航空渦輪軸發動機構型項選擇

司鍵

摘 要：航空燃氣渦輪軸發動機是一個復雜的系統工程。文章介紹了按照構型管理和產品結構模塊化的相關思想，對航空燃氣渦輪軸發動機構型項進行劃分，簡化發動機管理的過程。

關鍵詞：渦輪軸發動機；構型管理；構型項

航空渦輪軸發動機的特點是結構復雜、零部件數目眾多，而且是一個復雜的系統工程。傳統的發動機產品結構層次多，嵌套太多，給發動機的更改控制帶來極大難度，因此，需要對發動機產品結構進行改造，按照構型管理的理念，劃分構型項。

1 構型管理的基本功能

構型管理也稱為技術狀態管理，是產品在全壽命周期內，為確立和維持產品的功能特性、物理特性和產品需求、技術狀態文件規定保持一致的活動[1]。構型管理由5個部分組成：構型驗證和審核、構型管理計劃編制及管理、構型標識、構型更改管理、構型狀態紀實。

2 構型項的定義

構型項，Configuration item（CI），作為構型管理的基本單元，是指能滿足最終使用功能、并被指定作為單個實體進行構型管理的硬件、軟件或其集合體，或其中一個離散的部分[1]。

發動機產品劃分為若干構型項，并進行構型標識，每個構型項由零部件、系統等組成。構型項的劃分，要使得發動機產品結構扁平化，要有利于發動機產品數據的管理和控制。一個發動機產品究竟分解為多少層次，與產品的復雜程度有關，一般最多4～6層[2]。

2.1 構型項選擇過程

構型項的選定是一個逐步完善的過程。構型項的選擇在論證初步總體技術方案時就需要啟動，隨著發動機總體技術方案的完善，一步步的細化構型項的選擇。

2.2 構型項選擇方式和標準

構型項選擇過程一般分為：建立產品結構，確立構型項，確立關聯內容。構型項的選擇，在工作實踐中很依賴工程設計人員的經驗判斷，一般情況下，選擇構型項需要綜合考慮以下幾方面：

（1）物理特性和功能特性獨立的零組件。

（2）系統的成附件。

（3）客戶提出的需求方案。

（4）更改不頻繁的組件。

構型項的選擇還要考慮發動機的安裝過程，要有利于發動機的分解裝配，還要便于發動機零部件的管理，如點火系統，一般包括點火器、點火電纜及點火的電咀或噴嘴，常常將以上零件作為一個整體來進行看待。

構型項的選擇在構型管理中有著舉足輕重的作用。構型項的多少與產品的復雜度密切相關。選擇太多構型項會增加構型管理的難度和成本，使構型管理變的瑣碎復雜；選擇太少構型項則向下分解不夠，減少產品的可視度，不利于對底層結構深化管理[3]。因此，在產品設計中構型項的數量要適中。

構型項的選擇是一個綜合考慮的過程，一般情況下，發動機構型項的選擇只考慮物理界面的劃分，不考慮氣動、燃燒等性能因素。

3 模塊化構型思想

傳統的航空渦輪軸發動機管理模式是以圖紙為基進行管理，出現了設計問題后，用圖紙加“更改單”的方式進行更改。這種管理方式效率低、還很容易出錯，且不能清楚分析更改的影響和更改的范圍。

如果把發動機的產品構型項視為一個個模塊，各模塊間相對獨立，模塊的接口保持互換性，則發動機的設計更改只會在模塊內部傳播，其影響只限于本模塊之內，這就大大的減小了更改的影響范圍、減少的更改的工作量。

4 模塊化產品結構

產品結構是進行發動機構型的基礎，不同的產品結構構形式直接影響到發動機管理的的形式和管理的過程。

傳統的航空渦輪軸發動機產品結構形式，是將發動機分為進氣頭部、壓氣機、燃燒室、渦輪、尾噴管、附件等幾大部分，是按發動機的功能劃分發動機產品結構形式。

模塊化的產品結構形式，就是將發動機產品結構扁平化，將電氣系統、燃油系統、滑油系統等視為構型項；同時將發動機本體上的壓氣機部件、燃燒室部件、渦輪部件等進一步細分：

結構部件的連接和對接或結構部段的對接設定為一個連接構型項，如各單元之間的相關連接件等；

將發動機裝配的基準件，設定為一個裝配構型項，如中介機匣、壓氣機機匣、燃氣渦輪等；

將承受和傳遞重要載荷的連接構建和接頭設定為一個構型項；

將有互換要求的部件級，設定為一個構型項；

將依據復合材料結構的整體成型、固化、交接等分別設定為構型項。

采用模塊化組織產品結構時，需要注意以下幾點：

（1）模塊之中不能再包含模塊，即模塊不能嵌套使用[4]。

（2）每個模塊在數量上只能有一個。

模塊化的產品構型，將有效性信息上移至模塊一級，通過模塊有效性來控制發動機的構型[5]。發動機的構型過程可以看作是選擇相應模塊的過程，從而形成航空發動機產品。

5 結束語

航空渦輪軸發動機是一個商機巨大的市場，同時又是一個競爭激烈的市場。研制高性能的航空渦輪軸發動機不僅有巨大軍事價值，也有較高的經濟價值。學習國內外先進的發動機管理方式，按照構型管理的思想管理發動機，才能更好的滿足客戶的需求。

參考文獻

[1]GJB 3206A-2010.技術狀態管理[S].

[2]王慶林，余國華，王睿.構型管理[M].上?？茖W技術出版社，2010.

[3]董琳琳，朱永偉.民用飛機設計構型項選擇[J].航空與航天，

2015，04（2）：6.

[4]陶劍，范玉青.基于構型項的飛機研制建模技術[J].北京航空航天大學學報，2007，33（17）：1241-1245.

[5]陰龐龍，何景武.大型客機構型管理研究[J].民用飛機設計與研究，2009年增刊：179-18.