航空发动机损伤叶片再制造修复方法与实现

李函珂 成都市玉林中学（芳草校区）

前言：航天发动机可以说是航天飞机的心脏。其性能与实际应用的可靠性在很大程度之上决定了整个航天系统的稳定性。而发动机的叶片作为内部的重要组成部分，更是被提出了更高的要求。而航空航天机械也是通过发动机叶片对空气的挤压而最终获得强而有力的推动能力。在任何一个航空航天机械当中都存在着上百个叶片元件，无论是哪一个发生故障都会对整个机械的性能与运行产生影响，严重的后果很可能直接造成人员的损伤。所以，对航空发动机损伤叶片再制造修复的方法与实现研究有着鲜明的现实意义。

1 航空发动机叶片再制造的基本修复流程

叶片的“重生”制造流程我们大致可以将其列举为四个环：第一、修复前的检测；第二、叶片修复的数字化模型建立；第三、叶片的集成以及再制造环；第四、修复后的质量检测。其中修复前的检测部分，将会对发动机的叶片具体损伤情况与损伤的厉害程度进行检测与了解，并根据发动机维修手册当中的相关规定，对损伤叶片的可修复程度进行系统性的评估。叶片修复的数字化模型建立环节可以说是整个叶片修读系统的核心所在。在这一环节当中，首先将会对损伤叶片的点云数据进行初步获取；接着将会对获取的点云数据进行进一步的预处理，而在预处理的基础之上，我们又会建立一个叶片截面曲线簇；然后会通过相关的计算机技术模拟出叶片经过修复之后的模型；最后利用修复加工技术，对损伤的叶片进行修复处理与打磨，这样变可以得到修复叶片。在修复后的质量检测环节当中，将会测定叶片在被修复之后的几何尺寸，并且将得到的数据与维修手册当中的规定数据进行对比，得出加工误差数据[1]。

2 典型失效特征分析和可修复性评估

航空机械的叶片时常工作在实高压气流、高温燃气、高频振动等恶劣条件之下，这样就会导致压气机的叶片尖端部位时常会出现磨损，或是导致整个叶片发生断裂。而长时间工作在高温高压的环境之下，也是叶片技术极易出现裂痕的主要原因。

机械损伤叶片的可修复性检测流程大致可以总结为以下几个环节：第一个环节是需要确定损伤叶片的种类，这一部分通过眼睛观察就可以得出结论，并且还可以得出损伤叶片的损伤类型，这样就可以分析出叶片的失效特征。第二个环节需要查看修理手册当中的可修复容差数值，将其与实际的测量数据进行比较，查证叶片是否仍然具有修复价值。第三个环节，确定了叶片是否具有修复价值之后，对可修复的叶片进行手工记录，记录其损伤的位置，以便与非损伤位置进行区分。如果在一个叶片当中存在多种类型的损伤，则应该对其依次进行记录[2]。

3 点云数据获取和预处理

3.1 点云数据的获取

一般来说，叶片的三维点云数据获取方法有两大种：第一种是接触测量方法；第二种是非接触测量方法。接触式的测量方法是利用测量机进行测量，虽然这种方法的精度较高，但是其检测效率并不高，所以并不适合叶片点云数据的获取。非接触式的测量方法将会利用激光扫描仪来进行点云数据的获取，这种方法可以快速的测得点云数据，并且其在实际的应用过程当中并不会受到物体结构与形状的影响，所以这种方法拥有广泛推广及实际应用的价值[3]。

3.2 点云数据的去噪精简

一方面，现阶段的三维扫描一起虽然已经具备了很高的精度，但是在实际的应用过程当中仍然难免受到外界环境因素的影响，所以需要在测量的过程当中进行去噪精简。另一方面，因为三维测量技术可以快速获取大量的点云数据，所以，如果在此基础之上直接进行建模，那么将会影响点云数据的最终处理效率，同时也会影响建模的精度。因此，采用曲面特征保持的点云精简方法[4]。

结束语：综上所述，航空发动机损伤叶片再制造修复方法需要多种技术结合。本文立足于再制造修复方法的基本原理，对其应用到部分技术进行了简要的介绍，并且以航空发动机损伤叶片为主要研究的对象，提出了再制造修复方法的基本流程，简明扼要的确立了一套修正方案。而未来的航空发动机损伤叶片研究应该从激光铣削工艺、材料特性以及气动性能三个方面进行研究，从整体上提升叶片的修复精度。

[1]王浩，王立文，王涛，丁华鹏.航空发动机损伤叶片再制造修复方法与实现[J].航空学报，2016，03:1036-1048.

[2]王浩，赵世伟，王立文，王涛，丁华鹏，陈董燕.离心压缩机受损叶轮再制造方法[J].农业机械学报，2016，05:407-412.

[3]张伟，郭永明，陈永雄.热喷涂技术在产品再制造领域的应用及发展趋势[J].中国表面工程，2011，06:1-10.

[4]陈俐洁，唐民锋.基于工时定额管理的航空发动机关键零部件再制造作业效能优化[J].长沙航空职业技术学院学报，2015，02:37-40.