航空發(fā)動(dòng)機(jī)配裝飛機(jī)技術(shù)協(xié)調(diào)程序與原則

高恩宇 崔峰

(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,遼寧沈陽(yáng) 110043)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)配裝飛機(jī)技術(shù)協(xié)調(diào)程序與原則

高恩宇 崔峰

(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,遼寧沈陽(yáng) 110043)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)的“心臟”,航空發(fā)動(dòng)機(jī)和軍機(jī)的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能協(xié)調(diào)性、結(jié)構(gòu)相容性、功能匹配性直接關(guān)系到飛機(jī)的飛行安全和戰(zhàn)術(shù)性能,是飛機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)協(xié)調(diào)的技術(shù)依據(jù)和指導(dǎo)原則。

航空發(fā)動(dòng)機(jī) 飛機(jī) 技術(shù)協(xié)調(diào) 程序 原則

航空發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)的動(dòng)力裝置,是飛機(jī)的一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的、復(fù)雜的分系統(tǒng),有自己的戰(zhàn)技術(shù)性能要求和結(jié)構(gòu)特點(diǎn),作為飛機(jī)的重要組成部分,其與所配裝飛機(jī)的匹配協(xié)調(diào)則是至關(guān)重要的。發(fā)動(dòng)機(jī)和飛機(jī)的性能協(xié)調(diào)性、結(jié)構(gòu)相容性、功能匹配性直接關(guān)系到飛機(jī)的戰(zhàn)術(shù)性能和飛行安全,是飛機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)協(xié)調(diào)的技術(shù)依據(jù)和指導(dǎo)原則。

1 發(fā)動(dòng)機(jī)配裝軍用飛機(jī)的性能協(xié)調(diào)

1.1 軍用飛機(jī)的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能

(1)飛行包線;

(2)飛機(jī)機(jī)動(dòng)性能;

(3)作戰(zhàn)任務(wù)剖面和續(xù)航時(shí)間;

(4)起飛和著陸性能。

1.2 軍用飛機(jī)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能要求

(1)地面臺(tái)架性能;

(2)空中飛行性能;

(3)加減速性能;

(4)起動(dòng)性能;

(5)飛機(jī)空調(diào)等需用引氣量;

(6)飛機(jī)發(fā)電機(jī)及液壓泵等需要提取的功率;

(7)飛機(jī)過(guò)載要求。

1.3 發(fā)動(dòng)機(jī)配裝飛機(jī)的性能協(xié)調(diào)

根據(jù)飛機(jī)的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能指標(biāo)要求,對(duì)飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行匹配計(jì)算。按發(fā)動(dòng)機(jī)熱力循環(huán)參數(shù)計(jì)算高度速度特性和巡航特性,在不同高度和馬赫數(shù)情況下,計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)的“中間”狀態(tài)和“最大”狀態(tài)的凈推力FN和耗油量Wf隨高度和馬赫數(shù)的變化關(guān)系曲線。高度速度計(jì)算的高度H和馬赫數(shù)M的范圍通常由飛機(jī)的飛行包線來(lái)確定。結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸和重量,按飛機(jī)飛行任務(wù)剖面要求的任務(wù)和飛行極曲線的情況,全面計(jì)算飛機(jī)性能以滿足飛機(jī)戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能要求,完成發(fā)動(dòng)機(jī)配裝飛機(jī)的性能協(xié)調(diào)。

1.3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)研制單位工作

向飛機(jī)研制單位提供發(fā)動(dòng)機(jī)的高度速度特性和巡航特性,發(fā)動(dòng)機(jī)流量特性、排氣參數(shù)等。

1.3.2 發(fā)動(dòng)機(jī)配裝飛機(jī)完成性能協(xié)調(diào)

通過(guò)飛機(jī)研制部門與發(fā)動(dòng)機(jī)研制部門匹配協(xié)調(diào)計(jì)算,經(jīng)過(guò)不斷對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的熱力循環(huán)參數(shù)、部件特性、發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)規(guī)律和飛機(jī)極曲線的修改和調(diào)整,達(dá)到全面滿足飛機(jī)的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求和性能指標(biāo),最終完成發(fā)動(dòng)機(jī)配裝飛機(jī)的性能協(xié)調(diào)。

1.4 進(jìn)氣道/發(fā)動(dòng)機(jī)性能匹配

進(jìn)氣道與發(fā)動(dòng)機(jī)(含噴口)組成飛機(jī)動(dòng)力系統(tǒng),因此,進(jìn)氣道與發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配協(xié)調(diào)是發(fā)動(dòng)機(jī)配裝飛機(jī)的性能協(xié)調(diào)最重要內(nèi)容之一。

1.4.1 流量匹配

在飛行包線內(nèi)任意點(diǎn),超音速進(jìn)氣道都必須能夠提供發(fā)動(dòng)機(jī)各狀態(tài)下所需求的最大和最小空氣流量,保證不發(fā)生進(jìn)氣道堵塞或溢流,并實(shí)現(xiàn)盡可能高的總壓恢復(fù)系數(shù)和盡可能低的外部阻力。

在發(fā)動(dòng)機(jī)完成高度速度特性計(jì)算后,就應(yīng)給出發(fā)動(dòng)機(jī)流量特性GB=f(M．H),以進(jìn)行飛機(jī)進(jìn)氣道與發(fā)動(dòng)機(jī)的流量匹配協(xié)調(diào)。

1.4.2 流場(chǎng)相容

飛機(jī)進(jìn)氣道出口流場(chǎng)畸變度與發(fā)動(dòng)機(jī)的抗畸變能力應(yīng)相容。在飛行包線內(nèi),飛行員進(jìn)行任何允許的操縱時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)均能在要求的狀態(tài)下穩(wěn)定運(yùn)行。飛機(jī)的任何機(jī)動(dòng)飛行和發(fā)動(dòng)機(jī)油門操縱組合,發(fā)動(dòng)機(jī)部件在其使用限制以內(nèi),均要保持發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)有足夠的喘振裕度,以避免發(fā)動(dòng)機(jī)喘振。按《航空渦輪噴氣渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口總壓畸變?cè)u(píng)定指南》評(píng)定標(biāo)準(zhǔn),按飛機(jī)進(jìn)氣道與發(fā)動(dòng)機(jī)流場(chǎng)相容的要求,必需保證飛機(jī)進(jìn)氣道出口流場(chǎng)畸變度小于發(fā)動(dòng)機(jī)畸變?nèi)菹蕖?/p>

1.5 飛機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)/尾噴口匹配

發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴管要與發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)參數(shù)水平和工作包線大小相匹配。尾噴管喉道和出口面積變化規(guī)律,既要與發(fā)動(dòng)機(jī)最佳調(diào)節(jié)計(jì)劃相協(xié)調(diào),又要保證盡可能小的飛行后體阻力。

2 發(fā)動(dòng)機(jī)配裝飛機(jī)的結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)

2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)總圖

2.1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)總體結(jié)構(gòu)圖

2.1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)外廓尺寸圖和安裝圖

發(fā)動(dòng)機(jī)外廓尺寸和安裝圖用于在飛機(jī)動(dòng)力艙中的匹配以及發(fā)動(dòng)機(jī)吊裝和運(yùn)輸之用,標(biāo)出了發(fā)動(dòng)機(jī)輪廓限制尺寸和最大限制尺寸,表示外部支承、吊裝點(diǎn)的位置和結(jié)構(gòu)形式及安裝配合尺寸,標(biāo)出發(fā)動(dòng)機(jī)的交付重量和重心位置。

2.2 發(fā)動(dòng)機(jī)全尺寸協(xié)調(diào)樣機(jī)

2.2.1 協(xié)調(diào)樣機(jī)的作用

協(xié)調(diào)樣機(jī)是在飛機(jī)上安裝協(xié)調(diào)用的發(fā)動(dòng)機(jī)樣機(jī)。在協(xié)調(diào)過(guò)程中,飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)都必須進(jìn)行多次協(xié)調(diào)解決以下問(wèn)題：

(1)發(fā)動(dòng)機(jī)和飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)艙的相容性以及發(fā)動(dòng)機(jī)在安裝過(guò)程中的可行性;

(2)外部附件的安裝形式及外形尺寸的協(xié)調(diào);

第二，豐富數(shù)學(xué)文化素材選取的類型.目前素材類型主要涉及數(shù)學(xué)名著、數(shù)學(xué)名題等，像數(shù)學(xué)游戲、數(shù)學(xué)與其它學(xué)科的聯(lián)系等其他類型涉及較少.因此，從實(shí)際出發(fā)結(jié)合學(xué)生的實(shí)際和考試效度選擇豐富的數(shù)學(xué)文化素材類型設(shè)計(jì)試題至關(guān)重要.比如美國(guó)《數(shù)學(xué)教師》雜志在這方面進(jìn)行了大量研究.從2007-2012年共發(fā)表數(shù)學(xué)文化類論文120篇，其中涉及數(shù)學(xué)與自然科學(xué)、數(shù)學(xué)與文學(xué)、數(shù)學(xué)與藝術(shù)、數(shù)學(xué)與社會(huì)科學(xué)、數(shù)學(xué)與建筑、數(shù)學(xué)與生活、數(shù)學(xué)與游戲、數(shù)學(xué)與體育等8類主題，每類主題均開發(fā)了大量素材新穎的數(shù)學(xué)文化試題.

(3)發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)整部位及測(cè)試部位可達(dá)性協(xié)調(diào);

(4)維修部位可達(dá)性協(xié)調(diào)。

2.2.2 樣機(jī)與飛機(jī)的安裝協(xié)調(diào)

(1)安裝與接口協(xié)調(diào)。1)將樣機(jī)裝到飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)艙里,檢查發(fā)動(dòng)機(jī)與飛機(jī)的各個(gè)接口的連接情況,并檢查各個(gè)需要調(diào)整的部位、維修部位的可達(dá)性。2)對(duì)試裝中暴露出的問(wèn)題,凡屬發(fā)動(dòng)機(jī)方面的應(yīng)限期修改并貫徹到樣機(jī)上。3)修改后的樣機(jī)應(yīng)再在發(fā)動(dòng)機(jī)艙里安裝,再次檢查與飛機(jī)各個(gè)接口連接情況及需要維修部位的可達(dá)性,直到全部接口都能順利安裝,各個(gè)維修部位都是可達(dá)的為止。

(2)維修性檢查。從飛機(jī)各維修窗口檢查各附件更換、檢測(cè)、清洗、調(diào)整等可達(dá)性。

受型號(hào)條件制約,三個(gè)型號(hào)均未制作樣機(jī),但是,發(fā)動(dòng)機(jī)、飛機(jī)雙方進(jìn)行了多次發(fā)動(dòng)機(jī)-飛機(jī)接口協(xié)調(diào),還進(jìn)行了發(fā)動(dòng)機(jī)輪廓數(shù)字模擬掃描、辦理了技術(shù)協(xié)調(diào)單。

隨著計(jì)算機(jī)三維模擬技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用,越來(lái)越多的新一代發(fā)動(dòng)機(jī)-飛機(jī)的接口、輪廓等安裝、維護(hù)性方面的協(xié)調(diào)逐漸采用了電子樣機(jī)技術(shù),其優(yōu)越性已使它形成了取代傳統(tǒng)協(xié)調(diào)方式的趨勢(shì)。

3 發(fā)動(dòng)機(jī)在飛機(jī)上的安裝匹配性協(xié)調(diào)

發(fā)動(dòng)機(jī)在飛機(jī)上的安裝方式,主要取決于飛機(jī)設(shè)計(jì),它與飛機(jī)用途、種類密切相關(guān)。它直接影響飛機(jī)的整體布局、氣動(dòng)外形和承力結(jié)構(gòu)。

3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)幾何特性協(xié)調(diào)

為使發(fā)動(dòng)機(jī)外形與飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)艙相容,應(yīng)協(xié)調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)各截面的最大外廓尺寸并表示在協(xié)調(diào)圖上。

為保證發(fā)動(dòng)機(jī)能順利裝進(jìn)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)艙,并保證發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)艙之間有一定的間隙,應(yīng)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)各截面最大外廓尺寸控制圖制造發(fā)動(dòng)機(jī)外廓尺寸檢驗(yàn)樣板,發(fā)動(dòng)機(jī)能通過(guò)檢驗(yàn)樣板則外形尺寸合格。

3.2 發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量特性協(xié)調(diào)

發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量多少、質(zhì)心位置如何對(duì)飛機(jī)的質(zhì)量、質(zhì)心影響很大,因此質(zhì)量和質(zhì)心協(xié)調(diào)是發(fā)動(dòng)機(jī)和飛機(jī)協(xié)調(diào)的重要內(nèi)容之一。

3.3 地面吊運(yùn)裝置協(xié)調(diào)

3.3.1 運(yùn)輸容許載荷

發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)備有地面吊運(yùn)裝置,以承擔(dān)發(fā)動(dòng)機(jī)及其附件質(zhì)量

(重量)。地面吊運(yùn)裝置應(yīng)能承受軸向4g、側(cè)向2g和垂直方向3g的載荷而無(wú)永久變形。

3.3.2 界面結(jié)構(gòu)

發(fā)動(dòng)機(jī)吊運(yùn)點(diǎn)、地面安裝用的滑輪、支撐發(fā)動(dòng)機(jī)的千斤頂?shù)?每個(gè)地面吊運(yùn)點(diǎn)、安裝支持點(diǎn)的位置、結(jié)構(gòu)形式和尺寸均要協(xié)調(diào)并表示在協(xié)調(diào)圖上。

3.4 飛機(jī)進(jìn)氣道與發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝協(xié)調(diào)

發(fā)動(dòng)機(jī)和飛機(jī)進(jìn)氣道的連接必須保證空氣從飛機(jī)進(jìn)氣道到發(fā)動(dòng)機(jī)平滑過(guò)渡,并規(guī)定出容限、偏斜量、熱膨脹量以及盡量減小空間。

發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)具有與飛機(jī)進(jìn)氣道連接的安裝邊。發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口與進(jìn)氣道連接的界面尺寸應(yīng)表示在協(xié)調(diào)圖上。

3.5 機(jī)艙溫度

為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)艙的管路、導(dǎo)線、附件、設(shè)備及結(jié)構(gòu)件獲得充分冷卻,需要發(fā)動(dòng)機(jī)研制單位和飛機(jī)研制單位共同協(xié)調(diào)工作,達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)及其附件在任何工作狀態(tài)下都不超過(guò)規(guī)定的溫度極限。

為進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)與飛機(jī)的熱相容性協(xié)調(diào),發(fā)動(dòng)機(jī)研制單位應(yīng)按《航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻計(jì)算方法》提供發(fā)動(dòng)機(jī)表面溫度和附件表面溫度限制值,提供從發(fā)動(dòng)機(jī)安裝邊向外漏氣的散熱量。

3.6 飛機(jī)附件傳動(dòng)協(xié)調(diào)

主要傳動(dòng)形式有兩種：合并式傳動(dòng)和分離式傳動(dòng)。

合并式傳動(dòng)需要協(xié)調(diào)的問(wèn)題：

(1)飛機(jī)傳動(dòng)附件在附件機(jī)匣上的安裝位置：既要考慮飛機(jī)附件與飛機(jī)連接的方便,又要考慮合理利用空間和附件機(jī)匣傳動(dòng)功率分配的合理性;

(2)飛機(jī)傳動(dòng)附件的功率;

(3)飛機(jī)傳動(dòng)附件的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向;

(4)飛機(jī)傳動(dòng)附件的質(zhì)量、質(zhì)心和外形尺寸;

(5)安裝座的結(jié)構(gòu)形式和尺寸：發(fā)動(dòng)機(jī)和飛機(jī)研制單位雙方協(xié)調(diào)飛機(jī)各個(gè)傳動(dòng)附件與附件機(jī)匣連接的安裝座形式和尺寸。

(6)功率分出軸需要傳遞的總功率、尺寸、安裝座與飛機(jī)附件機(jī)匣的連接等要協(xié)調(diào)并表示在協(xié)調(diào)圖上。

分離式傳動(dòng)應(yīng)協(xié)調(diào)飛機(jī)附件機(jī)匣與發(fā)動(dòng)機(jī)的連接方式,以及該機(jī)匣及其上的飛機(jī)傳動(dòng)附件所占的空間位置、外廓尺寸等。若飛機(jī)附件機(jī)匣裝在飛機(jī)上,應(yīng)協(xié)調(diào)該機(jī)匣傳動(dòng)軸輸入端和發(fā)動(dòng)機(jī)附件機(jī)匣傳動(dòng)軸輸出端名義值的不同軸度。

3.7 安裝節(jié)協(xié)調(diào)

發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)安裝節(jié)固定在飛機(jī)上,發(fā)動(dòng)機(jī)安裝節(jié)通常是一套兩個(gè)安裝平面、六個(gè)約束的連接結(jié)構(gòu)。主安裝節(jié)除傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)推力外,還承受其它載荷,往往在發(fā)動(dòng)機(jī)重心附近并靠近推力中心線的位置。輔助安裝節(jié)承受除主安裝節(jié)以外的其它載荷。

3.8 發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)測(cè)量協(xié)調(diào)

在壓氣機(jī)機(jī)匣、渦輪機(jī)匣和附件機(jī)匣的適當(dāng)位置上應(yīng)裝有支架或安裝座,供在三個(gè)互相垂直的平面上測(cè)量振動(dòng)。振動(dòng)傳感器的安裝點(diǎn)應(yīng)在協(xié)調(diào)圖上示出。發(fā)動(dòng)機(jī)研制單位應(yīng)給出振動(dòng)傳感器的輸出特性,給出壓氣機(jī)機(jī)匣、渦輪機(jī)匣、附件機(jī)匣的振動(dòng)限制數(shù)據(jù)。

3.9 引氣系統(tǒng)協(xié)調(diào)

飛機(jī)座艙引氣增壓、雷達(dá)設(shè)備艙通風(fēng)、油箱增壓、防冰和襟翼吹風(fēng)等需從發(fā)動(dòng)機(jī)引氣,在各種狀態(tài)下總的引氣量是多少,從各個(gè)部位引氣量是多少,需要協(xié)調(diào)。

引氣中有害氣體、刺激性、毒性和固體顆粒等物質(zhì)含量不應(yīng)超過(guò)《飛機(jī)環(huán)境控制系統(tǒng)通用規(guī)范》要求。

3.10 操縱系統(tǒng)協(xié)調(diào)

發(fā)動(dòng)機(jī)操縱系統(tǒng)是飛機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)組成部分,飛機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)界面通常在發(fā)動(dòng)機(jī)燃油控制裝置的油門桿處。發(fā)動(dòng)機(jī)操縱油門桿力矩應(yīng)在操縱人員可接受的范圍內(nèi)。

3.11 發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)

發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)控參數(shù)種類包括：狀態(tài)監(jiān)控、性能監(jiān)控、振動(dòng)監(jiān)控、滑油監(jiān)控、壽命監(jiān)控和結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)監(jiān)控。不同時(shí)代的發(fā)動(dòng)機(jī),監(jiān)控參數(shù)的數(shù)目不同,越先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī),狀態(tài)監(jiān)控參數(shù)越多。

3.12 發(fā)動(dòng)機(jī)各系統(tǒng)接口、檢查測(cè)量項(xiàng)目和各接頭位置及尺寸協(xié)調(diào)

所有供飛機(jī)用的接口的位置、結(jié)構(gòu)形式和尺寸都應(yīng)協(xié)調(diào),并表示在協(xié)調(diào)圖上。各接頭處的最大允許軸向載荷、剪切載荷和力矩應(yīng)做規(guī)定。除了在漏油系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、起動(dòng)系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、引氣系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)等中的協(xié)調(diào)項(xiàng)目,還有一些項(xiàng)目的接頭位置和尺寸需要協(xié)調(diào)。

4 綜述

本文所述的協(xié)調(diào)內(nèi)容為某三個(gè)型號(hào)的實(shí)際配裝技術(shù)協(xié)調(diào)工作的典型部分。發(fā)動(dòng)機(jī)配裝飛機(jī)的技術(shù)協(xié)調(diào)由于配裝飛機(jī)的使用要求不同,不同型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)協(xié)調(diào)工作側(cè)重點(diǎn)也不相同。