航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)淺析

劉金華

石家莊海山實(shí)業(yè)發(fā)展總公司 河北石家莊 050000

國內(nèi)外出現(xiàn)的機(jī)械系統(tǒng)問題主要是設(shè)計(jì)、制造、裝配、使用和試驗(yàn)方面。國內(nèi)機(jī)械系統(tǒng)問題的主要原因是接觸后磨損易發(fā)、零部件數(shù)量多結(jié)構(gòu)復(fù)雜；制造和設(shè)計(jì)水平低、進(jìn)行試驗(yàn)的方法落后等；國內(nèi)的技術(shù)環(huán)境給予的重視程度和投資力度都不高等因素的共同影響。所以要機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)行順暢，必須對(duì)管理、加工、試驗(yàn)等相關(guān)工作人員進(jìn)行專業(yè)能力的培養(yǎng)。

1 航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械加工改進(jìn)

1.1 優(yōu)化整合航空發(fā)動(dòng)機(jī)工序信息資源

在航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械加工中，航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)件加工工序信息資源是重要的參考依據(jù)，需要在工序圖中標(biāo)明機(jī)件號(hào)碼和信息資料，這樣在后續(xù)加工中可以明確標(biāo)示機(jī)件加工尺寸要求，確定刀片和刀柄的編號(hào)和位置。同時(shí)，將刀具的相關(guān)信息納入到航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械加工工藝規(guī)程中，對(duì)加工工藝文件有效管理。此外，依托于現(xiàn)代化技術(shù)構(gòu)建基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，其中包括工藝參數(shù)庫、裝備庫、切削機(jī)床和零件庫等，對(duì)加工全過程控制的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)信息資源傳輸和共享[1]。

1.2 加工工藝優(yōu)化

在航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械加工過程中，應(yīng)該對(duì)現(xiàn)有的加工工藝進(jìn)一步創(chuàng)新和完善，引進(jìn)質(zhì)量高的工藝模板，促使機(jī)械加工構(gòu)成逐漸規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，切實(shí)提升加工效率和質(zhì)量。相較于普通加工工藝而言，航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械加工工藝流程更為復(fù)雜，技術(shù)要求更高，如果借助專門的工藝模板支持，可以有效降低工藝規(guī)程難度，更好的滿足機(jī)械加工要求。但是，在這個(gè)過程中需要注重由職工以分類存儲(chǔ)在資源庫中，這樣在后續(xù)使用中可以快速檢索獲取，滿足加工設(shè)計(jì)需要。

2 航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)分析

2.1 密封系統(tǒng)技術(shù)

密封技術(shù)主要使用在軍、民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)上，在二十世紀(jì)七八十年代的美國研發(fā)了多項(xiàng)密封技術(shù)，如刷密封、反轉(zhuǎn)氣膜密封、石墨機(jī)械密封、氣密封等。航空技術(shù)飛速發(fā)展，新一代的航空發(fā)動(dòng)機(jī)面臨新的技術(shù)挑戰(zhàn)，航空技術(shù)結(jié)合密封技術(shù)和潤滑發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，使用不同的密封件使配對(duì)最優(yōu)化。對(duì)于高難度的項(xiàng)目研究一般是航空領(lǐng)域的專家與其他領(lǐng)域的專家從航空領(lǐng)域開始，有成果后再移植到其他領(lǐng)域的同時(shí)也會(huì)借鑒其他領(lǐng)域的技術(shù)。汽車行業(yè)的傳動(dòng)與密封性技術(shù)就是通過此方法研制的。在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展過程中，發(fā)現(xiàn)使用接觸式氣路密封技術(shù)讓發(fā)動(dòng)機(jī)的效率大大提升，同時(shí)發(fā)現(xiàn)使用廣推式密封亦可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能。在研究密封技術(shù)的過程中，結(jié)合密封和潤滑以及發(fā)動(dòng)機(jī)空氣系統(tǒng)，讓密封設(shè)計(jì)更為合理，并且效果更好[2]。

2.2 自動(dòng)平衡

自動(dòng)平衡裝置按照控制原理和控制方式可分為被動(dòng)式和主動(dòng)式自動(dòng)平衡裝置。被動(dòng)式自動(dòng)平衡用于超過1階臨界的工作環(huán)境，依靠系統(tǒng)過臨界后的自動(dòng)定心特性來驅(qū)動(dòng)平衡質(zhì)量，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上不適用。主動(dòng)式自動(dòng)平衡裝置分三類：第一類是作用力式自動(dòng)平衡技術(shù)，通過施加外力進(jìn)行直接平衡的主動(dòng)控制技術(shù)，如電磁軸承。其優(yōu)點(diǎn)是通過對(duì)旋轉(zhuǎn)主軸施加可變的徑向力，能迅速抑制整機(jī)振動(dòng)，包括同頻及倍頻振動(dòng)。該類方式的局限性是一旦斷電，平衡能力即喪失，重新上電需要再次執(zhí)行平衡過程。此外，電磁軸承的不平衡激勵(lì)力通過軸承支架傳遞到底座上，不能消除不平衡產(chǎn)生的根本原因，不適用于以薄壁結(jié)構(gòu)為主的發(fā)動(dòng)機(jī)。第二類是通過噴涂、注／排液等方式來改變轉(zhuǎn)子質(zhì)量抑制不平衡振動(dòng)，其配套裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜且龐大，不適用發(fā)動(dòng)機(jī)的飛行環(huán)境。第三類是通過預(yù)裝的配重塊實(shí)時(shí)調(diào)整轉(zhuǎn)子系統(tǒng)質(zhì)心位置，使之重回旋轉(zhuǎn)中心來消除不平衡振動(dòng)。該類方法中以變質(zhì)量分布式自動(dòng)平衡的研究最為普遍，即不改變整體轉(zhuǎn)子質(zhì)量而是通過在線移動(dòng)內(nèi)部的質(zhì)量塊或者液體所在位置來實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子質(zhì)量再分布，從根本上抑制了不平衡振動(dòng)的源頭。

2.3 傳動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)

傳動(dòng)系統(tǒng)是給發(fā)動(dòng)機(jī)附件系統(tǒng)提供動(dòng)力的設(shè)備，亦是國外航空發(fā)動(dòng)機(jī)研究的主要方面。目前，人們對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的研究進(jìn)一步重視，國外在研究過程中發(fā)現(xiàn)傳動(dòng)系統(tǒng)必須采用計(jì)算機(jī)分析技術(shù)，根據(jù)分析處理的結(jié)果設(shè)計(jì)，才可以降低系統(tǒng)出現(xiàn)的噪音。同時(shí)，滿足發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)高速、載重與減小傳動(dòng)系統(tǒng)的體積和質(zhì)量，同時(shí)延長壽命和可靠性，減少成本、增大經(jīng)濟(jì)可承受性。另外，在附件的設(shè)計(jì)上要用到集成電路的原理將附件整合成一個(gè)整體。這樣對(duì)附件的使用量減少，并簡化了機(jī)匣的結(jié)構(gòu)，讓系統(tǒng)減輕減重。我國在傳遞系統(tǒng)的研究上與國外已經(jīng)建立了完整的計(jì)算機(jī)分析系統(tǒng)和高效的性能試驗(yàn)技術(shù)，其差距還很遠(yuǎn)。這些差距表現(xiàn)在將各個(gè)部件的受力、變形對(duì)其自身和部件作用影響綜合考慮的計(jì)算機(jī)仿真與附近集成方面。這些差距的存在使國內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)體積和體重都非常龐大，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)作產(chǎn)生影響。我國慢慢開始重視這類問題也開發(fā)了相關(guān)的軟件，為國內(nèi)傳遞系統(tǒng)的發(fā)展帶來了很大助力[3]。

3 結(jié)語

在航空發(fā)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中要注意許多問題，因?yàn)槠錂C(jī)械系統(tǒng)的零部件數(shù)量眾多，設(shè)計(jì)的專業(yè)知識(shí)技術(shù)復(fù)雜，不是一篇文章能說清的。技術(shù)人員要在設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)上注重積累，認(rèn)真分析數(shù)據(jù)，看重基礎(chǔ)研究，不斷總結(jié)系統(tǒng)要點(diǎn)，提升整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水平，同時(shí)積極開展國際交流活動(dòng)，與國外專業(yè)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)方面人員進(jìn)行技術(shù)交流合作。