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民用航空发动机维修管理及其先进技术

民用航空发动机维修管理及其先进技术

点击数:7874 次   录入时间:03-04 11:42:34   整理:http://www.55dianzi.com   机床

  中国航空运输业的持续快速发展带动航空维修市场的持续快速增长,巨大的市场吸引着来自世界的目光,同时也在很大程度上激发了国内民航维修企业扩展维修能力,以及国内航空工业界进入民用航空维修的积极性。发动机的维修,正是其中一个具有重要战略意义且蕴藏着惊人经济效益的领域。目前国内的民航发动机维修,主要是CFM56系列、PW4000、RB211和V2500。不可否认,我们已经有一些跻身世界先进行列的企业和能力,但总体来看仍处于起步阶段:维修产量和效率低,核心技术能力不足,关键部件修理仍然需要向国外外包,高精尖设备只能从国外采购。正因如此,这也是一个值得关注值得奋斗、大有作为的领域。相信通过战略的眼光系统的规划、先进的技术与管理、民航维修企业和航空工业界以及设备制造业密切合作,我们必将向着民用航空发动机维修领域国际最高水平稳步迈进。
  发动机维修靠的是先进的技术与管理,为了确保发动机维修的高质量和高效率,提升企业的竞争力,新成立的维修企业会尽量采用最先进的工艺和设备,而业内的资深企业会自发地对已有的维修工艺进行评估改进,力图跟上技术发展的潮流。在新加坡的一些发动机零部件维修公司,在3~4年的时间,维修流程就全部实现了自动化的升级,与之相应的是维修量的几何增长,尽管也有一些企业长期停滞不前逐步走向萎缩关闭,但仍让人深切地感受到技术革新给企业带来的蓬勃生机。

  发动机维修实际应用的先进技术

  1 先进发动机分解/装配和试车技术
  发动机大修的第一步就是发动机的彻底分解,国外MRO周期的平均标准是3~4天。虽然分解过程不需要用到高精尖设备,但仍然有必要强调通过一系列的工艺方法,实现快速高效分解的重要性,尤其是要确保将分解造成的零件损伤降到最低。在常规分解中,通过推广液压、气动工具、力矩倍增器的使用,可有效地提高分解效率。当出现零件“咬死”而需要特殊分解时,则需根据发动机的结构制定工艺方法,如采用钻孔、孔探打磨等方法取出断镙桩,用加热轴承外钢套同时干冰冷却压气机前轴的方法来分解“咬死”的核心机。当发动机排故时,需要制定工作范围最小化的局部分解方案,如用于压气机叶片更换的“top casing”,用于压气机性能、发动机裕度恢复的“side casing”,整机状态更换高压涡轮叶片的“quick turn”等。
  装配过程相对分解过程来说,技术性更强。先进的平衡工艺,叶尖高速磨削技术和计算机检测同心度从一开始就已写入标准工艺。除此之外,国外的MRO开始关注发动机装配中,高效率的一次性装配,主要是核心机的同心度装配,防止高压、低压振动高,以及装配中的间隙控制技术。在国外MRO中已经得到应用的计算机精密测量系统,可以准确实现盘的一次性装配合格。传统装配中用千分表检测盘的圆周跳动和平面跳动,然后人工调整盘与盘的相对位置,这种方法耗时长,返工次数多,而且往往得不到盘与盘的最佳排列。采用计算机精密测量系统,按照系统测试计算提供的相对位置信息,可以直接一次性实现最佳装配,降低振动,减小转/静子之间的间隙,提高核心机效率。
  试车技术的核心是发动机各项性能数据的自动化采集和分析计算,拥有操作及控制航空发动机试车流程的智能化HMI(人机交互界面);先进试车台设计和制造是跟发动机大修密切相关的技术。

  2 自动化无损检测技术
  在发动机零部件的无损检测技术领域,近年来国外的MRO和零部件专业修理厂普遍完成了从手动到自动的技术升级。如叶片的自动荧光探伤,采用编程控制将装在标准篮子中的叶片自动的放入不同的槽中,完成渗透、浸洗、乳化、显像,从而大大提高检测效率。X光检测也从拍片洗片的传统方式升级到了计算机实时成像。
  自动涡流检测也成为了无损检测的必备工艺,用于发动机风扇盘、涡轮盘、压气机盘表面和近表面疲劳裂纹的探伤。其检测过程由精密的机械手自动化执行,既避免了人为差错,又实现了缺陷的高精度检测,并具有卓越的重复性。零部件的检测中,探头沿部件表面精确定位,或伸入零件结构内部进行检测,缺陷不仅可以定量,还可通过涡流彩色C扫描进行定位和定性,即可以获得缺陷的形状信息,避免漏检和误检的情况。

  发动机零部件的深度修理涉及多项高、精、尖工艺,设备投资巨大,是国内民航维修企业能力相当薄弱的环节。以某高压涡轮静子叶片为例,其维修工艺流程包括检验、高压水喷去涂层、真空清洗、真空钎焊、叶片成形磨、喷涂以及激光打孔等五一节。发动机大修中已经形成了“修理代替换件”的原则,对发动机关键件的先进修理技术探索形成了各个厂家的核心竞争力。主要是运用再制造理念实施关键零部件的修理,一些以前不得不报废的磨损和损伤件,修理后与新件一样好,甚至性能超过以往的新零件。对于转子、静子、叶片、导向器、轴、燃烧室、机匣和齿轮箱进行大修的全套技术,尤其是其中的专利技术,值得系统性的关注。

  3 焊接技术
  特种焊接技术在发动机焊接结构件中的应用越来越广泛。特种焊接技术主要包括钨极惰性气体保护弧焊、等离子弧焊、电子束焊、激光焊、真空钎焊、扩散焊、惯性摩擦焊、线性摩擦焊和真空电弧焊等。
  在国外一些零部件修理厂,等离子弧焊已被大量应用到压气机叶片的叶尖堆焊,形成了很强的修理产能。在叶片堆焊中,有极少数厂家掌握了激光堆焊技术,电子束焊也大量应用在机匣的修理中。

  4 涂层技术
  涂层技术对航空发动机关键零部件的抗磨损、高温防护、隔热、封严以及钛合金零件的防微动磨损、阻燃等性能有重要作用。先进的涂层方法主要包括真空等离子喷涂、层流等离子喷涂、超音速等离子喷涂、电子束物理气相沉积、化学气相沉积等。

  5 精密加工和特种加工技术
  发动机零件的精密加工往往需要购置专门的加工设备,以满足不同零件的特殊外形尺寸和加工精度,达到高质量和最佳效率。
  特种加工技术则可以解决常规加工方法难以解决的问题,特种加工技术主要包括激光加工、电子束加工、离子束加工、等离子加工、电火花加工、电解加工、电液束加工、超声波加工、磨粒流加工和高压水射流切割等。

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