1、航空发动机装配与修理航空发动机装配与修理2第一章第一章 概述概述第一节第一节 航空发动机的现状与发展航空发动机的现状与发展航空发动机是飞机的动力装置，其工作条件为高温高压，异航空发动机是飞机的动力装置，其工作条件为高温高压，异常恶劣，工作具备条件为无故障、耐久性和安全性。航空发常恶劣，工作具备条件为无故障、耐久性和安全性。航空发动机的研制、维护和修理涉及材料学科、制造修理工艺、检动机的研制、维护和修理涉及材料学科、制造修理工艺、检测技术和管理。所以航空产业是一项专业技术，高科技的综测技术和管理。所以航空产业是一项专业技术，高科技的综合技术产品。合技术产品。3衡量发动机技术先进性重要指标：衡量发
2、动机技术先进性重要指标：推重比推重比 7080年代，加力涡扇推重比为年代，加力涡扇推重比为8，F100，F110等等涡轮前燃气温度涡轮前燃气温度 F110为为1728K T3温度的提高需要依靠温度的提高需要依靠耐高温的材料和先进的冷却技术来保证耐高温的材料和先进的冷却技术来保证一、目前的发展趋势一、目前的发展趋势4二、材料工艺技术的地位和作用二、材料工艺技术的地位和作用航空动力的特点：航空动力的特点：航空动力在航空动力在“高温、高压、高转速、高负荷高温、高压、高转速、高负荷”条件下工作条件下工作 要求高可靠、长寿命、低油耗、低成本、易维护要求高可靠、长寿命、低油耗、低成本、易维护 航空动力技术
3、复杂，是多学科、综合性、高科技系统工程航空动力技术复杂，是多学科、综合性、高科技系统工程 5材料工艺技术的地位和作用：材料工艺技术的地位和作用：材料工艺是航空发动机的基础和先导技术材料工艺是航空发动机的基础和先导技术 材料和制造工艺是航空发动机性能提高的基础材料和制造工艺是航空发动机性能提高的基础 材料和工艺技术的发展促进了航空发动机的更新材料和工艺技术的发展促进了航空发动机的更新换代换代 二、材料工艺技术的地位和作用二、材料工艺技术的地位和作用6材料工艺是航空发动机的基础和先导技术材料工艺是航空发动机的基础和先导技术 7q 高温陶瓷和高温陶瓷和C-CC-C复合材料燃烧室、涡轮和喷管等高温部件
4、复合材料燃烧室、涡轮和喷管等高温部件q 树脂类复合材料风扇机匣树脂类复合材料风扇机匣q 粉末冶金高压压气机盘粉末冶金高压压气机盘 q 高温钛合金压气机叶片、机匣、作动筒、油管高温钛合金压气机叶片、机匣、作动筒、油管q 双性能热处理涡轮盘双性能热处理涡轮盘q 单晶涡轮叶片单晶涡轮叶片q 金属间化合物喷管调节片金属间化合物喷管调节片 第一、二代发动机的主要结构件均为第一、二代发动机的主要结构件均为金属材料金属材料 第三代发动机开始应用第三代发动机开始应用复合材料及先进的工艺技术复合材料及先进的工艺技术 第四代发动机第四代发动机广泛应用广泛应用复合材料复合材料及先进的工艺技术及先进的工艺技术材料和工
5、艺技术的发展促进了材料和工艺技术的发展促进了航空发动机更新换代航空发动机更新换代8对航空发动机来说，性能的改进对航空发动机来说，性能的改进1/21/2靠材料。靠材料。结构减重结构减重%材料和制造工艺是航空发动机性能提高的基础材料和制造工艺是航空发动机性能提高的基础 9先进冷却设计、工艺和材料大大提高了先进冷却设计、工艺和材料大大提高了涡轮的工作温度涡轮的工作温度 涡涡轮轮进进口口温温度度 K K19501960197019801990200010001100120013001400150016001700180019002000 AL-7 RD-9 J85 TF30 Spey F100 M88
6、-2 M53 F404 AL-31F F119 J79 F110 EJ20010无冷却无冷却锻件锻件对流对流+气膜气膜定向结晶定向结晶冲击冲击+对流对流+发散发散单晶叶片单晶叶片超冷、铸冷超冷、铸冷第三代单晶第三代单晶1200K1200K1450K1450K1650K1650K1950K1950K(涂层涂层50-100K)50-100K)材料材料/工艺与冷却结构对涡轮进口温度的影响工艺与冷却结构对涡轮进口温度的影响 冷却降温冷却降温 材料耐温材料耐温11高增压比高增压比此项技术要求压气机部件有较高的级间增压比、大喘振裕度此项技术要求压气机部件有较高的级间增压比、大喘振裕度和轻重量和轻重量WP7
7、WP7，=9=9F100-PW-119F100-PW-119，=33.6=33.6目前航空发动机的发展趋势为发展推重比为目前航空发动机的发展趋势为发展推重比为15152020的发动机。的发动机。衡量发动机技术先进性衡量发动机技术先进性重要指标：重要指标：12第四代推重比第四代推重比1010发动机的主要材料工艺发动机的主要材料工艺浮动壁燃烧室浮动壁燃烧室多斜孔冷却结构多斜孔冷却结构（加力隔热屏）（加力隔热屏）钛合金压气机叶片钛合金压气机叶片及轮盘，减重及轮盘，减重20阻燃钛合金压气阻燃钛合金压气机机匣等，减重机机匣等，减重10涡轮叶片，涡轮叶片，T4*提高提高50100，寿命提高寿命提高23倍倍
8、涡轮盘和压气机盘，减重涡轮盘和压气机盘，减重10，寿命延长寿命延长1倍倍整体叶盘减重整体叶盘减重2030，提，提高气动效率高气动效率0.10.2%钛合金空心风扇叶片抗震钛合金空心风扇叶片抗震及减重效果显著及减重效果显著高能焊接技术和高能焊接技术和先进涂层，可显先进涂层，可显著提高结构效率著提高结构效率和疲劳寿命和疲劳寿命132020年攀登三个技术台阶年攀登三个技术台阶抓紧研制抓紧研制FWS-10FWS-10第三代发动机第三代发动机积极开展推重比积极开展推重比1010的第四代发动机的研究和发展的第四代发动机的研究和发展着手组织推重比着手组织推重比12121515的先进航空发动机的基础研究的先进航
9、空发动机的基础研究我国航空发动机我国航空发动机“三步走三步走”的发展战略：的发展战略：14三、新一代航空动力材料工艺技术需求三、新一代航空动力材料工艺技术需求美国美国IHPTETIHPTET和和VAATEVAATE计划，西欧计划，西欧ACMEACME和和AMETAMET计划等，列计划等，列出许多新材料、新结构研究和验证项目出许多新材料、新结构研究和验证项目 有机复合材料机匣有机复合材料机匣 Ti2AlNbTi2AlNb压气机转子叶片压气机转子叶片 CMCCMC碳化硅复合材料涡轮导向器碳化硅复合材料涡轮导向器 CMSXCMSX4 4单晶涡轮叶片单晶涡轮叶片NF3NF3粉末盘整体涡轮粉末盘整体涡轮
10、 CMCCMC和和C/CC/C复合材料涡轮转子复合材料涡轮转子 TiAlTiAl扩压器和陶瓷复合材料全环燃烧室等扩压器和陶瓷复合材料全环燃烧室等 部分成果有望用于新一代推重比部分成果有望用于新一代推重比15152020发动机发动机15 1 1级风扇级风扇+1+1级高压轴驱动的增压级级高压轴驱动的增压级+3+3级高压压气机级高压压气机 高温升、长寿命、浮壁燃烧室高温升、长寿命、浮壁燃烧室 两级对转超级冷却两级对转超级冷却/铸冷涡轮铸冷涡轮 超短加力燃烧室超短加力燃烧室 推力矢量喷管推力矢量喷管 推重比推重比1515 2020发动机主要技术参数和特征发动机主要技术参数和特征燃烧室出口燃气温度燃烧室
11、出口燃气温度21002200K风扇出口温度风扇出口温度500650K压气机出口温度压气机出口温度9001000K16 第二节第二节 航空修理工厂介绍航空修理工厂介绍航空发动机的工作条件：航空发动机的工作条件：磨损、腐蚀、振动、疲劳、高温、高速和高压磨损、腐蚀、振动、疲劳、高温、高速和高压性能会发生偏离，比如零件损坏、老化、断裂性能会发生偏离，比如零件损坏、老化、断裂和漏油等故障，故必须定期维修。和漏油等故障，故必须定期维修。17维护：维护：定期对发动机进行检查、清洁、准备以定期对发动机进行检查、清洁、准备以保证飞行安全。保证飞行安全。修理：修理：当维修不能排除故障，必须返回工厂进当维修不能排除
12、故障，必须返回工厂进行分解、排故、检查和试验，合格后再出厂。行分解、排故、检查和试验，合格后再出厂。贵州贵州5707，成都，成都5701、5719，陕西，陕西5702，长沙长沙5712，襄樊，襄樊5713，安徽芜湖安徽芜湖 572018中国主要民航发动机维修企业维修能力表中国主要民航发动机维修企业维修能力表 企业名称维修型号维修级别年维修能力珠海摩天宇航空发动机维修工程公司CFM56、CF-34和V2500系列B4150台四川斯奈克玛发动机维修工程公司CFM56系列B230台上海普惠发动机维修工程公司CFM56系列B3300台GE发动机服务公司(厦门)CFM56系列和CF6B267台厦门新科宇
13、航科技有限公司B4300台北京飞机维修工程公司CFM56系列、JT8D、PW4000和RB211B370台191，排故恢复可靠性：翻修后使发动机达到拟新状态。，排故恢复可靠性：翻修后使发动机达到拟新状态。翻修的三个性质：翻修的三个性质：拆开性：航发的结构性较差，翻修某些部位时必须拆开。拆开性：航发的结构性较差，翻修某些部位时必须拆开。工厂性：翻修不是任何一级单位和机构能胜任的，必须具工厂性：翻修不是任何一级单位和机构能胜任的，必须具备一定的修理设备和技术人员。备一定的修理设备和技术人员。修理性：修理性：1、以修为主，辅以必要的换件、以修为主，辅以必要的换件 2、以更新换件为主要的排故方法。、以
14、更新换件为主要的排故方法。一、修理厂的任务一、修理厂的任务20翻修的等级：翻修的等级：A A，不谈任何修理，继续使用，不谈任何修理，继续使用B B，个别零件的修理，个别零件的修理C C，局部分解，局部分解D D，全面分解，全面分解E E，整体更换，指组件和附件，整体更换，指组件和附件。一、修理厂的任务一、修理厂的任务212 2，对发动机进行预防性的检查和修理（翻修时没有明显的故，对发动机进行预防性的检查和修理（翻修时没有明显的故障，要预防性的采取措施）障，要预防性的采取措施）3 3，对发动机实施必须的加、改装（不合理的地方进行整改），对发动机实施必须的加、改装（不合理的地方进行整改）4 4，外
15、排（修理技术人员带工具去厂外排故），外排（修理技术人员带工具去厂外排故）一、修理厂的任务一、修理厂的任务22二、工厂组织（略）二、工厂组织（略）第三节第三节 修理生产线修理生产线23翻修程序：翻修程序：翻修时候工序之间的先后次序及相互联系叫做翻修基本生产过翻修时候工序之间的先后次序及相互联系叫做翻修基本生产过程的程序。程的程序。工艺流程：工艺流程：安装发动机大修程序进行生产安排的生产作业路线。安装发动机大修程序进行生产安排的生产作业路线。基本概念：基本概念：发动机维修流程发动机维修流程发发动动机机进进厂厂检检验验单单元元体体分分解解主主体体分分解解附附件件分分解解洗洗涤涤洗洗涤涤故故检检修修理
16、理装装配配调调试试总总装装试试车车油封油封包装包装故故检检修修理理装装配配调调试试25l l、入厂验收、入厂验收 部队送到工厂来进行修理的发动机的交接工部队送到工厂来进行修理的发动机的交接工作，叫入厂验收。入厂验收的目的是查清发动机作，叫入厂验收。入厂验收的目的是查清发动机的机种、现状，并作好记录的机种、现状，并作好记录 工艺流程工艺流程26入厂验收的主要工作内容有：入厂验收的主要工作内容有：1.1.检查发动机的检查发动机的油标包装油标包装是否完好，附件是否齐全。如果是否完好，附件是否齐全。如果由于某种原因而缺件、串件，则需附带说明书、详细说明缺件由于某种原因而缺件、串件，则需附带说明书、详细
17、说明缺件原因。原因。2.2.检查发动机检查发动机随带文件随带文件是否齐全，文件有：发动机履历本、是否齐全，文件有：发动机履历本、技术说明书，以及要装在发动机上的所有附件的履历本和技术技术说明书，以及要装在发动机上的所有附件的履历本和技术说明书，并与实物对证。说明书，并与实物对证。3.3.查明返厂机的查明返厂机的寿命和机种型别寿命和机种型别。入厂验收的主要工作内容有：入厂验收的主要工作内容有：27发动机总寿命：发动机总寿命：发动机从出厂服役到退役报废的总工作时数发动机从出厂服役到退役报废的总工作时数 修理间隔寿命：修理间隔寿命：发动机从出厂到第一次翻修，或两次翻修间发动机从出厂到第一次翻修，或两
18、次翻修间的工作时数的工作时数 发动机工作寿命：发动机工作寿命：发动机从生产出厂服役到查证时的全部安全发动机从生产出厂服役到查证时的全部安全工作时数之和工作时数之和剩余寿命剩余寿命 ：用发动机设计时给定的总寿命，减去发动机的工用发动机设计时给定的总寿命，减去发动机的工作寿命作寿命 发动机寿命发动机寿命28到期返厂机：到期返厂机：发动机不论有无故障，只要工作到一个修理间隔寿命，发发动机不论有无故障，只要工作到一个修理间隔寿命，发动机必须返厂进行翻修，这种发动机称为到期返厂机。动机必须返厂进行翻修，这种发动机称为到期返厂机。提前返厂机：提前返厂机：发动机因提前出现故障，又不值得在外场排故，或油封到发
19、动机因提前出现故障，又不值得在外场排故，或油封到期、或发动机文件丢失。发动机没有工作到一个间隔寿命，期、或发动机文件丢失。发动机没有工作到一个间隔寿命，又必须返厂进行检修的发动机叫提前返厂机。又必须返厂进行检修的发动机叫提前返厂机。修理机种修理机种29试验机：试验机：试验机是指厂内修理采用的新工艺、新技术、新材料，进行修试验机是指厂内修理采用的新工艺、新技术、新材料，进行修理试验，寻求资料论证可行性的发动机修理。理试验，寻求资料论证可行性的发动机修理。返修机：返修机：指厂内修理质量低，试车不合格后，再返回修理线重新检修，指厂内修理质量低，试车不合格后，再返回修理线重新检修，这种发动机的修理采用
20、针对性、局部修理的方法：这种发动机的修理采用针对性、局部修理的方法：修理机种修理机种30发动机的型别是指：发动机的结构类型和加改装后的定型。发动机的型别是指：发动机的结构类型和加改装后的定型。如如WP-7WP-7、WP-13WP-13、AJI31AJI31为结构类型；为结构类型；WP-7CWP-7C、WP-7EWP-7E是表示该结构类型发动机的加改装程度不同，用是表示该结构类型发动机的加改装程度不同，用C C、E E等字母区别它的定型。等字母区别它的定型。发动机的型别不同，其修理方法和要求各不相同。发动机的型别不同，其修理方法和要求各不相同。发动机的型别发动机的型别31在目前条件下，为了检查，
21、修理或更换发动机零件，除了部分在目前条件下，为了检查，修理或更换发动机零件，除了部分不可拆卸的机件外，对进厂翻修的发动机应进行全面拆卸，这不可拆卸的机件外，对进厂翻修的发动机应进行全面拆卸，这个工艺过程叫发动机分解。个工艺过程叫发动机分解。分解工作大体分两步进行。分解工作大体分两步进行。先把发动机分解成组合件先把发动机分解成组合件,再分解成零件。再分解成零件。发动机的分解发动机的分解32组成发动机的最小单元体叫零件。组成发动机的最小单元体叫零件。多个零件装配在一起能独立存在，可进行整装整体拆的机件叫多个零件装配在一起能独立存在，可进行整装整体拆的机件叫组合件。组合件。对装配而言，可称为装配单元
22、。对装配而言，可称为装配单元。能代表发动机某一工作特性的组合件叫部件。能代表发动机某一工作特性的组合件叫部件。能独立工作，装在发动机上，配合发动机协调工作的组合件叫能独立工作，装在发动机上，配合发动机协调工作的组合件叫附件。附件。发动机的分解发动机的分解33解工作的质量直接影响翻修质量和成本。解工作的质量直接影响翻修质量和成本。据统计，有相当一部分机械故障（如打伤、压坑、毛刺、划据统计，有相当一部分机械故障（如打伤、压坑、毛刺、划伤）是大分解时人为造成的。伤）是大分解时人为造成的。分解时机件掉地、叶片砸坏的时有发生。分解时机件掉地、叶片砸坏的时有发生。强行分解造成导管成批报废的事也发生过强行分
23、解造成导管成批报废的事也发生过 发动机的分解发动机的分解34发动机长期使用后，其零件往往被油污、积炭、锈发动机长期使用后，其零件往往被油污、积炭、锈蚀及高温氧化物等杂物所复盖，在检查和修理零件蚀及高温氧化物等杂物所复盖，在检查和修理零件之前必须清洗。之前必须清洗。除小型零件和精密藕件仍采用油剂清洗外，大都采除小型零件和精密藕件仍采用油剂清洗外，大都采用化学清洗、振动清洗、超声波清洗、喷砂清洗、用化学清洗、振动清洗、超声波清洗、喷砂清洗、等离子冲刷等。等离子冲刷等。发动机清理发动机清理35发动机清理发动机清理36故障检查有两种故障检查有两种:一种是整机性能故障检查一种是整机性能故障检查;一种是零
24、件故障检查。一种是零件故障检查。一般来说，整机性能故障是由于零件故障或装配不当一般来说，整机性能故障是由于零件故障或装配不当引起的引起的.发动机的故障检查发动机的故障检查37故障检查按故障性质可分为两类故障检查按故障性质可分为两类1.1.零件机械故障检查方法：零件机械故障检查方法：零件的机械故障是指零件变质、变形、裂纹、断裂、零件的机械故障是指零件变质、变形、裂纹、断裂、腐蚀、烧伤等。腐蚀、烧伤等。方法：方法：“看摸闻看摸闻”、检测试验、无损探伤检测内部缺、检测试验、无损探伤检测内部缺陷陷 发动机的故障检查发动机的故障检查38发动机的故障检查发动机的故障检查392.2.性能故障检查方法性能故障
25、检查方法航空发动机性能故障主要是指发动机性能偏离了规定值，如：航空发动机性能故障主要是指发动机性能偏离了规定值，如：温度高、推力小、振动大、怪音、滑油消耗量大、燃油压力摆温度高、推力小、振动大、怪音、滑油消耗量大、燃油压力摆动、转速悬挂、喘振等。动、转速悬挂、喘振等。发动机的故障检查发动机的故障检查40航空发动机零、组件经过故检工序后，进入修理阶段。航空发动机零、组件经过故检工序后，进入修理阶段。根据技术条件，故检人员对零件作出修理结论，根据技术条件，故检人员对零件作出修理结论，通常有合格、修复、待修或报废四种结论。通常有合格、修复、待修或报废四种结论。发动机零、组件的修理发动机零、组件的修理
26、41修复类零件在翻修中占绝大部分。修复类零件在翻修中占绝大部分。例如：轻微磨损、变形、裂纹、锈蚀等，用打磨、抛光、整例如：轻微磨损、变形、裂纹、锈蚀等，用打磨、抛光、整形、焊接等方法即可修复。形、焊接等方法即可修复。待修零件：当价格昂贵的零、组件存在较严重的故障，而目待修零件：当价格昂贵的零、组件存在较严重的故障，而目前的修理工艺又不能修复时，可暂按待修处理。前的修理工艺又不能修复时，可暂按待修处理。发动机零、组件的修理发动机零、组件的修理42报废零件：报废零件：当零件故障超出当零件故障超出修理技术标准规定范围修理技术标准规定范围，无法修复、无修复价值或使用寿命已满，无法修复、无修复价值或使用
27、寿命已满，必须报废。必须报废。发动机零、组件的修理发动机零、组件的修理43钳修：主要用于对零件的打磨、锉修、抛光、钻孔、钳修：主要用于对零件的打磨、锉修、抛光、钻孔、开槽、切片等。由于故障部位、形状、尺寸的不规则，开槽、切片等。由于故障部位、形状、尺寸的不规则，大都采用手工操作。大都采用手工操作。机械加工机械加工 电弧焊、气焊和钎焊电弧焊、气焊和钎焊 金属喷涂金属喷涂 电镀电镀 喷丸喷丸 粘接修补粘接修补 航空发动机零件修理的主要方法有如下方法：航空发动机零件修理的主要方法有如下方法：44航空发动机装配航空发动机装配现代燃气涡轮发动机是由数以千计的零件以及由这些零件组成的组件、部件、单元体和成
28、品件、附件构成。发动机整机发动机整机部件部件1附件附件1组件组件1零件零件1部件部件2部件部件n附件附件2附件附件n单元体单元体1单元体单元体2组件组件2组件组件n零件零件2零件零件n组件组件1零件零件1组件组件2组件组件n零件零件2零件零件n单元体单元体3单元体单元体445装配工艺装配工艺将若干零件结合成将若干零件结合成部件部件将若干个零件和部将若干个零件和部件结合成机器件结合成机器按规定的技术要求按规定的技术要求部装部装总装总装46装配工作的重要性装配工作的重要性装配工作是产品制造、大型维修工艺过程中的后期工作装配工作是产品制造、大型维修工艺过程中的后期工作装装配配准准备备工工作作部部装装
29、总总装装调调试试检检验验试试车车47装配工作的重要性装配工作的重要性加工加工质量质量合格合格零件零件不按工艺技术要不按工艺技术要求求不重视清理工作不重视清理工作质量质量较差较差精度精度低低性能差性能差功率损耗大功率损耗大寿命短寿命短加工加工质量质量较低较低零件零件按工艺技术要求按工艺技术要求修配和调整修配和调整质量质量较好较好精度精度较高较高性能较好性能较好结论：装配质量结论：装配质量很大程度上决决 定了发动机的性能定了发动机的性能！48发动机装配技术发动机装配技术49装配工艺装配工艺50发动机装配过程发动机装配过程零件简单的堆积过程零件简单的堆积过程按规定的技术标准、技术要求和一按规定的技术
30、标准、技术要求和一系列不同复杂程度的工艺程序和质系列不同复杂程度的工艺程序和质量控制程序来进行量控制程序来进行51装配工艺过程装配工艺过程的的特点：特点：和其他工艺过程相比具有以下特点：1235253装配精度装配精度装配精度：是发动机整机、单元体、部件和组件的实际技术条件、装配样图中所规定的技术要求保证组件、部件、保证组件、部件、单元体的使用特性单元体的使用特性调节系统的稳定性调节系统的稳定性整机的性能和寿命整机的性能和寿命装配过程中重要环节装配过程中重要环节54装配精度装配精度装配装配单元的实际精度单元的实际精度装配单元的设计技装配单元的设计技术条件术条件装配样图所规定的装配样图所规定的技术要求技术要求装配和测量误差装配和测量误差零件制造精度零件制造精度制定装配工制定装配工艺措施的重艺措施的重要依据要依据整机质量整机质量整机零件制整机零件制造的经济性造的经济性
