某型航空發(fā)動機(jī)處理機(jī)匣擾流片更換工藝研究

張建 郭桃都 王茹雪 陳剛

摘 要：某型航空發(fā)動機(jī)在維護(hù)、使用過程中，由于人為或者其他原因造成處理機(jī)匣擾流片損壞。損壞的擾流片影響壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片通道區(qū)域的流場情況，導(dǎo)致航空發(fā)動機(jī)的整體性能變差，若航空發(fā)動機(jī)繼續(xù)工作，甚至可能會發(fā)生喘振，造成極大損失。因此，處理機(jī)匣擾流片損壞故障一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，需立刻進(jìn)行排除。原有排故工藝為將裝有故障擾流片的處理機(jī)匣做報(bào)廢處理，更換新品處理機(jī)匣，排故成本較大。基于此，需要研究更換故障擾流片代替更換處理機(jī)匣的工藝以便于減少排故成本。

關(guān)鍵詞：航空發(fā)動機(jī)；處理機(jī)匣；擾流片損壞；更換擾流片

中圖分類號： V232 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

處理機(jī)匣擾流片損壞故障為航空發(fā)動機(jī)的常見故障，該故障通常不會造成惡劣的影響，但極端情況下會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)的喘振，造成嚴(yán)重后果。因此，該故障問題不容忽視，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，需立即排除。現(xiàn)有的排故工藝為更換故障擾流片所在的處理機(jī)匣，該排故工藝成本較大。本文研究在處理機(jī)匣上直接更換故障擾流片的工藝，以較小的成本完成處理機(jī)匣故障擾流片的更換工作。

1 處理機(jī)匣擾流片介紹

本文論述的某航空發(fā)動機(jī)是軸流式雙轉(zhuǎn)子帶加力燃燒室的渦輪噴氣航空發(fā)動機(jī)，其壓氣機(jī)為軸流式結(jié)構(gòu)，由壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子和壓氣機(jī)靜子機(jī)匣組成。其中，靜子機(jī)匣部分包括處理機(jī)匣、前機(jī)匣、第二級整流器、第三級機(jī)匣和第四、五級機(jī)匣等，處理機(jī)匣為發(fā)動機(jī)最前端的靜子機(jī)匣。

外部空氣通過處理機(jī)匣進(jìn)入壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片流道，經(jīng)處理機(jī)匣整流后的空氣流動情況直接影響壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片通道內(nèi)的流場情況，進(jìn)而影響壓氣機(jī)的整體性能。壓氣機(jī)葉片通道內(nèi)的不穩(wěn)定流動狀況大多數(shù)都是從壓氣機(jī)頂部區(qū)域開始的，如果能夠推遲壓氣機(jī)葉片頂部區(qū)域的失速，就會提高壓氣機(jī)的穩(wěn)定工作裕度。基于此，在基本不降低壓氣機(jī)原有效率的基礎(chǔ)上，采用將處理機(jī)匣周向開槽的方法，可以推遲壓氣機(jī)葉片頂部區(qū)域的失速，使壓氣機(jī)的穩(wěn)定工作裕度獲得中等程度的增加。目前的某型航空發(fā)動機(jī)的處理機(jī)匣均為在機(jī)匣殼體上加裝裝有斜槽的擾流片的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)擴(kuò)大了壓氣機(jī)的穩(wěn)定工作范圍，提高了壓氣機(jī)的抗進(jìn)氣畸變能力。

航空發(fā)動機(jī)在使用、維護(hù)過程中，由于人為或者其他原因會造成處理機(jī)匣擾流片損壞。現(xiàn)有排故方式為將擾流片損壞的處理機(jī)匣做報(bào)廢處理，更換新品處理機(jī)匣。該排故方式的成本較大。因此，研究處理機(jī)匣擾流片損壞后更換擾流片代替更換處理機(jī)匣的排故工藝路線，可以有效降低排故成本。

2 處理機(jī)匣擾流片更換試驗(yàn)工藝制訂

基于上述需求，現(xiàn)制定兩套排故試驗(yàn)工藝，由5組工人按排故試驗(yàn)工藝進(jìn)行工作，探究處理機(jī)匣擾流片更換實(shí)驗(yàn)工藝可行性與適用性，確定最終處理機(jī)匣故障擾流片的排故工藝。

2.1 技術(shù)要求

（1）所有固定銷的鎖緊縮口。

（2）相鄰擾流片兩端側(cè)面應(yīng)靠近無松動，允許銼修擾流片保證間隙要求。

（3）擾流片不允許凸出機(jī)匣內(nèi)表面。

（4）允許裝配加厚擾流片，但不應(yīng)超過規(guī)定值。

2.2 零組件結(jié)構(gòu)介紹

處理機(jī)匣殼體由鋁合金鍛件經(jīng)機(jī)械加工而成，殼體內(nèi)裝有擾流片，組成了帶駐室斜槽的處理機(jī)匣。擾流片在完成裝配后，用72個固定銷固定到處理機(jī)匣殼體上。

2.3 預(yù)期達(dá)到的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、質(zhì)量指標(biāo)

通過更換故障擾流片，使處理機(jī)匣其余部分得以利用，減少經(jīng)濟(jì)損失。

2.4 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

搖臂鉆床、鉸刀、絲錐、拔具。

2.5 工藝路線

根據(jù)處理機(jī)匣結(jié)構(gòu)及擾流片裝配過程，分解擾流片的大致過程如下：取出固定銷，分解擾流片，更換損壞的擾流片，重新鉆孔，裝配固定銷。

（1）取出固定銷

擾流片通過固定銷固定在處理機(jī)匣殼體上，固定銷銷孔上方有縮口。

在取出固定銷時，將處理機(jī)匣固定到搖臂鉆床上，用鉸刀將縮口擴(kuò)大，防止取出固定銷時破壞機(jī)匣殼體表面，造成“缺肉”現(xiàn)象。用鉆頭在固定銷上鉆孔，再用絲錐在固定銷上的孔內(nèi)加工一段螺紋。將墊塊放到處理機(jī)匣殼體上，擰上帶有拔具的專用螺栓，反向轉(zhuǎn)動螺母，將固定銷從銷孔中拔出來。

（2）分解擾流片

分下處理機(jī)匣上壓塊處的螺栓、螺帽、墊片及壓塊，取下擾流片。

（3）更換損壞的擾流片

將損壞的擾流片更換為合格的擾流片，依次裝入處理機(jī)匣殼體的葉片槽內(nèi)，使相鄰擾流片兩端側(cè)面靠緊。裝配最后一片擾流片時，應(yīng)確保相鄰擾流片兩端側(cè)面應(yīng)靠近無松動。若有松動，允許在規(guī)定銼修范圍及數(shù)量內(nèi)，采用裝配加厚擾流片或者銼修擾流片的側(cè)面保證無松動。裝上壓塊、螺栓、墊片和螺帽，壓塊不應(yīng)凸出機(jī)匣殼體內(nèi)表面。用開口銷鎖緊螺帽。

（4）重新鉆孔

原固定銷銷孔已裝配過固定銷，不能保證固定銷與機(jī)匣殼體、擾流片的配合，故應(yīng)重新鉆孔。重新鉆孔時，由同一組人員分別采用工藝一和工藝二的要求在不同的處理機(jī)匣上完成工作內(nèi)容。

工藝一：將原固定銷銷孔加大，配做尺寸加大的固定銷。

首先，將完成裝配擾流片工作的處理機(jī)匣固定到搖臂鉆床上，在定位銷銷孔中插入定位銷，按原固定銷銷孔位置重新鉆孔。因原固定銷銷孔裝配過固定銷，加工時，應(yīng)將新固定銷銷孔的尺寸在原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上向上調(diào)整。鉆孔時，應(yīng)注意防護(hù)，避免鋁屑落入機(jī)匣殼體內(nèi)腔。固定銷銷孔加工完成后，用干燥的壓縮空氣將固定銷銷孔吹凈。

工藝二：相對原固定銷銷孔位置偏置5°，重新鉆孔。

首先，將裝配完擾流片的處理機(jī)匣固定到搖臂鉆床上，在定位銷銷孔中插入定位銷，較原銷孔位置偏置5°鉆孔，將新加工的固定銷銷孔擴(kuò)大到合適尺寸，最后用鉸刀進(jìn)行鉸孔加工。鉆孔時，應(yīng)注意防護(hù)，避免鋁屑落入機(jī)匣殼體內(nèi)腔。固定銷銷孔加工完成后，用干燥的壓縮空氣將固定銷銷孔吹凈。

（5）裝配固定銷

在按工藝一加工的固定銷銷孔中裝配固定銷時，應(yīng)選配尺寸較大的固定銷。在按工藝二加工的固定銷銷孔中裝配固定銷時，可以裝配正常尺寸的固定銷。兩種方案均可按下述要求繼續(xù)裝配。依次將固定銷裝配到新加工的固定銷銷孔內(nèi)，并用固定銷鎖緊專用工裝將固定銷鎖緊縮口。鎖緊固定銷時，機(jī)匣殼體內(nèi)表面應(yīng)緊靠夾具的支撐面，同時注意防護(hù)，避免碰傷零件與葉片。完成固定銷裝配后，在處理機(jī)匣殼體表面涂有機(jī)硅磁漆。

3 處理機(jī)匣擾流片更換試驗(yàn)工藝結(jié)果分析

兩套排故工藝的工作內(nèi)容除鉆孔位置存在差異外，其余內(nèi)容均一致。5組工人完成的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明上述兩種試驗(yàn)工藝均能完成故障擾流片的更換工作。經(jīng)理論分析，均不影響發(fā)動機(jī)的正常工作，兩種排故工藝均適用于處理機(jī)匣故障擾流片的更換。兩種工藝試驗(yàn)過程中的人員反饋及實(shí)驗(yàn)過程、結(jié)果對比分析，工藝一需在原固定銷銷孔位置重新加工固定銷銷孔，加工過程煩瑣，且原固定銷尺寸不能滿足原有配合要求，需按加工后銷孔尺寸配做加大尺寸的固定銷。按照工藝二加工的固定銷銷孔，可以裝配正常固定銷，但機(jī)匣上會留下原來加工的固定銷銷孔。從修理成本、修理周期等方面判定，工藝二為最優(yōu)排故工藝。

結(jié)語

本文通過對某型航空發(fā)動機(jī)處理機(jī)匣擾流片更換工藝的研究，確定了適用的處理機(jī)匣故障擾流片的更換工藝，降低了處理機(jī)匣擾流片故障問題的排故成本，在大批量生產(chǎn)中，帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]王聰梅.航空發(fā)動機(jī)典型零件機(jī)械加工[M].北京：航空工業(yè)出版社，2014.