航空發(fā)動機導(dǎo)管加工設(shè)備與精度保障研究

李吉鵬 王曉坤 陳麗佳

摘要：航空發(fā)動機是飛機的動力核心，其工作的穩(wěn)定性直接影響著飛機運行的安全性和可靠性。毋庸置疑，航空技術(shù)的核心是發(fā)動機，而導(dǎo)管作為航空發(fā)動機制造過程中必不可缺的部分，需重點關(guān)注其加工過程。這是由于航空發(fā)動機導(dǎo)管加工設(shè)備精度的高低對發(fā)動機導(dǎo)管的工作有著重要影響，對航空發(fā)動機導(dǎo)管加工、處理不當(dāng)，在飛機飛行過程，極有可能造成發(fā)動機管道損壞，威脅機身、工作人員及乘客的安全。因此，必須加強對航空發(fā)動機導(dǎo)管加工設(shè)備精度的研究，盡可能提高發(fā)動機導(dǎo)管加工設(shè)備加工過程中的精度，進而，為飛機的安全飛行保駕護航。

關(guān)鍵詞：航空發(fā)動機;導(dǎo)管;加工設(shè)備;精度

1航空發(fā)動機導(dǎo)管故障分析

1.1腐蝕和外力作用導(dǎo)致的航空發(fā)動機液壓導(dǎo)管破裂

航空發(fā)動機液壓導(dǎo)管工況條件惡劣，航空發(fā)動機液壓導(dǎo)管外壁極易沾染水、油、塵土等的雜質(zhì)，這些雜質(zhì)附著在航空發(fā)動機液壓導(dǎo)管管壁外側(cè)并破化管壁保護層造成航空發(fā)動機液壓導(dǎo)管外側(cè)管壁的腐蝕，造成航空發(fā)動機液壓導(dǎo)管強度下降，從而導(dǎo)致航空發(fā)動機液壓導(dǎo)管在內(nèi)外壓力的作用下而產(chǎn)生破裂。航空發(fā)動機液壓導(dǎo)管內(nèi)部腐蝕主要來自于油液中所混有的空氣，空氣的存在將導(dǎo)致航空發(fā)動機液壓導(dǎo)管內(nèi)部發(fā)生腐蝕并影響航空發(fā)動機液壓導(dǎo)管的強度。

1.2航空發(fā)動機液壓導(dǎo)管工作中所受到的彎曲振動

航空發(fā)動機工況條件較差，其工作過程中受飛機機體、外界環(huán)境以及導(dǎo)管中液體流動沖擊等的影響導(dǎo)致航空發(fā)動機液壓導(dǎo)管產(chǎn)生非線性振動。航空發(fā)動機液壓導(dǎo)管在振動的作用下將產(chǎn)生反復(fù)的彎曲作用并在其彎曲橫截面上產(chǎn)生非周期性的拉伸和壓縮應(yīng)力，航空發(fā)動機液壓導(dǎo)管在拉伸、壓縮應(yīng)力的反復(fù)作用下將會導(dǎo)致航空發(fā)動機液壓導(dǎo)管產(chǎn)生疲勞斷裂?？傮w來說航空發(fā)動機液壓導(dǎo)管的振動源主要來自兩個方面：（1）航空發(fā)動機液壓導(dǎo)管受周邊附件、部件的影響產(chǎn)生聯(lián)動振動，這一振動是周期性的。（2）管內(nèi)流動液體流動所產(chǎn)生的壓迫力。由于導(dǎo)管彎曲，在不同截面所產(chǎn)生力的方向是不同的，以導(dǎo)管折彎兩端為例，分別在兩端取截面并以這兩截面所產(chǎn)生的力進行分析，這兩截面在流過導(dǎo)管液壓油壓力的作用下將產(chǎn)生一個垂直于導(dǎo)管軸線的合力，在液壓油的作用下將會對導(dǎo)管產(chǎn)生周期或非周期的作用力。

1.3航空發(fā)動機液壓導(dǎo)管破裂

航空發(fā)動機液壓導(dǎo)管破裂可歸因于以下三點：首先，是由于航空發(fā)動機液壓導(dǎo)管工作中受到彎曲振動。航空發(fā)動機工作環(huán)境復(fù)雜，發(fā)動機液壓導(dǎo)管容易受到飛行機體、外界環(huán)境以及液體流動的沖擊，進而導(dǎo)致液壓導(dǎo)管發(fā)生非線性振動，在振動過程中，液壓導(dǎo)管受到重復(fù)壓縮、拉伸應(yīng)力的影響，長此以往，會發(fā)生疲勞性斷裂。其次，由于航空發(fā)動機液壓導(dǎo)管中的液壓油在飛行過程中處于脈動狀態(tài)，進而導(dǎo)致液壓導(dǎo)管處于徑向振動中。當(dāng)航空發(fā)動機液壓導(dǎo)管的徑向振動超過一定限度時，發(fā)動機的液壓導(dǎo)管就會出現(xiàn)縱向的疲勞裂紋，尤其是在液壓導(dǎo)管彎曲程度較大的位置，裂紋更容易向外擴展，加快發(fā)動機液壓導(dǎo)管的斷裂。最后，由于腐蝕和外力作用導(dǎo)致航空發(fā)動機液壓導(dǎo)管破裂。航空發(fā)動機液壓導(dǎo)管工作時，導(dǎo)管的外壁容易與外界中的油漬、灰塵、水污染物等接觸，這些污染物長期附著在航空發(fā)動機液壓導(dǎo)管的外側(cè)管壁，容易導(dǎo)致其受到腐蝕，長此以往，導(dǎo)致發(fā)動機液壓導(dǎo)管的強度下降，加之在飛行過程中受外部壓力的影響，發(fā)動機液壓導(dǎo)管又遭受外部機械損傷，腐蝕與機械損傷共同“發(fā)力”，導(dǎo)致航空發(fā)動機液壓導(dǎo)管更加容易發(fā)生破裂，因此，對發(fā)動機液壓導(dǎo)管進行定期的維護、保養(yǎng)至關(guān)重要。

2航空發(fā)動機典型零件加工技術(shù)及裝備探討

2.1零件涂裝技術(shù)控制與質(zhì)量檢查細節(jié)介紹

根據(jù)零件的尺寸選擇合適的精銑端面槽，使用精密鏜床加工出鏜精密孔，并且對發(fā)動機典型零件的孔徑進行檢查。技術(shù)人員可以采用三坐標測量機等精密儀器，對零件的尺寸加工進行檢查。使用在線測量的方式，及時地發(fā)現(xiàn)零件加工中存在的問題，將加工半成品的零件運送到車銑復(fù)合加工中心進行處理。半成品的航空發(fā)動機零件通常需要加裝土層，根據(jù)不同零件的應(yīng)用特點，選擇不同的涂層進行加工。TiN類的發(fā)動機零件為金黃色，它的硬度最低，為1800～2300HV之間，此種典型零件符合低速下的通用涂裝的技術(shù)要求，此類零件加裝涂層一般為CVD/PVD類的涂層。

2.2核心零部件建工與刀具裝備的選擇分析

發(fā)動機缸蓋的主要加工內(nèi)容為進氣門座圈/導(dǎo)管切削和上平面螺紋攻絲加工，技術(shù)人員應(yīng)該選擇合適的刀具材料裝備。在加工技術(shù)應(yīng)用中，技術(shù)人員應(yīng)該合理控制每齒進給量和每轉(zhuǎn)進給量，根據(jù)切削零件的進給量選擇合適的切削速度。在主軸轉(zhuǎn)速控制中，技術(shù)人員還應(yīng)該考慮到加工余量和耐用度的問題，提升典型零件的抗彎強度和斷裂韌度。航空發(fā)動機的凸輪軸是一種重要零件，它一般使用HT250型號的材料進行加工，其抗拉強度為250MIN/MPa，它的硬度和抗拉強度承受力都比較低，在高溫和高壓的狀態(tài)下很容易發(fā)生變形，其硬度為170～241HBS之間，航空發(fā)動機凸輪軸的材料力學(xué)性能有嚴格標準，其伸長率不能小于0.5%，沖擊韌度不小于10～110kJ/㎡，導(dǎo)熱系數(shù)不小于0.580W/cm-k。

3航空發(fā)動機導(dǎo)管加工設(shè)備精度保障思考

3.1結(jié)合工作環(huán)境選擇加工設(shè)備

由于航天發(fā)動機導(dǎo)管加工設(shè)備工作環(huán)境、電壓、加工導(dǎo)管管徑等方面的不同，因此，在導(dǎo)管加工時，首先，需結(jié)合各個發(fā)動機導(dǎo)管加工設(shè)備的工作條件進行選擇。例如，在進行發(fā)動機導(dǎo)管接頭加工時，需根據(jù)發(fā)動機導(dǎo)管的加工要求選擇合適型號，如果是對0.25″～0.625″的鈦合金導(dǎo)管進行加工，并且設(shè)備的重量越小越好，這時，應(yīng)該選擇7776SS半自動型單頭桌面型導(dǎo)管接頭內(nèi)脹壓接成型機;如果要對0.625″～0.5″之間的鋁合金發(fā)動機導(dǎo)管進行加工，同時還需加工設(shè)備具有緊急停機控制和過載保護的功能，此時，應(yīng)選擇7777LS半自動單頭型導(dǎo)管接頭內(nèi)脹壓接成型機。這樣便能最大限度地減少因環(huán)境、加工條件造成的加工設(shè)備誤差。

3.2合理分析導(dǎo)管材料

航空發(fā)動機的導(dǎo)管材料多使用復(fù)合型材料，為了盡可能的減少復(fù)合型材料對發(fā)動機導(dǎo)管加工設(shè)備精度的影響，可在發(fā)動機導(dǎo)管切割、彎曲等過程中加入特定的原材料，方便加工設(shè)備進行加工。例如，在發(fā)動機導(dǎo)管的切割中加入鎢能夠適當(dāng)?shù)靥岣邔?dǎo)管在常溫或高溫下的強度，添加鉬能夠讓導(dǎo)管的強度和韌性有所加強，在導(dǎo)管彎曲加工設(shè)備加工過程中，不易發(fā)生斷裂。同時，工作人員還應(yīng)觀察導(dǎo)管導(dǎo)熱系數(shù)的變化，不能盲目向?qū)Ч芴砑釉?，加工設(shè)備使用過程中，還需結(jié)合實際情況分析導(dǎo)管沖擊韌性和抗拉強度等方面的問題，避免因他因影響造成加工設(shè)備的精度變低。

結(jié)語

我們要以加快新一代信息技術(shù)與航空發(fā)動機制造業(yè)融合為主線，推進智能制造。以滿足國防建設(shè)對重大技術(shù)裝備需求為目標，強化航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)能力建設(shè)，促進航空發(fā)動機加工技術(shù)不斷提升。

參考文獻

[1]吉時雨.航空發(fā)動機液壓導(dǎo)管破裂故障分析與防控[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2019（21）：116-117.