航空涡轮轴发动机构型项选择

司键

摘 要：航空燃气涡轮轴发动机是一个复杂的系统工程。文章介绍了按照构型管理和产品结构模块化的相关思想，对航空燃气涡轮轴发动机构型项进行划分，简化发动机管理的过程。

关键词：涡轮轴发动机；构型管理；构型项

航空涡轮轴发动机的特点是结构复杂、零部件数目众多，而且是一个复杂的系统工程。传统的发动机产品结构层次多，嵌套太多，给发动机的更改控制带来极大难度，因此，需要对发动机产品结构进行改造，按照构型管理的理念，划分构型项。

1 构型管理的基本功能

构型管理也称为技术状态管理，是产品在全寿命周期内，为确立和维持产品的功能特性、物理特性和产品需求、技术状态文件规定保持一致的活动[1]。构型管理由5个部分组成：构型验证和审核、构型管理计划编制及管理、构型标识、构型更改管理、构型状态纪实。

2 构型项的定义

构型项，Configuration item（CI），作为构型管理的基本单元，是指能满足最终使用功能、并被指定作为单个实体进行构型管理的硬件、软件或其集合体，或其中一个离散的部分[1]。

发动机产品划分为若干构型项，并进行构型标识，每个构型项由零部件、系统等组成。构型项的划分，要使得发动机产品结构扁平化，要有利于发动机产品数据的管理和控制。一个发动机产品究竟分解为多少层次，与产品的复杂程度有关，一般最多4～6层[2]。

2.1 构型项选择过程

构型项的选定是一个逐步完善的过程。构型项的选择在论证初步总体技术方案时就需要啟动，随着发动机总体技术方案的完善，一步步的细化构型项的选择。

2.2 构型项选择方式和标准

构型项选择过程一般分为：建立产品结构，确立构型项，确立关联内容。构型项的选择，在工作实践中很依赖工程设计人员的经验判断，一般情况下，选择构型项需要综合考虑以下几方面：

（1）物理特性和功能特性独立的零组件。

（2）系统的成附件。

（3）客户提出的需求方案。

（4）更改不频繁的组件。

构型项的选择还要考虑发动机的安装过程，要有利于发动机的分解装配，还要便于发动机零部件的管理，如点火系统，一般包括点火器、点火电缆及点火的电咀或喷嘴，常常将以上零件作为一个整体来进行看待。

构型项的选择在构型管理中有着举足轻重的作用。构型项的多少与产品的复杂度密切相关。选择太多构型项会增加构型管理的难度和成本，使构型管理变的琐碎复杂；选择太少构型项则向下分解不够，减少产品的可视度，不利于对底层结构深化管理[3]。因此，在产品设计中构型项的数量要适中。

构型项的选择是一个综合考虑的过程，一般情况下，发动机构型项的选择只考虑物理界面的划分，不考虑气动、燃烧等性能因素。

3 模块化构型思想

传统的航空涡轮轴发动机管理模式是以图纸为基进行管理，出现了设计问题后，用图纸加“更改单”的方式进行更改。这种管理方式效率低、还很容易出错，且不能清楚分析更改的影响和更改的范围。

如果把发动机的产品构型项视为一个个模块，各模块间相对独立，模块的接口保持互换性，则发动机的设计更改只会在模块内部传播，其影响只限于本模块之内，这就大大的减小了更改的影响范围、减少的更改的工作量。

4 模块化产品结构

产品结构是进行发动机构型的基础，不同的产品结构构形式直接影响到发动机管理的的形式和管理的过程。

传统的航空涡轮轴发动机产品结构形式，是将发动机分为进气头部、压气机、燃烧室、涡轮、尾喷管、附件等几大部分，是按发动机的功能划分发动机产品结构形式。

模块化的产品结构形式，就是将发动机产品结构扁平化，将电气系统、燃油系统、滑油系统等视为构型项；同时将发动机本体上的压气机部件、燃烧室部件、涡轮部件等进一步细分：

结构部件的连接和对接或结构部段的对接设定为一个连接构型项，如各单元之间的相关连接件等；

将发动机装配的基准件，设定为一个装配构型项，如中介机匣、压气机机匣、燃气涡轮等；

将承受和传递重要载荷的连接构建和接头设定为一个构型项；

将有互换要求的部件级，设定为一个构型项；

将依据复合材料结构的整体成型、固化、交接等分别设定为构型项。

采用模块化组织产品结构时，需要注意以下几点：

（1）模块之中不能再包含模块，即模块不能嵌套使用[4]。

（2）每个模块在数量上只能有一个。

模块化的产品构型，将有效性信息上移至模块一级，通过模块有效性来控制发动机的构型[5]。发动机的构型过程可以看作是选择相应模块的过程，从而形成航空发动机产品。

5 结束语

航空涡轮轴发动机是一个商机巨大的市场，同时又是一个竞争激烈的市场。研制高性能的航空涡轮轴发动机不仅有巨大军事价值，也有较高的经济价值。学习国内外先进的发动机管理方式，按照构型管理的思想管理发动机，才能更好的满足客户的需求。

参考文献

[1]GJB 3206A-2010.技术状态管理[S].

[2]王庆林，余国华，王睿.构型管理[M].上海科学技术出版社，2010.

[3]董琳琳，朱永伟.民用飞机设计构型项选择[J].航空与航天，

2015，04（2）：6.

[4]陶剑，范玉青.基于构型项的飞机研制建模技术[J].北京航空航天大学学报，2007，33（17）：1241-1245.

[5]阴庞龙，何景武.大型客机构型管理研究[J].民用飞机设计与研究，2009年增刊：179-18.