關(guān)于建設(shè)民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)件/通用小零件數(shù)據(jù)庫(kù)的幾點(diǎn)思考

張寶嶺 高華

【摘 要】采用標(biāo)準(zhǔn)件/通用小零件是民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)在研發(fā)過(guò)程中提高設(shè)計(jì)效率、降低研發(fā)成本和風(fēng)險(xiǎn)以及實(shí)現(xiàn)型號(hào)系列化發(fā)展的重要手段之一。文中給出了關(guān)于民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)件/通用小零件數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)的幾點(diǎn)建議，包括數(shù)據(jù)庫(kù)在多型號(hào)間的通用性、在多參研單位間的共享性、合理限制標(biāo)準(zhǔn)件/通用小零件的材料種類(lèi)和尺寸規(guī)格、采用數(shù)字化和參數(shù)化建模以及注重在航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制過(guò)程中標(biāo)準(zhǔn)件/通用小零件的管理工作等，為民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)件和通用小零件數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)提供參考。

【關(guān)鍵詞】民用空發(fā)動(dòng)機(jī)；標(biāo)準(zhǔn)件；通用小零件；數(shù)據(jù)庫(kù)

中圖分類(lèi)號(hào)： TP391.72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）16-0044-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.16.019

【Abstract】The adoption of standard parts and general small parts is one of the important means to improve the design efficiency， reduce the R&D; cost and risk， and realize the serialization development of the civil aero engine. Some suggestions on the construction of standard parts and general small parts database for civil aviation engine are given in this paper， including commonality between projects， the sharing among the partners， the reasonable restriction of the material type and the size， the digital and parametric modeling and the management of standard parts and general parts adopted in aero-engine development ，which provide reference for the construction of standard parts and general small parts database for civil aero-engines.

【Key words】Civil Aero-engines； Standard Parts； General Small Parts； Database

0 前言

標(biāo)準(zhǔn)件是指其制造符合確定的國(guó)家或工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范的零件，其設(shè)計(jì)、制造和標(biāo)識(shí)有統(tǒng)一的要求。通用小零件是指按圖紙生產(chǎn)滿足設(shè)計(jì)要求的小尺寸零件，如螺栓、螺母、膠圈、密封墊等。如果這些小零件在幾個(gè)部件或者幾個(gè)型號(hào)中都適用，則被稱為通用小零件。通用小零件一般以圖紙或者以企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件的形式存在。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制被譽(yù)為工業(yè)皇冠上的明珠，其研制過(guò)程是一項(xiàng)復(fù)雜的系工程。在民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制過(guò)程中大量采用標(biāo)準(zhǔn)件和通用小零件是減少重復(fù)設(shè)計(jì)、提高設(shè)計(jì)效率、降低研發(fā)成本和風(fēng)險(xiǎn)以及實(shí)現(xiàn)型號(hào)系列化發(fā)展的重要手段之一。經(jīng)驗(yàn)表明，廣泛采用標(biāo)準(zhǔn)件可縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造周期25%～40%[1]。這也是國(guó)際上研制航空發(fā)動(dòng)機(jī)的通用做法，以CFM56-7B為例，標(biāo)準(zhǔn)件/通用小零件約占總零件數(shù)的60%[2]。

1 我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)件/通用小零件數(shù)據(jù)庫(kù)現(xiàn)狀

目前，國(guó)外的航空發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)單位如GE、羅羅和普惠等都有專有的標(biāo)準(zhǔn)件數(shù)據(jù)庫(kù)，并設(shè)置專人對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行管理和維護(hù)。數(shù)據(jù)庫(kù)的存在大大節(jié)省了設(shè)計(jì)人員的選用時(shí)間，對(duì)縮短設(shè)計(jì)周期、提高設(shè)計(jì)效率有很大的幫助[3]。

經(jīng)過(guò)我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)幾代人的努力，“昆侖”發(fā)動(dòng)機(jī)和“太行”發(fā)動(dòng)機(jī)相繼設(shè)計(jì)定型[4]。但是在型號(hào)研制過(guò)程中，標(biāo)準(zhǔn)件/通用小零件的工作并沒(méi)有得到足夠的重視，使標(biāo)準(zhǔn)件/通用小零件工作較主機(jī)落后，沒(méi)有形成專門(mén)支撐航空發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)的、通用的標(biāo)準(zhǔn)件/通用小零件據(jù)庫(kù)。同時(shí)，國(guó)家級(jí)和工業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)件存在著材料標(biāo)準(zhǔn)落后、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不緊湊、系列化程度不高等問(wèn)題。通用小零件存在著圖樣結(jié)構(gòu)型式單一、尺寸規(guī)格和材料選用品種繁多、設(shè)計(jì)技術(shù)要素不統(tǒng)一、同一個(gè)構(gòu)型在不同型號(hào)間重復(fù)編號(hào)等問(wèn)題[2]。綜上所述，目前國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)件/通用小零件尚不能滿足民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制的需求。

2 標(biāo)準(zhǔn)件/通用小零件數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)要點(diǎn)

為支持民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)就必須建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)件/通用小零件數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)在建設(shè)過(guò)程中應(yīng)著重考慮以下幾點(diǎn)。

2.1 數(shù)據(jù)庫(kù)的通用性

為滿足民用航空發(fā)動(dòng)研制的需求，標(biāo)準(zhǔn)件/通用小零件數(shù)據(jù)庫(kù)需打破國(guó)內(nèi)以“型號(hào)為主線”建設(shè)數(shù)據(jù)庫(kù)的習(xí)慣，應(yīng)以實(shí)現(xiàn)“滿足民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品選用需求”為目標(biāo)。由民機(jī)研制單位牽頭建設(shè)通用數(shù)據(jù)庫(kù)（見(jiàn)圖1），為多型號(hào)提供選用數(shù)據(jù)。進(jìn)而提高民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)件和通用小零件整體水平。對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行統(tǒng)一維護(hù)和管理后，可減少各型號(hào)在標(biāo)準(zhǔn)件/通用小零件方面各自為政，管理混亂的問(wèn)題。

2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)的共享性

目前，國(guó)內(nèi)民用大飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的研制都參照了國(guó)際先進(jìn)的管理經(jīng)驗(yàn)，采取了主制造商-供應(yīng)商管理模式。標(biāo)準(zhǔn)件/通用小零件數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)過(guò)程要考慮到這種管理模式對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的要求，要通過(guò)項(xiàng)目協(xié)同平臺(tái)與供應(yīng)商/合作伙伴建立起數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)交互和共享的能力，以實(shí)現(xiàn)與合作伙伴利用協(xié)同平臺(tái)在同一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)件/通小零件檢索、調(diào)用和技術(shù)狀態(tài)管理等工作。

2.3 材料選用的要求

在國(guó)內(nèi)以往航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制過(guò)程中，標(biāo)準(zhǔn)件/通用小零件選材一直存在著選材品過(guò)多，材料較老的問(wèn)題。要想解決這個(gè)問(wèn)題，應(yīng)從以下兩個(gè)方面著手。

首先，在建設(shè)數(shù)據(jù)庫(kù)之初就應(yīng)將標(biāo)準(zhǔn)件/通用小零件的選材至于型號(hào)材料的標(biāo)準(zhǔn)管理體系之下，把標(biāo)準(zhǔn)件/通用小零件的選材與主機(jī)研制需求保持高度一致，對(duì)選材的品種進(jìn)行詳細(xì)要求。比如，限定在高溫部件的標(biāo)準(zhǔn)件/通用小零件以高溫合金材料為主。在低溫部件以不銹鋼的材料為主。如要達(dá)到減重的目的，可有針對(duì)性的選取鈦合金材料為主的材料。

其次，加快數(shù)據(jù)庫(kù)中標(biāo)準(zhǔn)件/通用小零件的新材料、新工藝的研發(fā)可整合內(nèi)外資源，由民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制單位牽頭作為需求方，與供應(yīng)商或者高校合作進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)件/通用小零件的新材料和新工藝的研制工作，形成創(chuàng)新能力。使其研發(fā)步伐可以與主機(jī)研制保持一致，滿足主機(jī)研制的要求。

最后，標(biāo)準(zhǔn)件/通用小零件的材料標(biāo)準(zhǔn)盡可能采用國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)。民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)與軍機(jī)研制的最大區(qū)別就在于要取得型號(hào)合格證即TC證。在取證過(guò)程中，如采用國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)，由于標(biāo)準(zhǔn)可信度將會(huì)更高，將會(huì)更容易獲得局方認(rèn)可，從而減少取證困難。

2.4 規(guī)格尺寸的選用要求

在建設(shè)數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，應(yīng)盡量減少標(biāo)準(zhǔn)件/通用小零件的規(guī)格尺寸，從源頭上減少選用的可能性，進(jìn)而減少后期采購(gòu)等方面的成本。以螺栓為例，應(yīng)盡量都采用直徑為6、8和10的常用規(guī)格螺栓，減少或避免非常規(guī)尺寸螺栓的選用。

當(dāng)然，在選材和規(guī)格尺寸上進(jìn)行了限制，可能與其他方面的需求存在沖突，這就需要具體情況具體分析，進(jìn)行綜合的平衡。例如，是否可將某機(jī)匣的聯(lián)接螺栓在滿足強(qiáng)度的前提下由MJ8和MJ10兩種規(guī)格改為MJ10一種規(guī)格，這就需要在增加重量帶來(lái)的新增成本和減少一種規(guī)格螺栓所帶來(lái)收益之間進(jìn)行平衡。

2.5 數(shù)字化、參數(shù)化建模

民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)在研制過(guò)程中需要借用信息化手段提高設(shè)計(jì)效率。目前，國(guó)內(nèi)多數(shù)航空單位都具備了三維建模、三維轉(zhuǎn)二維出圖的能力。在未來(lái)幾年，具備數(shù)據(jù)源唯一特點(diǎn)的基于模型的定義MBD（Model Based Definition）在國(guó)內(nèi)也將逐步推廣。因此，標(biāo)準(zhǔn)件/通用小零件數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)過(guò)程要考慮到主機(jī)研制的環(huán)境特點(diǎn)，在數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)過(guò)程中要實(shí)現(xiàn)數(shù)字化建模，并統(tǒng)一建模要求和建模要素，減少合作單位之間因建模規(guī)則不統(tǒng)一而帶來(lái)的數(shù)據(jù)傳遞障礙，最終實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)件/通用小零件數(shù)模在多單位和多型號(hào)之間的通用性。

同時(shí)應(yīng)實(shí)現(xiàn)參數(shù)化建模，將拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相同的標(biāo)準(zhǔn)件/通用小零件建設(shè)成為由模型零件和尺寸參數(shù)表構(gòu)成的數(shù)據(jù)集保存在數(shù)據(jù)庫(kù)里，需要時(shí)只需選擇零件模型和一組尺寸參數(shù)，程序就會(huì)根據(jù)用戶的選擇下載零件模型[1]。參數(shù)化建模可大大提高建模效率，也可實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)件/通用小零件的系列化發(fā)展，參數(shù)化建模示意圖見(jiàn)圖3。

3 標(biāo)準(zhǔn)件/通用小零件的管理工作

數(shù)據(jù)庫(kù)的建立和使用僅僅是第一步，后續(xù)應(yīng)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制過(guò)程中應(yīng)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件/通用小零件工作進(jìn)行嚴(yán)格管理。

首先，在項(xiàng)目之初應(yīng)設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)件/通用小零件在型號(hào)中占有比例目標(biāo)，強(qiáng)制項(xiàng)目將該指標(biāo)納入考核，并將指標(biāo)分解到各設(shè)計(jì)單位，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)降低項(xiàng)目研制成本、減少研制風(fēng)險(xiǎn)的目的。

其次，在設(shè)計(jì)過(guò)程中采用動(dòng)態(tài)管理方式，見(jiàn)圖4。定期由抓總單位對(duì)型號(hào)中標(biāo)準(zhǔn)件/通用小零件的使用情況進(jìn)行清理，協(xié)同各參研單位合并尺寸規(guī)格相近、材料相近的標(biāo)準(zhǔn)件/通用小零件，以求減少標(biāo)準(zhǔn)件/通用小零件的種類(lèi)。

最后，建議由主制造商負(fù)責(zé)統(tǒng)一采購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)件/通用小零件。目前國(guó)內(nèi)航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制或者批生產(chǎn)后，標(biāo)準(zhǔn)件/通用小零件是通常由幾個(gè)主機(jī)制造廠根據(jù)各承擔(dān)的生產(chǎn)任務(wù)下訂單，各廠之間獨(dú)立采購(gòu)導(dǎo)致采購(gòu)量較少，使單機(jī)成本上升。同時(shí)供應(yīng)商分散管理存在生產(chǎn)質(zhì)量難以把控等問(wèn)題，現(xiàn)在可通過(guò)統(tǒng)一采購(gòu)解決上述問(wèn)題。

4 小結(jié)

目前，標(biāo)準(zhǔn)件/通用小零件的水平是影響我國(guó)民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制的一個(gè)重要因素。本文提出了建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)件/通用小零件數(shù)據(jù)庫(kù)幾點(diǎn)建議。另外針對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的標(biāo)準(zhǔn)件/通用小零件的材料和規(guī)格選用以及管理方面提出了建議，為民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)件和通用小零件數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)提供參考。

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