夏满
中国航发上海商用航空发动机制造有限责任公司 中国 上海 201306
摘要：目前，经济发展迅速，我国的智能化建设的发展也有了提高。航空发动机制造工艺复杂、涉及交叉学科多、范围广。其综合性能直接决定着飞机飞行的安全性、稳定性和承载能力。为了提高发动机运行的可靠性和推力，国家在发动机零件加工的先进技术、检测技术和材料研究方面，投入了大量人力和物力并取得了一定的突破成果。
关键词：航空发动机；智能化装配技术；体系构建探索
引言
可靠性评价是对产品的可靠性所达到的水平进行分析和确认的过程，包括定性评价和定量评价两个方面。其中，定量评价是利用收集的数据，采用预定的可靠性数学模型，计算出可靠性定量参数估值并与其指标要求对比后给出结论的过程；定性评价不采用数学的方法，而是根据对象的使用可靠性数据信息，通过观察、分析、归纳与描述等方法途径给出评价结论的过程。
1常见机械磨损类型
1.1粘着磨损
粘着磨损是指发动机在运行时，其中的不同部件平面发生了摩擦，出现了滑动式接触，在此接触过程中即使存在润滑，也会出现不同程度的粘着磨损。若两个平面之间没有润滑，是直接的干摩擦，磨损一般较为严重。部件滑动中，会在接触点位置彼此之间出现剪切影响，部件碎片在此作用力下被动剥落，并被粘着在与其接触的微凸体表面。若此时机械运行并未停止，滑动过程持续进行，则该碎片将重复这一动作，回归原部件表面；若粘着不够紧密，碎片脱离掉落，则成为磨屑。关于滑动磨损的初始发生位置，研究界存在几种不同意见。其中，很多人支持滑动磨损最初是从发动机较为薄弱的位置发生，且通常情况下，材料从原部件中撕裂时，这种作用力大于粘着强度，此时故障应归属于剪切故障，不应归属于磨损故障。也有人认为，因为塑性剪切持续作用，所以出现磨损碎片，此过程中发生周期性载荷影响，结点部位发生焊合作用，结点材料发生转移运动。粘着磨损有不同的级别划分，这种划分便是基于表面破损的情况而定。高温和高负荷易加剧磨损故障发生。
1.2磨屑磨损
发动机表面情况复杂，有些部位较为粗糙，有些则为软表面。在发动机运行过程中，这些表面可能出现塑性变形，有时还会发生断裂。在进行机械加工时极易出现碎屑，摩擦部位的表面也会出现磨屑。硬度较强的部件表面会对其他与之接触的部分造成磨损，磨损是发动机磨合期不可避免的问题，因为金属磨削发生的要求不同，所以损伤原理也存在一定差异。强度较低的材料在发生微切削时，极易发生崩落，磨料颗粒也会对金属表面造成影响，为其带来疲劳损坏。金属在发生频繁的应变之后，也会出现疲劳损坏。磨料颗粒还可能导致金属表面出现压痕。
1.3疲劳磨损
疲劳磨损是发动机在高强度工作中，表层产生疲劳迹象，因为不断重复运行中的动作，接触面所受疲劳值超过应力，出现碎片剥离，并造成发动机表面点蚀。循环阈值不具有固定性，往往也无从预测，通常在超过阈值限度后，这种磨损作用才会显现，疲劳磨损的特殊性正在于此。疲劳磨损并非立竿见影的破坏，而是渐进式的变化，与所服役时间成正比，最后导致所有零部件失去应有效用，即为扩展性疲劳。发动机疲劳情况抵达一定限度后的磨损，则为接触疲劳磨损。滑油系统即是通过不同方式缓解发动机在运行中的部件摩擦，降低磨损危害。
2智能化装配技术发展之路
智能化装配技术包括计算机软件技术、传感器技术等，采用传感系统获取制造系统的实时运行状态信息和数据，通过高速网络实现数据和信息的实时传输、存储和分析，从而提高发动机装配效率和质量。利用智能化装配技术从根源上改变现状，从而提升发动机整体制造水平。航空发动机装配工艺流程如图1所示，发动机部装与总装混合装配新模式如图2所示。从图中可见，发动机装配工艺链长，单元体部件装配呈离散性并行分布，物料配送系统深入单元体组件装配、单元体部装与总装、总装各站位之间的全部装配过程。此外，零件制造质量问题、装配、检测等人员多维度交叉作业现象严重，因此信息数据传递实时性、对装配现场出现问题的快速响应性和物料配送的精准性，都对装配效率的提升至关重要。结合智能化装配技术，通过均衡单元体部件装配与总装装配的生产节拍，利用数字化仿真优化技术，采取单元体离散式并行装配、总装脉动串行装配、辅以智能线内物流协调的“多对一或多对多”混合装配新模式，重点突破装配车间信息管控、物料标识识别、齐套及精准配送等关键技术，实现装配过程的实物流、数据流管理，应用到发动机装配全过程，实现物料库房到装配产线的线外物流、线内物流和智能工艺装备信息数据的深度融合，实时掌握人、机、料、法、环等资源动态管理，改变传统的推动式生产为拉动式生产，解除中国航空发动装配现状的窘境。
3航空发动机智能化装配技术体系构建探索
3.1滑油分析诊断
在对发动机进行机械磨损故障的诊断时，最大的阻碍因素即是发动机无法拆卸，检修工作受限。航空发动机具有较为复杂的构成，磨损故障排查工作量大，而且不易实施。滑油分析就是基于此难题而出现的磨损故障诊断方法。在发动机中有许多设备在运行中为降低磨损程度，需要对其冷却，并进行润滑，滑油系统即是发挥此种作用。滑油的成分与发动机部件磨损情况密切相关，分析其成分，即可对机械磨损情况做出诊断，然后根据诊断结果安排后续的维护检修工作。
3.2智能装备应用技术
发动机装配存在大量对接装配，需采用螺栓连接、大过盈量的轴孔配合等，对拧紧力矩、压装力和位置具有精确控制要求。航空发动机的装配操作步骤多、结构复杂，作业交叉现象严重，传统装配托架无法满足现有发动机多方位、多角度的装配需求；对于传统总装脉动装配需要用行车吊运方式在1个工位装配完成后，到下1个工位继续装配，无法满足脉动生产的节拍需求；对于动力涡轮类相对质量较大零部件的安装，操作人员难以用托举来完成对其进行位姿调整和对接，使之易发生磕碰，损伤产品的风险较高等。针对上述情况，结合发动机结构特点定制化开发智能装备与智能管控系统集成，实现装配过程质量数据的自动采集、分析、决策和追溯。通过智能化装配应用，提高发动机的装配质量和稳定性。当前主要技术研究重点：（1）航空发动机装配紧固件智能拧紧技术；（2）关重件精密配合力位控制精准压装技术；（3）发动机装配支撑多自由度柔性定位技术；（4）基于AGV移载脉动装配输送对接技术；（5）外部管路AR辅助装配技术；（6）人机协作辅助装配技术；（7）基于机器人自动化涂胶技术；（8）基于水平悬挂式脉动装配输送系统。
结语
航空发动机是装备系统的“心脏”，可靠性对其性能的发挥具有举足轻重的作用。本文开展了可靠性评价分析及预测方法探索性研究，期望在航空发动机改进改型等研制中，注重历史数据价值挖掘和融合应用，实现试飞为装备发展服务的目标，促进我国航空发动机可靠性得到令人满意的提升，为装备系统战斗力的形成贡献力量。
参考文献
[1]GJB451A可靠性维修性保障性术语[S].中国人民解放军总装备部，2005.
[2]GJB/Z1391故障模式、影响及危害性分析指南[S].中国人民解放军总装备部，2006.