航空發(fā)動(dòng)機(jī)外廓掃描技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化與智能化發(fā)展

Standardized and Intelligent Development of Aero-engine External Profile Scanning Technology

LIU Xiao-hui (China Aviation Development Power Co.， Ltd.)

Abstract：Inordertoeffectivelyimprovetheaccuracyandefficiencyofaeroengineprofiledetectionitisimportant to explore and apply standardized and intelligent scanning technology.With the rapid development of computer technology， image processing technology and sensor technology， non-contact scanning technology has gradually become the mainstream trend in the industry. Compared with other scanning technologies， non-contact scanning technologycan quickly and accuratelyobtain the3D data information oftheengineprofile，laying a solidfoundation for the subsequent analysis and processing work.The advancement ofnon-contact scanning technology notonly greatly promotes theinnovation of the manufacturing processof aircraft engines，butalso provides aneffcient and accurate solution for future maintenance work.

Keywords： aero engine， profile scanning technology， standardized， intelligent

0 引言

航空發(fā)動(dòng)機(jī)作為飛機(jī)的心臟，其性能的穩(wěn)定性和可靠性直接關(guān)系到飛行安全，因此，對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能的要求日益提高。傳統(tǒng)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)外廓檢測(cè)方法主要依賴于手工測(cè)量和機(jī)械接觸式測(cè)量，這些方法耗時(shí)耗力，精度和效率難以滿足現(xiàn)代航空工業(yè)的需求。為了突破這一技術(shù)瓶頸，非接觸式的掃描技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。非接觸式的掃描技術(shù)應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)外廓檢測(cè)，提高了航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)了發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的進(jìn)步。

1航空發(fā)動(dòng)機(jī)外廓掃描技術(shù)發(fā)展

3 航空發(fā)動(dòng)機(jī)外廓掃描技術(shù)智能化應(yīng)用

航空發(fā)動(dòng)機(jī)外廓掃描技術(shù)的發(fā)展展示了測(cè)量技術(shù)的進(jìn)步，并實(shí)現(xiàn)了航空工業(yè)從傳統(tǒng)制造向智能制造的轉(zhuǎn)變。該技術(shù)起源于20世紀(jì)初，當(dāng)時(shí)主要依靠手工和簡(jiǎn)單機(jī)械進(jìn)行制造和檢測(cè)。隨著性能要求的提高，傳統(tǒng)方法已無法滿足精度和效率，因此掃描技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并成為制造和維護(hù)的關(guān)鍵技術(shù)。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）和計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）的引I入是技術(shù)發(fā)展中的重要步驟，極大提升掃描系統(tǒng)的自動(dòng)化水平和精確度。激光掃描技術(shù)的出現(xiàn)進(jìn)一步提高了精度和速度，成為現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)外廓掃描的主流。現(xiàn)代掃描系統(tǒng)能提供高精度的三維數(shù)據(jù)，并通過軟件進(jìn)行分析處理，支持發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)優(yōu)化和故障診斷。未來，人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的融合將使掃描系統(tǒng)更加智能化，完成更復(fù)雜的任務(wù)，推動(dòng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造和維護(hù)技術(shù)的發(fā)展

2 航空發(fā)動(dòng)機(jī)外廓掃描技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化要求

精度和重復(fù)性是航空發(fā)動(dòng)機(jī)外廓掃描技術(shù)的關(guān)鍵，精度和重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到要求才能確保航空發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和安全。這包括測(cè)量準(zhǔn)確性及不同條件下的結(jié)果一致性，避免產(chǎn)生尺寸誤差風(fēng)險(xiǎn)。國(guó)際航空質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)組織為此制定了嚴(yán)格規(guī)定，要求部件尺寸在公差范圍內(nèi)。掃描設(shè)備須具備高分辨率和穩(wěn)定性，工程師使用精密校準(zhǔn)工具并按照標(biāo)準(zhǔn)程序確保數(shù)據(jù)結(jié)果一致性。另一方面，數(shù)據(jù)格式和接口的標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)于外廓掃描技術(shù)的廣泛應(yīng)用至關(guān)重要。統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式和標(biāo)準(zhǔn)化接口促進(jìn)不同設(shè)備和系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)兼容性和交換，提高工作效率，為數(shù)據(jù)分析和處理奠定基礎(chǔ)。采用通用數(shù)據(jù)交換格式如STEP或IGES，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在不同CAD和CAM系統(tǒng)間無縫傳輸，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)和制造流程。標(biāo)準(zhǔn)化措施減少數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤和信息丟失，保證數(shù)據(jù)完整性和準(zhǔn)確性，促進(jìn)不同制造商和供應(yīng)商間的高效協(xié)作，提升行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力

3.1自動(dòng)化數(shù)據(jù)處理

在航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造領(lǐng)域，智能化技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)成為推動(dòng)行業(yè)進(jìn)步的關(guān)鍵力量。特別是在外廓掃描數(shù)據(jù)的處理方面，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用使數(shù)據(jù)處理變得更加高效和準(zhǔn)確。通過自動(dòng)化數(shù)據(jù)處理，工程師可以迅速識(shí)別并校正測(cè)量中的偏差，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。此過程不再需要繁瑣的手動(dòng)校對(duì)，有效提高工作效率。智能化的數(shù)據(jù)分析工具能提供實(shí)時(shí)反饋，幫助工程師及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)過程，優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量。利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法系統(tǒng)可以自動(dòng)識(shí)別掃描數(shù)據(jù)中的異常模式，從而預(yù)警潛在的制造問題。這種智能化的預(yù)警機(jī)制保證每一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)都能達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

3.2機(jī)器視覺與圖像識(shí)別技術(shù)

機(jī)器視覺和圖像識(shí)別技術(shù)在外廓掃描中的應(yīng)用，極大地提升了檢測(cè)的自動(dòng)化水平，為航空發(fā)動(dòng)機(jī)的制造和維護(hù)帶來了革命性的變化。這些技術(shù)可快速識(shí)別發(fā)動(dòng)機(jī)部件的幾何特征，自動(dòng)進(jìn)行尺寸測(cè)量和缺陷檢測(cè)，極大地縮短檢測(cè)時(shí)間并提高了檢測(cè)精度。借助激光跟蹤儀，機(jī)器視覺和圖像識(shí)別技術(shù)能夠提高工作效率，還為外廓掃描帶來前所未有的精確度。利用高分辨率相機(jī)和先進(jìn)的圖像處理算法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片微小裂紋的精確檢測(cè)，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的安全性和可靠性，保證飛行的安全3。技術(shù)應(yīng)用還減少了對(duì)人工操作的依賴，降低人為錯(cuò)誤的可能性，進(jìn)一步提升整個(gè)生產(chǎn)流程的質(zhì)量控制水平。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)器視覺和圖像識(shí)別技術(shù)在外廓掃描中的應(yīng)用前景將更加廣闊，其將在提高生產(chǎn)效率和保障產(chǎn)品質(zhì)量方面發(fā)揮更加重要的作用，如圖1所示。

在航空行業(yè)，細(xì)節(jié)關(guān)乎飛行安全與效率。手工檢測(cè)方法耗時(shí)且易受人為影響，導(dǎo)致結(jié)果不一致。工程師可使用機(jī)器視覺和圖像識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)24小時(shí)不間斷、高精度的檢測(cè)，通過算法分析識(shí)別影響性能的微小缺陷，為航空發(fā)動(dòng)機(jī)的制造和維護(hù)增質(zhì)提效。

3.3人工智能與機(jī)器學(xué)習(xí)

在航空發(fā)動(dòng)機(jī)外廓掃描領(lǐng)域，人工智能技術(shù)的應(yīng)用主要集中在圖像識(shí)別和數(shù)據(jù)處理這兩個(gè)方面。通過運(yùn)用深度學(xué)習(xí)計(jì)算系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)部件，包括復(fù)雜的和難以察覺的部分。隨后系統(tǒng)對(duì)掃描得到的圖像進(jìn)行深入分析，發(fā)現(xiàn)那些潛在的缺陷或磨損情況，這些發(fā)現(xiàn)對(duì)于保證發(fā)動(dòng)機(jī)的安全運(yùn)行至關(guān)重要。機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)維護(hù)方面也發(fā)揮著重要作用。通過分析和學(xué)習(xí)大量的歷史數(shù)據(jù)訓(xùn)練出能預(yù)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)維護(hù)周期和故障概率的模型。這種預(yù)測(cè)能力對(duì)航空公司的運(yùn)營(yíng)效率和成本控制具有深遠(yuǎn)影響，可以幫助航空公司提前規(guī)劃維護(hù)工作，縮短意外停機(jī)時(shí)間，從而提高整體的運(yùn)營(yíng)效率。

3.4遠(yuǎn)程監(jiān)控與診斷

隨著科技的持續(xù)發(fā)展和創(chuàng)新，遠(yuǎn)程監(jiān)控與診斷系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到能夠?qū)崟r(shí)地收集和分析發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)的水平。遠(yuǎn)程監(jiān)控與診斷系統(tǒng)通常由傳感器網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)傳輸模塊以及后端處理軟件三大部分構(gòu)成。傳感器網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度、壓力、振動(dòng)等關(guān)鍵參數(shù)，確保能夠捕捉任何可能影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能的細(xì)微變化；數(shù)據(jù)傳輸模塊則確保這些關(guān)鍵數(shù)據(jù)能夠安全、迅速地傳送到地面控制中心，以便進(jìn)行進(jìn)一步的分析和處理；而后端處理軟件則運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行深人分析，預(yù)測(cè)潛在的故障和性能下降趨勢(shì)，從而為維護(hù)人員提供及時(shí)的預(yù)警。在實(shí)際應(yīng)用中，遠(yuǎn)程監(jiān)控與診斷系統(tǒng)還能夠與其他飛機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互和共享，實(shí)現(xiàn)更為全面和深入的健康管理。例如，通過與飛機(jī)的燃油管理系統(tǒng)、飛行控制系統(tǒng)等其他關(guān)鍵系統(tǒng)的數(shù)據(jù)融合，可以更準(zhǔn)確地評(píng)估發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，并在必要時(shí)進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。為進(jìn)一步提高診斷的準(zhǔn)確性和效率，現(xiàn)代遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)還融人了人工智能技術(shù)，例如，深度學(xué)習(xí)和模式識(shí)別。這些技術(shù)能夠從海量的數(shù)據(jù)中識(shí)別復(fù)雜的故障模式，并對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的健康狀況進(jìn)行更為精準(zhǔn)地評(píng)估。

4結(jié)語(yǔ)

外廓掃描技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化和智能化是航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造和維護(hù)領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，未來的外廓掃描技術(shù)將更加精確、高效和智能。通過不斷的技術(shù)創(chuàng)新和標(biāo)準(zhǔn)制定，可以有效提升航空發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量控制水平，保障飛行安全，推動(dòng)航空工業(yè)的持續(xù)進(jìn)步。

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作者簡(jiǎn)介

劉曉慧，碩士研究生，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)楹娇瞻l(fā)動(dòng)機(jī)外廓掃描技術(shù)。

（責(zé)任編輯：劉憲銀）