探讨航空发动机装配关键技术

刘文博

摘要：我国航空事业在性能方面展现的硬核部分是航空发动机，航空发动机的装配技术更是航空事业的重中之重。所以，深入研究航空发动机的装配关键技术对于我国探索航空领域的延伸和拓宽意义非凡，同时也在逐渐增强我国综合国力，完善太空领域研究。本篇讲述了几类发动机装配的关键技术，其中的侧重点有连接工艺、数字工艺、虚拟装配技术等等。同时也要对最终的装配成果进行检验和提高。目的是在现有装配技术上实现更加优化和进步。

关键词；装配技术；航空发动机；技术研究

航空发动机是由成千上万个零组件组成，其装配过程几乎全部依靠手工作业。由于航空发动机工作条件恶劣，工况复杂，故在设计过程中对零组件的加工、装配要求较高。在航空发动机装配过程中，按照设计要求，需要组装的零组件技术要求严格，种类众多，工艺复杂。相当一部分工作涉及到细小的部件和附件、多个单元体等等。航空发动机的装配水平直接影响了发动机的功能和使用寿命的长短。为了我国航空事业有突破性发展，只有成熟地掌握发动机装配关键技术才是重要要点。

1 装配连接工艺研究

从现今航空发动机结构和装配工艺现状来看，螺纹连接是装配技术当中应用范围最广泛的方法。装配的过程中，螺纹装配的松紧性和强弱力度必然会对发动机产生直接作用。这一点上我们参考美国的航空公司和航空发动机生产公司，对于螺纹装配的技术有着严格的操控要求，其中有拧螺丝的次数和力度，润滑油使用的程度等等。例如在某个螺纹技术当中，要求最先要将螺母拧到80-85 N·m，再用发动机螺母使用“十字交叉法”拧到80-85 N·m。装配过程中，运用转扭法将安装速度提高到120-135 N·m，旋转84°到88°。最后逆时针拧螺母5圈。依据上面的装配过程，最终还要进行功能测试，只有通过所有的检验参数标准，螺母才能完成所有装配程序。

相比于国外的航空企业，我国在航空发动机的螺纹装配技艺的水平方面还有待提高。比如检验步骤有遗漏，螺母拧紧工艺有缺陷等等。如果非要将扭转间距作为检测装配成果的唯一要点的话，在螺纹的松紧程度检测，扭转力测试情况有一些缺陷。在二零一八年，大连理工大学配合一些专业企业深入探查螺母的拧紧程度技术。最后检测出某款螺母在正常情况拧紧的条件下约有10.63%的差值，但是扭矩的差值为5.5%。由此可见，扭矩的螺母拧紧效果会更加趋向准确。

2航空发动机的数字化装配技术

2.1 技术简述

数字装配化技术是一种利用计算机控制的高效严密的装配手段，利用计算机、人工智能等进行模型工程数据分析，通过计算机得出的数据，可以得到详细的原件参数和极小的误差，这样就能大力地降低人工操作的失误影响。从如今数字装配化技术的使用情况来评析，转子参数优化软件是数字化装配技术的模范代表。这款软件在三领头企业中是最普遍使用的。然而这款软件在我国航空企业中具有差劲的推广成效，普通的装配水平，它的作用只能增强同质的合格率，容易出现在加工过程中误差很大的情况。以上的情况导致必须实现技术创新，才能保证航空发动机装配的高质量和一致性。

2.2 技术实践

2.2.1 装配建模

航空发动机模型的虚拟装配问题首先要根据设计的要求，分析发动机尺寸的灵敏度，从而得到关键性尺寸。然后在理论方面和基于主模型的技术上研究模型的构建方法，这是建模的关键性技术。航空发动机在计算机辅助设计的环境下进行装配技术，计算机通过每个装配动作进行智能计算和追踪，能够汇总出所有的过程参数信息，包括3D模型和几何视图，最后展现零件的立体几何模型。在运用计算机辅助设计进行建模之后，选择立体造型技术，该技术能够具体地呈现立体模型的全部参数，是当前建模数据最适合的文件之一。建模完成之后用STL文件格式进行模型的输出，确保该模型在计算机当中的存储性。

2.3技术应用

航空发动机装配过程中在计算机辅助设计的环境下，选择相对应的具体参数标准，可以人工操控添加关键配件的特征信息、装配约束条件等，丰富计算机辅助设计建模的原始数据库中，从而改变通过计算机而自动生产的技术流程数据，最后打造出以构造装配工艺配件，测量工具为中心的数据模型库。然后依据单元部件在装配过程中的技术要求、结构特点等，在计算机中进行模型动态全方位模拟演示。工作人员可以随时修改零组件的参数以此来达到契合航空发动机的配置，实现航空发动机性能的最优发挥。同时工作人员可以观察零件的运动轨迹，包括演示错误路径带来的失误，在计算机的全方位模拟中进行规避。最后根据综合评判和检验对整个过程作出决断，通过结果比对和数据分析，工作人员作出的配置模拟达到可视化的理想效果。装配模型的建立和分析，提前预判问题并调整装配工艺路线，让航空发动机的装配过程中由于人为判断所造成的偏差降到最低甚至为零，装配过程严密、精准、高效进行。

2.4装配过程检测技术研究

装配过程检测是航空发动机最终成品的一个核心步骤。航空发动机的质量管理关联到多个类别，例如模型的承重性和密度性，三锥体的尺寸测量，叶片的质量特征等等，其中也囊括其他特性，例如孔隙之间的摩擦，配件的抗压性等等。

质量监控过程中，移动关节臂式三坐标设备得到了制造业的普遍认可，三坐标设备在严密度和精确度以及在制造相关项目参数的配件等方面，都达到了航空企业生产发动机的要求。并且该设备也运用了超声波技术对航空部件进行内部检测，通过释放超声波到达配件内部的结构，声频的频率形陈规定的波谱。同理对其他配件使用超声波检测时可以参考波谱，查看对比结果，以此来查看是否存在误差以及误差的大小。如果结果显示有大的偏差，那么则说明配件的质量不合格。同时超声波技术还能够精准识别特定的配件参数，例如轴承旋转度，腔体密封性等等。先进的检测技术的应用，可以有效提高检测效率和检测的准确性，提前判断出加工装配不合格的位置并进行调整，提高装配合格率和质量。

3结语

航空发动机装配无疑是突破我国航空事业发展的核心技术，在我国众多航空企业当中占据着关键地位。这就要求航空科研单位和航空企业加强对发动机装配技术的研发和改进，将现代化高科技手段运用到装配技术当中。精准化管理与科技手段相结合，实现发动机的高效高质装配手段。航空事业的发展要求在真正的成果运行不能出现任何一丝马虎和误差，所以在前期所有的过程当中力争把失误和偏差降低到最低程度，减少原料和配件的资金损失。将人工智能技术融入进航空研发当中，通过装配过程仿真技术、装配容差分析技术等，充分发挥高科技技术的优势。数字化的加入，是为了将航空发动机的性能和作用发挥到最优最大的程度，这将助力我国航空事业的发展和进步，我国也将会在航天领域不断创新，不断突破，成就新的辉煌。

参考文献

[1]朱涛， 莫蓉， 常智勇，等. 航空发动机装配工艺执行系统关键技术研究[J]. 制造业自动化， 2009(3):5.

[2]章维. 航空发动机装配关键技术的研究[J]. 中国新技术新产品， 2018(13):2.

[3]刘博. 面向航空发动机装配过程管理与控制关键技术研究[J]. 工程技术）, 2015, (020):10.