航空发动机导管加工设备与精度保障研究

李吉鹏 王晓坤 陈丽佳

摘要：航空发动机是飞机的动力核心，其工作的稳定性直接影响着飞机运行的安全性和可靠性。毋庸置疑，航空技术的核心是发动机，而导管作为航空发动机制造过程中必不可缺的部分，需重点关注其加工过程。这是由于航空发动机导管加工设备精度的高低对发动机导管的工作有着重要影响，对航空发动机导管加工、处理不当，在飞机飞行过程，极有可能造成发动机管道损坏，威胁机身、工作人员及乘客的安全。因此，必须加强对航空发动机导管加工设备精度的研究，尽可能提高发动机导管加工设备加工过程中的精度，进而，为飞机的安全飞行保驾护航。

关键词：航空发动机;导管;加工设备;精度

1航空发动机导管故障分析

1.1腐蚀和外力作用导致的航空发动机液压导管破裂

航空发动机液压导管工况条件恶劣，航空发动机液压导管外壁极易沾染水、油、尘土等的杂质，这些杂质附着在航空发动机液压导管管壁外侧并破化管壁保护层造成航空发动机液压导管外侧管壁的腐蚀，造成航空发动机液压导管强度下降，从而导致航空发动机液压导管在内外压力的作用下而产生破裂。航空发动机液压导管内部腐蚀主要来自于油液中所混有的空气，空气的存在将导致航空发动机液压导管内部发生腐蚀并影响航空发动机液压导管的强度。

1.2航空发动机液压导管工作中所受到的弯曲振动

航空发动机工况条件较差，其工作过程中受飞机机体、外界环境以及导管中液体流动冲击等的影响导致航空发动机液压导管产生非线性振动。航空发动机液压导管在振动的作用下将产生反复的弯曲作用并在其弯曲横截面上产生非周期性的拉伸和压缩应力，航空发动机液压导管在拉伸、压缩应力的反复作用下将会导致航空发动机液压导管产生疲劳断裂。总体来说航空发动机液压导管的振动源主要来自两个方面：（1）航空发动机液压导管受周边附件、部件的影响产生联动振动，这一振动是周期性的。（2）管内流动液体流动所产生的压迫力。由于导管弯曲，在不同截面所产生力的方向是不同的，以导管折弯两端为例，分别在两端取截面并以这两截面所产生的力进行分析，这两截面在流过导管液压油压力的作用下将产生一个垂直于导管轴线的合力，在液压油的作用下将会对导管产生周期或非周期的作用力。

1.3航空发动机液压导管破裂

航空发动机液压导管破裂可归因于以下三点：首先，是由于航空发动机液压导管工作中受到弯曲振动。航空发动机工作环境复杂，发动机液压导管容易受到飞行机体、外界环境以及液体流动的冲击，进而导致液压导管发生非线性振动，在振动过程中，液压导管受到重复压缩、拉伸应力的影响，长此以往，会发生疲劳性断裂。其次，由于航空发动机液压导管中的液压油在飞行过程中处于脉动状态，进而导致液压导管处于径向振动中。当航空发动机液压导管的径向振动超过一定限度时，发动机的液压导管就会出现纵向的疲劳裂纹，尤其是在液压导管弯曲程度较大的位置，裂纹更容易向外扩展，加快发动机液压导管的断裂。最后，由于腐蚀和外力作用导致航空发动机液压导管破裂。航空发动机液压导管工作时，导管的外壁容易与外界中的油渍、灰尘、水污染物等接触，这些污染物长期附着在航空发动机液压导管的外侧管壁，容易导致其受到腐蚀，长此以往，导致发动机液压导管的强度下降，加之在飞行过程中受外部压力的影响，发动机液压导管又遭受外部机械损伤，腐蚀与机械损伤共同“发力”，导致航空发动机液压导管更加容易发生破裂，因此，对发动机液压导管进行定期的维护、保养至关重要。

2航空发动机典型零件加工技术及装备探讨

2.1零件涂装技术控制与质量检查细节介绍

根据零件的尺寸选择合适的精铣端面槽，使用精密镗床加工出镗精密孔，并且对发动机典型零件的孔径进行检查。技术人员可以采用三坐标测量机等精密仪器，对零件的尺寸加工进行检查。使用在线测量的方式，及时地发现零件加工中存在的问题，将加工半成品的零件运送到车铣复合加工中心进行处理。半成品的航空发动机零件通常需要加装土层，根据不同零件的应用特点，选择不同的涂层进行加工。TiN类的发动机零件为金黄色，它的硬度最低，为1800～2300HV之間，此种典型零件符合低速下的通用涂装的技术要求，此类零件加装涂层一般为CVD/PVD类的涂层。

2.2核心零部件建工与刀具装备的选择分析

发动机缸盖的主要加工内容为进气门座圈/导管切削和上平面螺纹攻丝加工，技术人员应该选择合适的刀具材料装备。在加工技术应用中，技术人员应该合理控制每齿进给量和每转进给量，根据切削零件的进给量选择合适的切削速度。在主轴转速控制中，技术人员还应该考虑到加工余量和耐用度的问题，提升典型零件的抗弯强度和断裂韧度。航空发动机的凸轮轴是一种重要零件，它一般使用HT250型号的材料进行加工，其抗拉强度为250MIN/MPa，它的硬度和抗拉强度承受力都比较低，在高温和高压的状态下很容易发生变形，其硬度为170～241HBS之间，航空发动机凸轮轴的材料力学性能有严格标准，其伸长率不能小于0.5%，冲击韧度不小于10～110kJ/㎡，导热系数不小于0.580W/cm-k。

3航空发动机导管加工设备精度保障思考

3.1结合工作环境选择加工设备

由于航天发动机导管加工设备工作环境、电压、加工导管管径等方面的不同，因此，在导管加工时，首先，需结合各个发动机导管加工设备的工作条件进行选择。例如，在进行发动机导管接头加工时，需根据发动机导管的加工要求选择合适型号，如果是对0.25″～0.625″的钛合金导管进行加工，并且设备的重量越小越好，这时，应该选择7776SS半自动型单头桌面型导管接头内胀压接成型机;如果要对0.625″～0.5″之间的铝合金发动机导管进行加工，同时还需加工设备具有紧急停机控制和过载保护的功能，此时，应选择7777LS半自动单头型导管接头内胀压接成型机。这样便能最大限度地减少因环境、加工条件造成的加工设备误差。

3.2合理分析导管材料

航空发动机的导管材料多使用复合型材料，为了尽可能的减少复合型材料对发动机导管加工设备精度的影响，可在发动机导管切割、弯曲等过程中加入特定的原材料，方便加工设备进行加工。例如，在发动机导管的切割中加入钨能够适当地提高导管在常温或高温下的强度，添加钼能够让导管的强度和韧性有所加强，在导管弯曲加工设备加工过程中，不易发生断裂。同时，工作人员还应观察导管导热系数的变化，不能盲目向导管添加元素，加工设备使用过程中，还需结合实际情况分析导管冲击韧性和抗拉强度等方面的问题，避免因他因影响造成加工设备的精度变低。

结语

我们要以加快新一代信息技术与航空发动机制造业融合为主线，推进智能制造。以满足国防建设对重大技术装备需求为目标，强化航空发动机产业基础能力建设，促进航空发动机加工技术不断提升。

参考文献

[1]吉时雨.航空发动机液压导管破裂故障分析与防控[J].科技创新与应用，2019（21）：116-117.