航空發動機損傷葉片再制造修復方法與實現

李函珂 成都市玉林中學（芳草校區）

前言：航天發動機可以說是航天飛機的心臟。其性能與實際應用的可靠性在很大程度之上決定了整個航天系統的穩定性。而發動機的葉片作為內部的重要組成部分，更是被提出了更高的要求。而航空航天機械也是通過發動機葉片對空氣的擠壓而最終獲得強而有力的推動能力。在任何一個航空航天機械當中都存在著上百個葉片元件，無論是哪一個發生故障都會對整個機械的性能與運行產生影響，嚴重的后果很可能直接造成人員的損傷。所以，對航空發動機損傷葉片再制造修復的方法與實現研究有著鮮明的現實意義。

1 航空發動機葉片再制造的基本修復流程

葉片的“重生”制造流程我們大致可以將其列舉為四個環：第一、修復前的檢測；第二、葉片修復的數字化模型建立；第三、葉片的集成以及再制造環；第四、修復后的質量檢測。其中修復前的檢測部分，將會對發動機的葉片具體損傷情況與損傷的厲害程度進行檢測與了解，并根據發動機維修手冊當中的相關規定，對損傷葉片的可修復程度進行系統性的評估。葉片修復的數字化模型建立環節可以說是整個葉片修讀系統的核心所在。在這一環節當中，首先將會對損傷葉片的點云數據進行初步獲取；接著將會對獲取的點云數據進行進一步的預處理，而在預處理的基礎之上，我們又會建立一個葉片截面曲線簇；然后會通過相關的計算機技術模擬出葉片經過修復之后的模型；最后利用修復加工技術，對損傷的葉片進行修復處理與打磨，這樣變可以得到修復葉片。在修復后的質量檢測環節當中，將會測定葉片在被修復之后的幾何尺寸，并且將得到的數據與維修手冊當中的規定數據進行對比，得出加工誤差數據[1]。

2 典型失效特征分析和可修復性評估

航空機械的葉片時常工作在實高壓氣流、高溫燃氣、高頻振動等惡劣條件之下，這樣就會導致壓氣機的葉片尖端部位時常會出現磨損，或是導致整個葉片發生斷裂。而長時間工作在高溫高壓的環境之下，也是葉片技術極易出現裂痕的主要原因。

機械損傷葉片的可修復性檢測流程大致可以總結為以下幾個環節：第一個環節是需要確定損傷葉片的種類，這一部分通過眼睛觀察就可以得出結論，并且還可以得出損傷葉片的損傷類型，這樣就可以分析出葉片的失效特征。第二個環節需要查看修理手冊當中的可修復容差數值，將其與實際的測量數據進行比較，查證葉片是否仍然具有修復價值。第三個環節，確定了葉片是否具有修復價值之后，對可修復的葉片進行手工記錄，記錄其損傷的位置，以便與非損傷位置進行區分。如果在一個葉片當中存在多種類型的損傷，則應該對其依次進行記錄[2]。

3 點云數據獲取和預處理

3.1 點云數據的獲取

一般來說，葉片的三維點云數據獲取方法有兩大種：第一種是接觸測量方法；第二種是非接觸測量方法。接觸式的測量方法是利用測量機進行測量，雖然這種方法的精度較高，但是其檢測效率并不高，所以并不適合葉片點云數據的獲取。非接觸式的測量方法將會利用激光掃描儀來進行點云數據的獲取，這種方法可以快速的測得點云數據，并且其在實際的應用過程當中并不會受到物體結構與形狀的影響，所以這種方法擁有廣泛推廣及實際應用的價值[3]。

3.2 點云數據的去噪精簡

一方面，現階段的三維掃描一起雖然已經具備了很高的精度，但是在實際的應用過程當中仍然難免受到外界環境因素的影響，所以需要在測量的過程當中進行去噪精簡。另一方面，因為三維測量技術可以快速獲取大量的點云數據，所以，如果在此基礎之上直接進行建模，那么將會影響點云數據的最終處理效率，同時也會影響建模的精度。因此，采用曲面特征保持的點云精簡方法[4]。

結束語：綜上所述，航空發動機損傷葉片再制造修復方法需要多種技術結合。本文立足于再制造修復方法的基本原理，對其應用到部分技術進行了簡要的介紹，并且以航空發動機損傷葉片為主要研究的對象，提出了再制造修復方法的基本流程，簡明扼要的確立了一套修正方案。而未來的航空發動機損傷葉片研究應該從激光銑削工藝、材料特性以及氣動性能三個方面進行研究，從整體上提升葉片的修復精度。

[1]王浩，王立文，王濤，丁華鵬.航空發動機損傷葉片再制造修復方法與實現[J].航空學報，2016，03:1036-1048.

[2]王浩，趙世偉，王立文，王濤，丁華鵬，陳董燕.離心壓縮機受損葉輪再制造方法[J].農業機械學報，2016，05:407-412.

[3]張偉，郭永明，陳永雄.熱噴涂技術在產品再制造領域的應用及發展趨勢[J].中國表面工程，2011，06:1-10.

[4]陳俐潔，唐民鋒.基于工時定額管理的航空發動機關鍵零部件再制造作業效能優化[J].長沙航空職業技術學院學報，2015，02:37-40.