航空發(fā)動(dòng)機(jī)損傷葉片再制造修復(fù)方法與實(shí)現(xiàn)

李函珂 成都市玉林中學(xué)（芳草校區(qū)）

前言：航天發(fā)動(dòng)機(jī)可以說(shuō)是航天飛機(jī)的心臟。其性能與實(shí)際應(yīng)用的可靠性在很大程度之上決定了整個(gè)航天系統(tǒng)的穩(wěn)定性。而發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片作為內(nèi)部的重要組成部分，更是被提出了更高的要求。而航空航天機(jī)械也是通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片對(duì)空氣的擠壓而最終獲得強(qiáng)而有力的推動(dòng)能力。在任何一個(gè)航空航天機(jī)械當(dāng)中都存在著上百個(gè)葉片元件，無(wú)論是哪一個(gè)發(fā)生故障都會(huì)對(duì)整個(gè)機(jī)械的性能與運(yùn)行產(chǎn)生影響，嚴(yán)重的后果很可能直接造成人員的損傷。所以，對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)損傷葉片再制造修復(fù)的方法與實(shí)現(xiàn)研究有著鮮明的現(xiàn)實(shí)意義。

1 航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片再制造的基本修復(fù)流程

葉片的“重生”制造流程我們大致可以將其列舉為四個(gè)環(huán)：第一、修復(fù)前的檢測(cè)；第二、葉片修復(fù)的數(shù)字化模型建立；第三、葉片的集成以及再制造環(huán)；第四、修復(fù)后的質(zhì)量檢測(cè)。其中修復(fù)前的檢測(cè)部分，將會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片具體損傷情況與損傷的厲害程度進(jìn)行檢測(cè)與了解，并根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)維修手冊(cè)當(dāng)中的相關(guān)規(guī)定，對(duì)損傷葉片的可修復(fù)程度進(jìn)行系統(tǒng)性的評(píng)估。葉片修復(fù)的數(shù)字化模型建立環(huán)節(jié)可以說(shuō)是整個(gè)葉片修讀系統(tǒng)的核心所在。在這一環(huán)節(jié)當(dāng)中，首先將會(huì)對(duì)損傷葉片的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行初步獲?。唤又鴮?huì)對(duì)獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的預(yù)處理，而在預(yù)處理的基礎(chǔ)之上，我們又會(huì)建立一個(gè)葉片截面曲線簇；然后會(huì)通過(guò)相關(guān)的計(jì)算機(jī)技術(shù)模擬出葉片經(jīng)過(guò)修復(fù)之后的模型；最后利用修復(fù)加工技術(shù)，對(duì)損傷的葉片進(jìn)行修復(fù)處理與打磨，這樣變可以得到修復(fù)葉片。在修復(fù)后的質(zhì)量檢測(cè)環(huán)節(jié)當(dāng)中，將會(huì)測(cè)定葉片在被修復(fù)之后的幾何尺寸，并且將得到的數(shù)據(jù)與維修手冊(cè)當(dāng)中的規(guī)定數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，得出加工誤差數(shù)據(jù)[1]。

2 典型失效特征分析和可修復(fù)性評(píng)估

航空機(jī)械的葉片時(shí)常工作在實(shí)高壓氣流、高溫燃?xì)狻⒏哳l振動(dòng)等惡劣條件之下，這樣就會(huì)導(dǎo)致壓氣機(jī)的葉片尖端部位時(shí)常會(huì)出現(xiàn)磨損，或是導(dǎo)致整個(gè)葉片發(fā)生斷裂。而長(zhǎng)時(shí)間工作在高溫高壓的環(huán)境之下，也是葉片技術(shù)極易出現(xiàn)裂痕的主要原因。

機(jī)械損傷葉片的可修復(fù)性檢測(cè)流程大致可以總結(jié)為以下幾個(gè)環(huán)節(jié)：第一個(gè)環(huán)節(jié)是需要確定損傷葉片的種類，這一部分通過(guò)眼睛觀察就可以得出結(jié)論，并且還可以得出損傷葉片的損傷類型，這樣就可以分析出葉片的失效特征。第二個(gè)環(huán)節(jié)需要查看修理手冊(cè)當(dāng)中的可修復(fù)容差數(shù)值，將其與實(shí)際的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，查證葉片是否仍然具有修復(fù)價(jià)值。第三個(gè)環(huán)節(jié)，確定了葉片是否具有修復(fù)價(jià)值之后，對(duì)可修復(fù)的葉片進(jìn)行手工記錄，記錄其損傷的位置，以便與非損傷位置進(jìn)行區(qū)分。如果在一個(gè)葉片當(dāng)中存在多種類型的損傷，則應(yīng)該對(duì)其依次進(jìn)行記錄[2]。

3 點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取和預(yù)處理

3.1 點(diǎn)云數(shù)據(jù)的獲取

一般來(lái)說(shuō)，葉片的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取方法有兩大種：第一種是接觸測(cè)量方法；第二種是非接觸測(cè)量方法。接觸式的測(cè)量方法是利用測(cè)量機(jī)進(jìn)行測(cè)量，雖然這種方法的精度較高，但是其檢測(cè)效率并不高，所以并不適合葉片點(diǎn)云數(shù)據(jù)的獲取。非接觸式的測(cè)量方法將會(huì)利用激光掃描儀來(lái)進(jìn)行點(diǎn)云數(shù)據(jù)的獲取，這種方法可以快速的測(cè)得點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并且其在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中并不會(huì)受到物體結(jié)構(gòu)與形狀的影響，所以這種方法擁有廣泛推廣及實(shí)際應(yīng)用的價(jià)值[3]。

3.2 點(diǎn)云數(shù)據(jù)的去噪精簡(jiǎn)

一方面，現(xiàn)階段的三維掃描一起雖然已經(jīng)具備了很高的精度，但是在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中仍然難免受到外界環(huán)境因素的影響，所以需要在測(cè)量的過(guò)程當(dāng)中進(jìn)行去噪精簡(jiǎn)。另一方面，因?yàn)槿S測(cè)量技術(shù)可以快速獲取大量的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，所以，如果在此基礎(chǔ)之上直接進(jìn)行建模，那么將會(huì)影響點(diǎn)云數(shù)據(jù)的最終處理效率，同時(shí)也會(huì)影響建模的精度。因此，采用曲面特征保持的點(diǎn)云精簡(jiǎn)方法[4]。

結(jié)束語(yǔ)：綜上所述，航空發(fā)動(dòng)機(jī)損傷葉片再制造修復(fù)方法需要多種技術(shù)結(jié)合。本文立足于再制造修復(fù)方法的基本原理，對(duì)其應(yīng)用到部分技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹，并且以航空發(fā)動(dòng)機(jī)損傷葉片為主要研究的對(duì)象，提出了再制造修復(fù)方法的基本流程，簡(jiǎn)明扼要的確立了一套修正方案。而未來(lái)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)損傷葉片研究應(yīng)該從激光銑削工藝、材料特性以及氣動(dòng)性能三個(gè)方面進(jìn)行研究，從整體上提升葉片的修復(fù)精度。

[1]王浩，王立文，王濤，丁華鵬.航空發(fā)動(dòng)機(jī)損傷葉片再制造修復(fù)方法與實(shí)現(xiàn)[J].航空學(xué)報(bào)，2016，03:1036-1048.

[2]王浩，趙世偉，王立文，王濤，丁華鵬，陳董燕.離心壓縮機(jī)受損葉輪再制造方法[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2016，05:407-412.

[3]張偉，郭永明，陳永雄.熱噴涂技術(shù)在產(chǎn)品再制造領(lǐng)域的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)[J].中國(guó)表面工程，2011，06:1-10.

[4]陳俐潔，唐民鋒.基于工時(shí)定額管理的航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵零部件再制造作業(yè)效能優(yōu)化[J].長(zhǎng)沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2015，02:37-40.