关于建设民用航空发动机标准件/通用小零件数据库的几点思考

张宝岭 高华

【摘 要】采用标准件/通用小零件是民用航空发动机在研发过程中提高设计效率、降低研发成本和风险以及实现型号系列化发展的重要手段之一。文中给出了关于民用航空发动机标准件/通用小零件数据库建设的几点建议，包括数据库在多型号间的通用性、在多参研单位间的共享性、合理限制标准件/通用小零件的材料种类和尺寸规格、采用数字化和参数化建模以及注重在航空发动机研制过程中标准件/通用小零件的管理工作等，为民用航空发动机标准件和通用小零件数据库的建设提供参考。

【关键词】民用空发动机；标准件；通用小零件；数据库

中图分类号： TP391.72 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）16-0044-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.16.019

【Abstract】The adoption of standard parts and general small parts is one of the important means to improve the design efficiency， reduce the R&D; cost and risk， and realize the serialization development of the civil aero engine. Some suggestions on the construction of standard parts and general small parts database for civil aviation engine are given in this paper， including commonality between projects， the sharing among the partners， the reasonable restriction of the material type and the size， the digital and parametric modeling and the management of standard parts and general parts adopted in aero-engine development ，which provide reference for the construction of standard parts and general small parts database for civil aero-engines.

【Key words】Civil Aero-engines； Standard Parts； General Small Parts； Database

0 前言

标准件是指其制造符合确定的国家或工业标准或规范的零件，其设计、制造和标识有统一的要求。通用小零件是指按图纸生产满足设计要求的小尺寸零件，如螺栓、螺母、胶圈、密封垫等。如果这些小零件在几个部件或者几个型号中都适用，则被称为通用小零件。通用小零件一般以圖纸或者以企业标准件的形式存在。

航空发动机的研制被誉为工业皇冠上的明珠，其研制过程是一项复杂的系工程。在民用航空发动机研制过程中大量采用标准件和通用小零件是减少重复设计、提高设计效率、降低研发成本和风险以及实现型号系列化发展的重要手段之一。经验表明，广泛采用标准件可缩短产品设计制造周期25%～40%[1]。这也是国际上研制航空发动机的通用做法，以CFM56-7B为例，标准件/通用小零件约占总零件数的60%[2]。

1 我国标准件/通用小零件数据库现状

目前，国外的航空发动机研发单位如GE、罗罗和普惠等都有专有的标准件数据库，并设置专人对数据库进行管理和维护。数据库的存在大大节省了设计人员的选用时间，对缩短设计周期、提高设计效率有很大的帮助[3]。

经过我国航空发动机几代人的努力，“昆仑”发动机和“太行”发动机相继设计定型[4]。但是在型号研制过程中，标准件/通用小零件的工作并没有得到足够的重视，使标准件/通用小零件工作较主机落后，没有形成专门支撑航空发动机研发的、通用的标准件/通用小零件据库。同时，国家级和工业级标准件存在着材料标准落后、设计结构不紧凑、系列化程度不高等问题。通用小零件存在着图样结构型式单一、尺寸规格和材料选用品种繁多、设计技术要素不统一、同一个构型在不同型号间重复编号等问题[2]。综上所述，目前国内标准件/通用小零件尚不能满足民用航空发动机研制的需求。

2 标准件/通用小零件数据库建设要点

为支持民用航空发动机的研发就必须建设标准件/通用小零件数据库，数据库在建设过程中应着重考虑以下几点。

2.1 数据库的通用性

为满足民用航空发动研制的需求，标准件/通用小零件数据库需打破国内以“型号为主线”建设数据库的习惯，应以实现“满足民用航空发动机产品选用需求”为目标。由民机研制单位牵头建设通用数据库（见图1），为多型号提供选用数据。进而提高民用航空发动机标准件和通用小零件整体水平。对数据库进行统一维护和管理后，可减少各型号在标准件/通用小零件方面各自为政，管理混乱的问题。

2.2 数据库的共享性

目前，国内民用大飞机和发动机的研制都参照了国际先进的管理经验，采取了主制造商-供应商管理模式。标准件/通用小零件数据库建设过程要考虑到这种管理模式对数据库的要求，要通过项目协同平台与供应商/合作伙伴建立起数据实时交互和共享的能力，以实现与合作伙伴利用协同平台在同一个数据库中进行标准件/通小零件检索、调用和技术状态管理等工作。

2.3 材料选用的要求

在国内以往航空发动机研制过程中，标准件/通用小零件选材一直存在着选材品过多，材料较老的问题。要想解决这个问题，应从以下两个方面着手。

首先，在建设数据库之初就应将标准件/通用小零件的选材至于型号材料的标准管理体系之下，把标准件/通用小零件的选材与主机研制需求保持高度一致，对选材的品种进行详细要求。比如，限定在高温部件的标准件/通用小零件以高温合金材料为主。在低温部件以不锈钢的材料为主。如要达到减重的目的，可有针对性的选取钛合金材料为主的材料。

其次，加快数据库中标准件/通用小零件的新材料、新工艺的研发可整合内外资源，由民用航空发动机研制单位牵头作为需求方，与供应商或者高校合作进行标准件/通用小零件的新材料和新工艺的研制工作，形成创新能力。使其研发步伐可以与主机研制保持一致，满足主机研制的要求。

最后，标准件/通用小零件的材料标准尽可能采用国际通用标准。民用航空发动机与军机研制的最大区别就在于要取得型号合格证即TC证。在取证过程中，如采用国际通用标准，由于标准可信度将会更高，将会更容易获得局方认可，从而减少取证困难。

2.4 规格尺寸的选用要求

在建设数据库时，应尽量减少标准件/通用小零件的规格尺寸，从源头上减少选用的可能性，进而减少后期采购等方面的成本。以螺栓为例，应尽量都采用直径为6、8和10的常用规格螺栓，减少或避免非常规尺寸螺栓的选用。

当然，在选材和规格尺寸上进行了限制，可能与其他方面的需求存在冲突，这就需要具体情况具体分析，进行综合的平衡。例如，是否可将某机匣的联接螺栓在满足强度的前提下由MJ8和MJ10两种规格改为MJ10一种规格，这就需要在增加重量带来的新增成本和减少一种规格螺栓所带来收益之间进行平衡。

2.5 數字化、参数化建模

民用航空发动机在研制过程中需要借用信息化手段提高设计效率。目前，国内多数航空单位都具备了三维建模、三维转二维出图的能力。在未来几年，具备数据源唯一特点的基于模型的定义MBD（Model Based Definition）在国内也将逐步推广。因此，标准件/通用小零件数据库建设过程要考虑到主机研制的环境特点，在数据库建设过程中要实现数字化建模，并统一建模要求和建模要素，减少合作单位之间因建模规则不统一而带来的数据传递障碍，最终实现标准件/通用小零件数模在多单位和多型号之间的通用性。

同时应实现参数化建模，将拓扑结构相同的标准件/通用小零件建设成为由模型零件和尺寸参数表构成的数据集保存在数据库里，需要时只需选择零件模型和一组尺寸参数，程序就会根据用户的选择下载零件模型[1]。参数化建模可大大提高建模效率，也可实现标准件/通用小零件的系列化发展，参数化建模示意图见图3。

3 标准件/通用小零件的管理工作

数据库的建立和使用仅仅是第一步，后续应在航空发动机研制过程中应对标准件/通用小零件工作进行严格管理。

首先，在项目之初应设定标准件/通用小零件在型号中占有比例目标，强制项目将该指标纳入考核，并将指标分解到各设计单位，进而实现降低项目研制成本、减少研制风险的目的。

其次，在设计过程中采用动态管理方式，见图4。定期由抓总单位对型号中标准件/通用小零件的使用情况进行清理，协同各参研单位合并尺寸规格相近、材料相近的标准件/通用小零件，以求减少标准件/通用小零件的种类。

最后，建议由主制造商负责统一采购标准件/通用小零件。目前国内航空发动机研制或者批生产后，标准件/通用小零件是通常由几个主机制造厂根据各承担的生产任务下订单，各厂之间独立采购导致采购量较少，使单机成本上升。同时供应商分散管理存在生产质量难以把控等问题，现在可通过统一采购解决上述问题。

4 小结

目前，标准件/通用小零件的水平是影响我国民用航空发动机研制的一个重要因素。本文提出了建设标准件/通用小零件数据库几点建议。另外针对数据库中的标准件/通用小零件的材料和规格选用以及管理方面提出了建议，为民用航空发动机标准件和通用小零件数据库的建设提供参考。

【参考文献】

[1]郑敏，杨旭，邱涛，等.航空标准件建库技术研究[J].飞机设计，2010，30（2）：68-72.

[2]郑冬梅，季江宁.航空发动机小零件的标准化实践与数字化管理[J].科技视界，2016，06：95-96.

[3]郭晓庆.民用飞机标准件库的建设[J].飞机设计，2016，36（3）：78-80.

[4]季江宁.提高空发动机小零件设计现代化水平之管见[J].航空标准化与质量，2008，204：34-38.