浅谈提高飞机发动机耐久性和可靠性的途径

祁琳斐,邓 力

（北京航空航天大学,北京 100191）

0 引言

航空工业从一战时期兴起发展至今，其技术水平已成为了衡量国家竞争力、发展能力的重要标准之一。坦白地讲，我国的航空工业起步较晚，与美、英等西方国家存在着数十年的“先天差距”，这是不争的事实。但即便是这样，我国作为从无到有、平地起家的后起之秀，已成功跻身世界航空大国之列。据此，我们有必要对飞机发动机这一航空工业的重要组成部分进行分析研究。

1 影响飞机发动机耐久性和可靠性的主要因素

第一，设计因素。发动机质量对飞机工作运行的稳定性起决定作用，其设计上对于复杂性和精密性的要求不言而喻。一旦设计人员对发动机内部结构、运行热力参数的设计失当，将引发等风转速度过低、耐高温能力差等一系列的故障缺陷问题。所以，每台飞机发动机产出和应用之前，都会经历多次的试验和改进设计，以保证其稳定性和耐久性达标。

第二，工艺因素。加工是将发动机设计由图纸变成实物的过程，在此过程中制造人员若是出现疏忽，将会造成发动机表面过于粗糙、发动机应力分配不均、尺寸存在差距等加工问题，导致最终产出物与设计图的参数要求不符。由于发动机的设计图是经过严密计算得出的，所以不合规的制作成品无法实现良好的耐久性和可靠性。例如，发动机内部零件的前后缘距离与设计标准不相符，将会造成发动机叶片疲劳甚至断裂，进而减损或终结发动机的使用寿命[1]。

第三，材料因素。拿橡胶密封件来说：由于发动机是一种高强度的热力机械械设备，其实际运行中必然会产生大量的热能。此时，如果密封件的橡胶质量不佳，就会受热发生膨胀、松动或融化，使发动机出现漏油、漏气、漏水的“三漏”问题，影响到发动机的耐久性和可靠性。

第四，附件质量因素。在发动机附件当中，轴承是最为重要的一种。如果轴承内部转子的尺寸与结构条件存在出入，就会增高轴承转动的摩擦系数，导致发动机出现卡顿，继而影响到发动机点火、调节等多个系统，为发动机故障埋下隐患。

2 提高飞机发动机耐久性和可靠性的策略途径

2.1 提高飞机发动机设计的完善程度

首先，发动机结构设计的精确协调决定了其成品的耐久性和可靠性。飞机发动机由进气道、压力机、燃烧室、涡轮、尾喷管五个部分组成，设计者应根据发动机具体的使用条件，将这五个部分进行合理设置，在保证其协调实现最佳运行效果的同时，尽量减小发动机整体的重量和尺寸。因为一旦发动机过大，将会产生较高的能耗，给发动机内部硬件元素造成一定的负担，影响到发动机的耐久性。

其次，合理的荷载和应力分配，是发动机设计的又一重要环节。飞机发动机在运行过程中会释放出非常大的动能、热能，如果设计者没有对其负荷应力进行分化设计，将会导致发动机局部温度过高，影响到发动机的耐久性和可靠性。此外，设计者还需考虑到发动机在出现叶片脱离、转子卡顿、燃烧室熄火等特殊工作情况时，其内部负荷压力的应急分化对策，以保证发动机在出现故障时也能实现较高水平的运转工作。

2.2 加强部件检验和整机检验的力度

第一，部件检验是发动机实现稳定运行的基础。在发动机投入使用之间，相关工作人员必须根据中国人民解放军总装备部批准发布的《航空涡轮喷气和涡轮风扇发动机通用规范（2010）》对发动机轮盘、风扇等零部件进行检验，检验内容主要包括循环疲劳度、强度、工作极限等。在发动机零部件检验合格后，才能进行后期的整机检验和飞行试验，以避免较大经济损失和安全问题的出现。

第二，整机检验是发动机实现设计精准的要求。整机检验也可称做“调试”，即通过实践对发动机设计方案、零部件质量进行综合验证和调整。首先，整机检验能有效地判断出发动机原设计参数的规范性和假设正确性，并对其中存在的不足进行修改；其次，整机检验可以真实地呈现出发动机当前存在的问题和薄弱区域，为设计者指明发动机耐久性和可靠性的完善方向；最后，整机检验可以进一步确定出发动机的承载极限和寿命范围，能为日后发动机检修、发动机更换等工作提供出较为可靠的信息保障。

2.3 保证发动机各环节部件的高质量

飞机发动机的工作运行具有温度高、压力高、转速高的“三高”环境特点，其对内部各部件的质量消耗也相对较高。所以，在发动机制造和加工的过程当中，工作人员应严格按照行业标准进行操作，并对生产中因铸造疏忽、高温烧伤、折叠损坏的残次部件统一进行剔除或再加工处理，以保证生产出来的零部件具有高水平的耐久性和可靠性[2]。

同时，为了保证零部件在安装时与整体结构具有高度的契合性，防止零部件在实际工作中因震动、压力等因素而出现松动甚至脱落，工作人员还需对零部件几何形状进行零点几毫米级别的细致查看，并对形状存在偏差问题的零部件进行切削抛光，以保证最终集成组装出发动机的精度和稳定性均高于质量标准水平。

3 总结

综上所述，提高发动机的耐久性和可靠性，对于我国航空工业的发展具有重要作用。由本文分析可知，通过分析设计、部件质量、制作工艺等环节对发动机性能的影响，对发动机的应力分配和结构合理性进行优化设计，并对其工作效果进行综合检验，能有效保证飞机发动机质量符合实际工作需求，提高发动机的负荷能力，延长发动机的使用寿命，进而有效实现发动机在耐久性、可靠性上的优化提升。

[1]曹铭栋.民用飞机发动机优化设计与排放分析方法研究[D].西北工业大学,2016.

[2]郑旭东,张连祥.提高飞机发动机耐久性和可靠性的途径[J].飞机 设计,2013,33(02):49-52+75.