大量的車(chē)加工，在車(chē)床上典型的裝夾方式有壓緊，夾緊和漲緊。在進(jìn)行粗車(chē)加工時(shí)零件往往采用四爪卡盤(pán)進(jìn)行夾緊或漲緊，在精車(chē)加工中大多采用壓緊的方式，相比較而言，壓緊的方式不容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，因此從消除內(nèi)應(yīng)力的角度考慮，在半精加工中還是盡可能多地采用壓緊的方式。對(duì)于高度100mm以上，直徑800mm以上，最小壁厚2mm以下的大型薄壁機(jī)匣往往需要采用在夾具上增加輔助支撐的方式來(lái)減少零件的加工變形。輔助支撐塊多需要采用橡膠材料，有一定的硬度但又不會(huì)擠傷零件表面。輔助支撐大多需要至少8點(diǎn)以上進(jìn)行支撐，8個(gè)支撐塊均勻地分布在零件的圓周方向上。在使用時(shí)需要注意的是支撐力不能過(guò)大，否則會(huì)使零件產(chǎn)生變形，效果適得其反，為保障輔助支撐力恰到好處，可以先用百分表找正零件圓周，然后使用限力扳手移動(dòng)一個(gè)輔助支撐塊至零件表面，當(dāng)百分表指針剛要變化時(shí)記錄限力扳手所用的力，這樣在移動(dòng)其他輔助支撐塊時(shí)使用同樣的力就能達(dá)到支撐零件且零件不變形的狀態(tài)，增加輔助支撐可以機(jī)匣最“薄弱”的結(jié)構(gòu)上增加強(qiáng)度，減少零件在加工過(guò)程中的震動(dòng)，讓刀等現(xiàn)象，有效減少了機(jī)匣的變形。

3.優(yōu)化走刀路線和加工余量分配

優(yōu)化車(chē)加工的走刀路線對(duì)提升零件變形控制有較大作用。對(duì)于加工余量較大和易變形的零件可以采取多層走刀，不要將所有余量一次去除。車(chē)加工零件輪廓時(shí)不要采取單獨(dú)加工完成零件一側(cè)表面后再進(jìn)行另一側(cè)加工的方式，而是應(yīng)采用內(nèi)外表面交替去除余量的方式進(jìn)行加工。在加工兩個(gè)相鄰表面時(shí)可以采取相對(duì)，相背的方式進(jìn)行加工。工程師在編制數(shù)控程序時(shí)不能單純地考慮工人加工和測(cè)量的方便，還要從全局考慮零件所承受的切削力的狀態(tài)來(lái)安排走刀路線，將機(jī)匣的變形控制在最小程度。加工余量的分配在機(jī)匣加工中非常重要，好的余量分配可以使機(jī)匣的各個(gè)部分在整個(gè)加工過(guò)程中受力均勻，避免局部切削力過(guò)大而產(chǎn)生變形。零件的大部分余量去除都發(fā)生在粗車(chē)階段，而粗車(chē)加工多采用普通機(jī)床設(shè)備進(jìn)行加工，又要兼顧效率，所以粗車(chē)加工的型面設(shè)計(jì)地相對(duì)簡(jiǎn)單，但也要盡可能地接近零件最終輪廓表面以避免精加工余量過(guò)大，產(chǎn)生過(guò)多的切削力。還可以在粗車(chē)加工之后，精車(chē)加工之前加入半精車(chē)加工，將零件的輪廓形狀加工出來(lái)。一般而言粗車(chē)留給半精車(chē)加工單邊1mm~1.5mm余量，半精車(chē)留給精車(chē)單邊0.5mm~1mm余量。

4.采用電化學(xué)加工去余量

電化學(xué)加工利用金屬在電解液中的電化學(xué)陽(yáng)極溶解去除金屬表面材料。通過(guò)電化學(xué)加工去除余量的優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有切削力產(chǎn)生，因此零件不易產(chǎn)生變形和內(nèi)應(yīng)力。整個(gè)加工過(guò)程電極作為陰極，被加工零件作為陽(yáng)極，工件和電極之間保持0.1mm~1mm的加工間隙，電解液不斷以高速?gòu)拈g隙中流過(guò)，帶走零件（陽(yáng)極）溶解的產(chǎn)物，同時(shí)帶走電流產(chǎn)生的熱量。電化學(xué)加工加工范圍較廣，而且生產(chǎn)效率高，一般為傳統(tǒng)機(jī)械加工的5~10倍。加工后的表面質(zhì)量較好。電化學(xué)加工的精度低，多用于粗加工去余量，因其沒(méi)有切削力，可以利用在薄壁機(jī)匣去余量加工，可有效消除由于切削力過(guò)大導(dǎo)致的機(jī)匣變形。該方法的缺點(diǎn)是設(shè)備資金投入較大，而且會(huì)產(chǎn)生污染，需要做好污染處理。

結(jié)語(yǔ)

機(jī)匣類零件變形控制是一個(gè)涉及到多種因素的復(fù)雜工程，需要從毛料材質(zhì)、工藝路線、加工參數(shù)、零件裝夾、熱處理工藝等方面多重考慮。機(jī)匣變形的控制方法隨著先進(jìn)制造技術(shù)的不斷發(fā)展也在不斷增加和提升，無(wú)人干預(yù)加工，高速切削，新型刀具和更優(yōu)化的數(shù)控編程方式的應(yīng)用都能使得機(jī)匣的變形得到更好的控制。