航空發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)是飛機(jī)的動(dòng)力核心，其工作的穩(wěn)定性直接影響著飛機(jī)運(yùn)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(dòng)機(jī)，而導(dǎo)管作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造過程中必不可缺的部分，需重點(diǎn)關(guān)注其加工過程。這是由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)管加工設(shè)備精度的高低對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)管的工作有著重要影響，對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)管加工、處理不當(dāng)，在飛機(jī)飛行過程，極有可能造成發(fā)動(dòng)機(jī)管道損壞，威脅機(jī)身、工作人員及乘客的安全。因此，必須加強(qiáng)對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)管加工設(shè)備精度的研究，盡可能提高發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)管加工設(shè)備加工過程中的精度，進(jìn)而，為飛機(jī)的安全飛行保駕護(hù)航。

關(guān)鍵詞：航空發(fā)動(dòng)機(jī);導(dǎo)管;加工設(shè)備;精度

1航空發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)液壓導(dǎo)管破裂

航空發(fā)動(dòng)機(jī)液壓導(dǎo)管工況條件惡劣，航空發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)液壓導(dǎo)管管壁外側(cè)并破化管壁保護(hù)層造成航空發(fā)動(dòng)機(jī)液壓導(dǎo)管外側(cè)管壁的腐蝕，造成航空發(fā)動(dòng)機(jī)液壓導(dǎo)管強(qiáng)度下降，從而導(dǎo)致航空發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)液壓導(dǎo)管內(nèi)部腐蝕主要來(lái)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(dòng)機(jī)液壓導(dǎo)管內(nèi)部發(fā)生腐蝕并影響航空發(fā)動(dòng)機(jī)液壓導(dǎo)管的強(qiáng)度。

1.2航空發(fā)動(dòng)機(jī)液壓導(dǎo)管工作中所受到的彎曲振動(dòng)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)工況條件較差，其工作過程中受飛機(jī)機(jī)體、外界環(huán)境以及導(dǎo)管中液體流動(dòng)沖擊等的影響導(dǎo)致航空發(fā)動(dòng)機(jī)液壓導(dǎo)管產(chǎn)生非線性振動(dòng)。航空發(fā)動(dòng)機(jī)液壓導(dǎo)管在振動(dòng)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(dòng)機(jī)液壓導(dǎo)管在拉伸、壓縮應(yīng)力的反復(fù)作用下將會(huì)導(dǎo)致航空發(fā)動(dòng)機(jī)液壓導(dǎo)管產(chǎn)生疲勞斷裂?？傮w來(lái)說航空發(fā)動(dòng)機(jī)液壓導(dǎo)管的振動(dòng)源主要來(lái)自兩個(gè)方面：（1）航空發(fā)動(dòng)機(jī)液壓導(dǎo)管受周邊附件、部件的影響產(chǎn)生聯(lián)動(dòng)振動(dòng)，這一振動(dòng)是周期性的。（2）管內(nèi)流動(dòng)液體流動(dòng)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(jìn)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(gè)垂直于導(dǎo)管軸線的合力，在液壓油的作用下將會(huì)對(duì)導(dǎo)管產(chǎn)生周期或非周期的作用力。

1.3航空發(fā)動(dòng)機(jī)液壓導(dǎo)管破裂

航空發(fā)動(dòng)機(jī)液壓導(dǎo)管破裂可歸因于以下三點(diǎn)：首先，是由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)液壓導(dǎo)管工作中受到彎曲振動(dòng)。航空發(fā)動(dòng)機(jī)工作環(huán)境復(fù)雜，發(fā)動(dòng)機(jī)液壓導(dǎo)管容易受到飛行機(jī)體、外界環(huán)境以及液體流動(dòng)的沖擊，進(jìn)而導(dǎo)致液壓導(dǎo)管發(fā)生非線性振動(dòng)，在振動(dòng)過程中，液壓導(dǎo)管受到重復(fù)壓縮、拉伸應(yīng)力的影響，長(zhǎng)此以往，會(huì)發(fā)生疲勞性斷裂。其次，由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)液壓導(dǎo)管中的液壓油在飛行過程中處于脈動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)而導(dǎo)致液壓導(dǎo)管處于徑向振動(dòng)中。當(dāng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)液壓導(dǎo)管的徑向振動(dòng)超過一定限度時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的液壓導(dǎo)管就會(huì)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(kuò)展，加快發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)液壓導(dǎo)管破裂。航空發(fā)動(dòng)機(jī)液壓導(dǎo)管工作時(shí)，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(zhǎng)期附著在航空發(fā)動(dòng)機(jī)液壓導(dǎo)管的外側(cè)管壁，容易導(dǎo)致其受到腐蝕，長(zhǎng)此以往，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)液壓導(dǎo)管的強(qiáng)度下降，加之在飛行過程中受外部壓力的影響，發(fā)動(dòng)機(jī)液壓導(dǎo)管又遭受外部機(jī)械損傷，腐蝕與機(jī)械損傷共同“發(fā)力”，導(dǎo)致航空發(fā)動(dòng)機(jī)液壓導(dǎo)管更加容易發(fā)生破裂，因此，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)液壓導(dǎo)管進(jìn)行定期的維護(hù)、保養(yǎng)至關(guān)重要。

2航空發(fā)動(dòng)機(jī)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(xì)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(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)典型零件的孔徑進(jìn)行檢查。技術(shù)人員可以采用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等精密儀器，對(duì)零件的尺寸加工進(jìn)行檢查。使用在線測(cè)量的方式，及時(shí)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(yùn)送到車銑復(fù)合加工中心進(jìn)行處理。半成品的航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件通常需要加裝土層，根據(jù)不同零件的應(yīng)用特點(diǎn)，選擇不同的涂層進(jìn)行加工。TiN類的發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)缸蓋的主要加工內(nèi)容為進(jìn)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(jìn)給量和每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，根據(jù)切削零件的進(jìn)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(qiáng)度和斷裂韌度。航空發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪軸是一種重要零件，它一般使用HT250型號(hào)的材料進(jìn)行加工，其抗拉強(qiáng)度為250MIN/MPa，它的硬度和抗拉強(qiáng)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(dòng)機(jī)凸輪軸的材料力學(xué)性能有嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)，其伸長(zhǎng)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(shí)，首先，需結(jié)合各個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)管加工設(shè)備的工作條件進(jìn)行選擇。例如，在進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)管接頭加工時(shí)，需根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)管的加工要求選擇合適型號(hào)，如果是對(duì)0.25″～0.625″的鈦合金導(dǎo)管進(jìn)行加工，并且設(shè)備的重量越小越好，這時(shí)，應(yīng)該選擇7776SS半自動(dòng)型單頭桌面型導(dǎo)管接頭內(nèi)脹壓接成型機(jī);如果要對(duì)0.625″～0.5″之間的鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)管進(jìn)行加工，同時(shí)還需加工設(shè)備具有緊急停機(jī)控制和過載保護(hù)的功能，此時(shí)，應(yīng)選擇7777LS半自動(dòng)單頭型導(dǎo)管接頭內(nèi)脹壓接成型機(jī)。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(dòng)機(jī)的導(dǎo)管材料多使用復(fù)合型材料，為了盡可能的減少?gòu)?fù)合型材料對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)管加工設(shè)備精度的影響，可在發(fā)動(dòng)機(jī)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(jìn)行加工。例如，在發(fā)動(dòng)機(jī)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(qiáng)度，添加鉬能夠讓導(dǎo)管的強(qiáng)度和韌性有所加強(qiáng)，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(shí)，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(shí)際情況分析導(dǎo)管沖擊韌性和抗拉強(qiáng)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(yǔ)

我們要以加快新一代信息技術(shù)與航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造業(yè)融合為主線，推進(jìn)智能制造。以滿足國(guó)防建設(shè)對(duì)重大技術(shù)裝備需求為目標(biāo)，強(qiáng)化航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)能力建設(shè)，促進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)加工技術(shù)不斷提升。

參考文獻(xiàn)

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