航空燃气涡轮发动机标准件数据库的构建与应用

沈丽娟 崔薇薇

（中国航发沈阳发动机设计研究所，辽宁 沈阳 110015）

航空燃气涡轮发动机标准件数据库的构建与应用

沈丽娟 崔薇薇

（中国航发沈阳发动机设计研究所，辽宁 沈阳 110015）

介绍了以航空燃气涡轮发动机型号应用的小零件资源为基础，进行积累、整合和创新，将成熟程度和通用程度高的小零件提升为标准件，同时组织标准件数据库的开发，即建立小零件CBB资源库推广应用，探索出了适合航空燃气涡轮发动机型号研制实际的小零件发展思路，即设计小零件－选用标准件－标准件CBB，有利于提高小零件的标准化水平和航空燃气涡轮发动机的标准化程度。

燃气轮发动机；标准件；数据库

航空燃气涡轮发动机的研制总要求和标准化大纲中都对发动机要达到的标准化程度提出了要求，标准化程度一般用“标准化系数”来表征，而影响发动机标准化程度最大的因素就是标准件应用的比例。因此，要想实现要求的标准化目标，需要最大化的保证发动机标准件的使用比例，实现航空燃气涡轮发动机小零件的标准化设计。

此外，随着航空燃气涡轮发动机型号研制工作的深入开展，新型号不断立项，改进改型系列发展，型号研制中积累的小零件资源越来越多，如何有效地利用已有的小零件资源，提高通用性和重用率，以CBB（共用基础模块）思想为牵引，引导设计模式转变，推动小零件货架产品的形成，提高效率、降低风险、保证产品质量、提高产品可靠性，已经是型号研制必须正视和解决的至关重要的问题。

1 航空燃气涡轮发动机小零件设计与使用现状及存在问题

国外航空燃气涡轮发动机小零件从研发、标准、鉴定到合格产品清单（Quali fi ed Products List，QPL）目录管理，经历的是一条符合小零件特点的良性发展之路。在航空燃气涡轮发动机研制过程中已按温度和强度等级建立了完善的小零件标准体系，标准件成为货架产品，广泛在发动机型号研制中采用。例如，CFM56系列发动机研制中采用了大量的AMS、AS、MS等标准，标准件的应用数量高达发动机零件总数的50%以上，发动机整机的标准化程度很高。

目前，在国内的航空燃气涡轮发动机小零件领域，无论是上级标准还是企业标准都还刚刚起步，尚未形成体系发展的模式，不能支持型号研制选用。国内的航空燃气涡轮发动机研制中需要应用大约70%的小零件，但适用的标准件不多，实际采用的标准件只占零件总数的10%左右，某发动机各类零件构成比例见图1，标准件的使用只有11%。

按照目前的图样管理制度，大部分小零件按通用件进行设计，由各专业室负责。在实际运行过程中，依托于型号按类别一图一件进行设计与管理，由于沟通协调不够，重复设计现象大量存在，造成结构型式、尺寸规格种类繁多，设计技术要素不统一。如：螺栓在头部型式上有六角头、花键头、十二角头、十角头；螺纹的选择上有普通螺纹、加强螺纹、英制螺纹；长度上有差0.1mm、0.2mm等的多个系列存在；材料的选择上也是种类繁多，没有根据实际应用需求而更经济性地选择等。

可见，航空燃气涡轮发动机小零件的标准化水平不高，急需标准化。

2 航空燃气涡轮发动机标准件数据库建立

2.1 总体思路

基于已设计定型/鉴定的航空燃气涡轮发动机小零件技术水平先进、成熟稳定和被多个型号大量借用的实际情况，结合发动机系列发展和新型号立项研制的需求，开展小零件标准化设计和系列化工作，实现通用件新设计即标准化的模式，主要包含以下几方面内容：

——分析、研究型号小零件资源：收集、汇总型号小零件资源，在分析研究的基础上，确定进行标准件标准编制和应用研究的小零件项目；

——制定标准件标准：对所选小零件项目进行归类、系列化，确定需要编制的标准项目，在优化品种规格，确定技术要求和性能指标之后，编制形成标准件标准；

——建立标准件数据库：建立方便查询、易于使用、管理维护规范的标准件数据库，促进标准件在型号间的共用和推广。

2.2 技术方案

2.2.1 分析、研究型号小零件资源

针对型号研制中积累的涉及10大类近3 000个图号的丰富的小零件资源，按照如下原则进行梳理、分析，并确定开展标准研究的小零件项目：

● 经过定型或者型号验证的成熟的小零件；

● 技术水平先进的小零件；

● 型号内通用性强的小零件；

● 型号间通用性强的小零件。

2.2.2 制定标准件标准

首先，对确定的小零件项目进行分析研究，对小零件的品种、规格进行系列化，确定制定标准的项目。

其次，在确定标准件标准项目的基础上，开展具体的标准件标准编制。标准件标准的制定考虑如下几方面原则和要求：

● 保证标准件满足设计、安装、使用需求；

● 对标准件品种、规格进行系列化和优化；

● 对标准件的材料进行整合和优化；

● 标准件的技术要求全面、合理；

● 标准件的性能与原设计图相比不降低；

● 借鉴国外标准先进经验进行改进迭代，保证先进性；

● 标准的编号易于识别，标准的编写格式符合规范要求；

● 标准件标准便于查找和使用。

2.2.3 建立标准件数据库

2.2.3.1 系统架构

构建一套独立的标准件数据库管理系统，利用该系统对小零件进行统一管理和维护，并实现标准件数据库系统与产品管理系统、UGNX软件的集成。标准件数据库系统采用C/S架构，系统架构如图2所示。

其中，数据库服务器保存标准件数据库中各类型数据信息，电子仓库服务器保存与标准件相关的各类型物理文件。

2.2.3.2 系统客户端

标准件数据库系统客户端集成在UGNX软件中，设计人员在型号设计过程中使用这个客户端访问标准件数据库，在打开标准件数据库客户端时，选取适用的标准件并引用到UGNX设计会话中。系统客户端如图3所示。

2.2.3.3 系统服务端

标准件数据库系统服务端为管理人员维护各类型资源数据库提供应用窗口。在服务端，管理人员能够进行各类型资源数据库的创建、添加等维护工作。标准件数据如图4所示。

3 航空燃气涡轮发动机标准件资源的应用

与传统的小零件设计图样相比，标准件更强调结构的系列化和技术要求的完整性，更重要的是它脱离了型号的束缚，解决了借用件管理的诸多麻烦，便于管理和推广应用。这样一大批零件可以不用重新设计，直接由承制厂提供，并且这些零件在技术上较为成熟，已经具有完整的工艺装备和工艺文件，从而大大节省设计工作量和生产制造成本，缩短了研制周期，提高产品的继承性和可靠性。

企业建立的标准件资源已经成功应用于10余个航空燃气涡轮发动机型号研制，最大限度地避免了小零件的重复设计，极大地提高了小零件的标准化水平以及发动机的标准化程度，降低了研制成本，提高了设计效率和发动机的质量。并且，标准件资源逐步推广应用于大函道比发动机、高推重比先进预研发动机及核心机、燃气轮机等型号/项目。

4 结论

以企业标准的形式代替单个小零件图纸，在满足设计、安装、使用需求，保证性能不降低、材料优化、技术要求全面合理的基础上，实现了小零件品种的优化设计及规格的系列化设计。同时，结合信息化技术手段，将标准件标准与资源数据库紧密结合，以建立标准件CBB为目标，开发了标准件数据库，并实现了标准件数据库与产品数据管理系统和UGNX软件的紧密集成，便于在发动机研制过程中进行标准件的查询和调用。通过在发动机上使用企业标准件，使小零件设计脱离发动机型号，实现了设计小零件到选用标准件的重大转变，探索出了适合航空燃气涡轮发动机型号研制实际的小零件发展思路，即设计小零件——选用标准件——标准件CBB。

（编辑：劳边）

V240.2

C

1003-6660（2017）01-0048-03

10.13237/j.cnki.asq.2017.01.012

[收修订稿日期] 2016-09-24