航空發動機單機技術狀態壽命控制及應用

武寶川

摘 ?要：航空發動機是我國航空制造非常重要的一部分，作為航空運輸的動力和源頭發動機單機狀態壽命控制能夠提高整體構造的安全性。下面文章就對航空發動機單機技術狀態壽命控制展開探討。

關鍵詞：發動機;單機技術;技術狀態;壽命控制

1引言

在航空發動機技術上，國外的技術封鎖，更是阻礙了我國航空飛機的發展步伐。但是，越是封鎖就越需要突破，我國多位科學家通過多年研究，從無到有，成功制作出屬于我國的航空發動機。不過，取得成就并不意味著停下發展步伐，仍要不斷提高飛機發動機的耐久性、可靠性，進一步提高中國在世界上的地位。

2cfm56-7B發動機應用現狀

一是該型發動機自設計定型以來，初期使用過程中逐漸暴露了多項設計和制造缺陷，在使用中逐步改進設計，不同批次的發動機技術狀態變化較大。據統計，目前該型發動機已貫徹的技術狀態、通知通報、技術更改、技術決定等文件數量龐大，單臺技術狀態更為復雜。二是質量控制點識別仍需不斷動態改進。工廠修理該型發動機時間較短，且其結構仍在不斷改進，質量控制點也在隨之變動更新。因此，對該型發動機質量控制點的識別還需進行補充、改進和固化。以往適用于發動機技術狀態控制的方法與前蘇聯維修“操作者-檢驗者”的質量管控手段在實踐中已不能很好地適應該型發動機的質量管控，無法有效解決技術狀態復雜、單臺差異大和質量控制點識別不完善等問題。

3航空發動機單機技術狀態壽命控制的影響因素

航空發動機使用壽命控制，一直沿用發動機工作小時為壽命單的機群定時翻修壽命管理體系，即同類發動機均以統一的工作小時為限作為控制壽命的標準。它存在以下弊端：一是發動機工作小時數并不能真實反映發動機壽命消耗的本質。實際上，發動機壽命消耗主要取決于發動機在大負荷狀態下的工作時間和工作循環（油門桿動作），即取決于發動機的實際用法;二是發動機個體之間在載荷強度上存在較大的使用差異，若按統一的小時壽命進行翻修管理，則使用負荷較小的發動機的繼續使用潛力將被浪費，導致經濟上高額付出，而使用載荷較大的發動機則易發生飛行安全事故[1]。

4航空發動機單機技術狀態壽命控制應用

4.1完善飛機發動機的設計

在發動機設計中，結構的精確協調，能夠保障發動機的耐久性與可靠性。飛機發動機主要包含五個部分：進氣道，燃燒室，壓力機，渦輪，尾噴管，在發動機的結構設計中，設計人應依照飛機的具體需求，合理設置上述五個部分，保障發動機各部分和諧統一的同時，盡可能降低發動機重量，減小發動機尺寸，以此降低發動機的能耗，減小發動機的部件負擔，提高發動機的耐久性。在發動機設計中，科學分配荷載與應力，是設計重點。在飛機發動機運行階段，發動機會釋放大量熱能、動能，若設計者忽視了負荷應力的分化，極易導致發動機的局部溫度超過發動機承受范圍，影響發動機的壽命與質量。對此，計算發動機的承受能力、發動機所釋放的熱量與動能大小，對發動機的負荷應合理分配，全面保障發動機的正常運行。另外，在發動機設計中，相關人員也應將轉子卡頓、葉片分離等特殊情況考慮其中，對內部符合的壓力制定應急分化策略，保障發動機在故障狀態下也能正常運轉，提高飛機的安全性。

4.2合理選擇發動機材料

由于復合材料具有質量輕、較高的比強度和比模量、較好的延展性、抗腐蝕、隔熱、隔音、減振、耐高（低）溫、耐燒蝕、透電磁波，吸波隱蔽性、可設計性、制備的靈活性等特點，所以是制造飛機、火箭等航空航天飛行器的理想材料。比如：和樹脂基復合材料相比，金屬基復合材料具有良好的韌性，不吸潮，能夠耐比較高的溫度。碳化硅纖維增強鈦合金基體復合材料可用來制造壓氣機葉片。碳纖維或氧化鋁纖維增強鎂或鎂合金基體復合材料可用來制造渦輪風扇葉片，鎳鉻鋁銥纖維增強鎳基合金基體復合材料可用來制造渦輪及壓氣機用的密封元件。金屬基復合材料中，作為無機增強纖維的SIC等材料對刀具的磨損較大，同時增強纖維和基體金屬之間容易發生反應而產生脆性相。因此需要在加工的過程中減小切削力，這就要求刀具的鋒利程度和耐磨性更高。

4.3單機技術狀態控制

為解決該型發動機維修個體差異大、故障多樣、技術狀態復雜等問題，實行“以故檢為中心”的修理模式，建立了“發動機故檢中心”和“單元體故檢中心”，由系統工程師帶頭，對發動機進行全面故檢和技術狀態識別，確認需要貫徹控制的項目，制定單機技術檔案，根據故檢情況制定發動機差異化個體修理方案。為使單機技術狀態控制全面有效落地，按照“部件保證、整體評估、前置控制、層層把關、規范管理、持續改進”的原則開展放行管理，技術人員對每臺發動機部件的故檢情況以及主要故障修復情況進行確認，確保修理工作滿足要求后再簽字放行;檢驗人員在產品移交到下個工序前，組織操作人員對產品進行再次確認并填寫項目檢查卡，產品方可交付傳裝、總裝工序。在產品裝配前后、總體裝配前后、油封裝箱之前等關鍵工序設置關口，由指定人員把關確認，盡早發現和杜絕問題，盡可能降低質量成本[2]。

4.4保障發動機各部件的質量

在發動機設計中，零部件作為構成發動機的根本，其質量直接影響著整個發動機的可靠性。古語有云，牽一發而動全身，放在發動機上依然適用。對此，工作人員應重視發動機的零部件設計與制造，即使是微小、用處看似不大的零部件，也應保障其尺寸標準精良、與設計相符，保障每個零部件的質量，提高發動機的整體質量。據悉，在發動機運行中，17%的故障來自于加工制造過程，43%的故障來自于結構設計過程，25.1%的故障來自于加工過程。對此，在航空發動機制造中，保障發動機零部件的高質量，對提高發動機的耐久與可靠性，非常重要。

5 結語

綜上所述，單機技術狀態控制及放行管理解決了技術狀態復雜和質量控制點識別不全面的問題，在確保發動機修理交付產品的技術狀態統一達標、不遺漏通知通報的同時，提升了產品質量，降低了錯漏裝等故障率，壓縮了修理周期，初步取得了一定成果，能夠有助于我國航空發動機整體運行水平的提高。

參考文獻

[1] ?梁艷勤.民機復合材料結構修理容限與修理后適航符合性驗證研究[D].上海：上海交通大學，2017.

[2] ?王遠達，梁水勝，王宏偉.飛機結構的耐久性與損傷容限設計[J].飛機設計，2015（1）：37-43.