適用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)流程的研究

羅漂洋 王紹華 彭佳

摘 要：針對(duì)目前航空發(fā)動(dòng)機(jī)在環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)方面重試驗(yàn)輕設(shè)計(jì)的問題，提出了一套適用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)的流程，將環(huán)境適應(yīng)性融入設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：環(huán)境適應(yīng)性;設(shè)計(jì)流程

1概述

環(huán)境適應(yīng)性作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)通用質(zhì)量特性之一，反應(yīng)了發(fā)動(dòng)機(jī)在壽命期預(yù)計(jì)可能遇到的各種環(huán)境作用下能實(shí)現(xiàn)其所有預(yù)定功能、性能和（或）不被破壞的能力，直接關(guān)系到發(fā)動(dòng)機(jī)在作戰(zhàn)環(huán)境條件下的生存能力[1]。

隨著我國軍事技術(shù)的進(jìn)步和加強(qiáng)，航空裝備在數(shù)量上不斷增加，因此，對(duì)裝備的環(huán)境適應(yīng)性要求也更高。因此，提高裝備的環(huán)境適應(yīng)性，是一項(xiàng)艱巨而又迫切的任務(wù)，作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制單位，應(yīng)把其研究放到與可靠性同等重要的地位。

2現(xiàn)狀分析

目前發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)境適應(yīng)性的研究只是停留在環(huán)境試驗(yàn)上。在確定試驗(yàn)條件、試驗(yàn)項(xiàng)目、試驗(yàn)等級(jí)和試驗(yàn)程序上沒有系統(tǒng)研究，更沒有將環(huán)境適應(yīng)性研究納入發(fā)動(dòng)機(jī)的早期研制階段，而是將重點(diǎn)放在發(fā)動(dòng)機(jī)定型階段的鑒定試驗(yàn)上，所以會(huì)引發(fā)航空發(fā)動(dòng)機(jī)在交付部隊(duì)以后，發(fā)動(dòng)機(jī)的耐環(huán)境能力下降，即便已經(jīng)定型，在后期交付使用中也會(huì)出現(xiàn)一些環(huán)境適應(yīng)性的相關(guān)問題。因此，有必要提出一套合理的、系統(tǒng)化的環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)流程，將環(huán)境適應(yīng)性融入到整個(gè)設(shè)計(jì)過程。

3 影響航空發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)境適應(yīng)性的主要因素

航空發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)境適應(yīng)性取決于其選用的材料、元器件耐環(huán)境能力和其進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)時(shí)采取的耐環(huán)境和（或）緩環(huán)境措施是否完整和有效，決定發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)境適應(yīng)性的主要因素如圖1所示[2]。從圖1中可以看出，影響發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)境適應(yīng)性的因素從初期的材料、元器件的選取，結(jié)構(gòu)的耐環(huán)境設(shè)計(jì)以及制造過程中的工藝選取，貫穿于整個(gè)研制過程，因此在研制過程中把這些因素融入到設(shè)計(jì)中對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)境適應(yīng)性提高有著重要的作用。

4環(huán)境因素對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的影響分析

不同環(huán)境因素對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的影響機(jī)理是不一樣的，因此，在進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，需考慮不同環(huán)境因素對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的影響。

1）高溫環(huán)境對(duì)所有材料均有不同程度的影響，高溫會(huì)導(dǎo)致物體膨脹、材料和機(jī)械性能發(fā)生變化、潤滑劑黏度變低和潤滑劑流失造成連接處潤滑能力降低等;

2）低溫環(huán)境對(duì)所有材料均有不同程度的影響，與高溫影響相反，低溫可能導(dǎo)致物質(zhì)收縮、流動(dòng)性降低、凝結(jié)變硬等;

3）由于一個(gè)產(chǎn)品或裝備有多個(gè)零部件、各種材料構(gòu)成，各部分的吸熱、導(dǎo)熱、散熱能力不同，各零部件之間、同一零件的各部分間形成溫差。其熱脹、冷縮的程度不同，形成強(qiáng)大的內(nèi)應(yīng)力，從而產(chǎn)生溫度沖擊效應(yīng)，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)部件的卡死或松弛等;

4）振動(dòng)沖擊會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備及其內(nèi)部的動(dòng)態(tài)位移。這些動(dòng)態(tài)位移和相應(yīng)的速度、加速度可能引起或促進(jìn)結(jié)構(gòu)疲勞，結(jié)構(gòu)和零部件的機(jī)械磨損等;

5）濕熱、鹽霧、霉菌環(huán)境主要引起發(fā)動(dòng)機(jī)金屬的氧化、腐蝕等;

因此，在設(shè)計(jì)初期考慮上述環(huán)境因素對(duì)提高發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)境適應(yīng)性有重大意義。

5 發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)流程

環(huán)境適應(yīng)性貫穿于整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命周期全過程，綜上考慮，提出了一套適合發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)的流程，從設(shè)計(jì)初期，從發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)指標(biāo)中分解出細(xì)化的環(huán)境適應(yīng)性要求及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，將設(shè)計(jì)要求貫徹到發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)零部件設(shè)計(jì)中，并通過分析評(píng)估以及環(huán)境試驗(yàn)的方法確保設(shè)計(jì)有效，如圖2所示。根據(jù)圖2的設(shè)計(jì)流程開展環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)，能夠?qū)l(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)境適應(yīng)性要求在設(shè)計(jì)初期融入選材、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及工藝控制程序中，能夠較好的解決發(fā)動(dòng)機(jī)研制過程中重試驗(yàn)輕設(shè)計(jì)的問題。

6小結(jié)

本文提供了一個(gè)可供設(shè)計(jì)參考的發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)流程，能夠較好的解決目前發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)將重點(diǎn)放在定型階段的環(huán)境鑒定試驗(yàn)上而不是將環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)納入發(fā)動(dòng)機(jī)的早期研制階段的問題，流程已在相關(guān)型號(hào)中應(yīng)用，具有較好的操作性。

參考文獻(xiàn)：

[1] GJB4239-2001《裝備環(huán)境工程通用要求》;

[2] 祝耀昌，常文君，徐明，產(chǎn)品環(huán)境工程概論[M]，航空工業(yè)出版社，2003.

（中國航發(fā)湖南動(dòng)力機(jī)械研究所，湖南 株洲 412002）