航空發(fā)動機關(guān)鍵制造技術(shù)是未來我國航空發(fā)動機工業(yè)發(fā)展的一個重要指標。傳統(tǒng)的制造工藝和生產(chǎn)模式已經(jīng)無法滿足航空發(fā)動機制造在高精度、高質(zhì)量、率、高可靠性等方面的需求，隨之而來的三軸、四軸、五軸數(shù)字化加工是未來中國航空發(fā)動機制造業(yè)發(fā)展的重要基礎。
基于航空發(fā)動機高復雜性、高可靠性等要求，目前航空發(fā)動機制造能力仍然按照“制造→試驗→修正制造→再試驗…”的模式，這就注定了航空發(fā)動機研制本身不但是個高科技事業(yè)，還是一個高投入的事業(yè)。我國在航空發(fā)動機研制試驗初期走了不少彎路，幾經(jīng)坎坷，“三落四起”，目前正處于“第四起”的階段，對我們既是機遇又是挑戰(zhàn)。世界上只有少數(shù)的幾個具備航空發(fā)動機制造技術(shù)，它代表了一個的科技水平、工業(yè)水平和綜合國力。
通過幾代航發(fā)人的共同努力，我們實現(xiàn)了由噴氣發(fā)動機向渦扇發(fā)動機的歷史性跨越，由小推力到中等推力向大推力轉(zhuǎn)變，由二代半向三代機、四代機轉(zhuǎn)變。目前正在開展四代機及大推力、大涵道比發(fā)動機的研發(fā)工作，發(fā)展的需求客觀上要求我們用更*的制造技術(shù)航空發(fā)動機技術(shù)的提升。
主要關(guān)鍵制造技術(shù)有：整體葉盤、葉環(huán)制造技術(shù)；靜子、轉(zhuǎn)子葉片制造技術(shù)；機匣制造技術(shù)；寬弦風扇葉片制造技術(shù)；金屬基、陶瓷基及碳/碳復合材料構(gòu)件等制造技術(shù)。
航空發(fā)動機需在高空、高速、高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速和交變負荷的惡劣條件下*、重復、可靠使用，與其他運載系統(tǒng)的動力相比，航空發(fā)動機是世界上工作條件苛刻，結(jié)構(gòu)復雜的物理系統(tǒng)。正如美國在其航空發(fā)動機關(guān)鍵制造技術(shù)推進計劃中寫到的：“這是一個技術(shù)精深得使新手難以進入的領域，它需要充分保護并利用該領域的成果，需要*數(shù)據(jù)和經(jīng)驗的積累以及大量的投資。”
為滿足我國航空發(fā)動機更新?lián)Q代需求，重點需建立、健全航空發(fā)動機發(fā)展型譜。這就使得近年來發(fā)動機機種多，研制周期短，技術(shù)難度大。為了能更好地完成各個型號研制的預定目標，科學地開展技術(shù)創(chuàng)新和工藝突破，提高技術(shù)成熟度，成為當務之急。
1.梳理流程
在關(guān)鍵制造技術(shù)領域，以往的技術(shù)工作一般是圍繞型號任務開展。型號任務下達后，設計部門下達技術(shù)圖紙和標準，我們圍繞圖樣和標準去開展工藝準備。在消化圖樣和標準的過程中，不斷發(fā)現(xiàn)問題，發(fā)現(xiàn)新的工藝難點和新技術(shù)，再針對新工藝、新材料進行立項攻關(guān)。
由于之前沒有技術(shù)儲備，往往導致研制周期過長，型號節(jié)點一拖再拖。針對相關(guān)問題，我們需要重新梳理流程，改變以往下達圖樣→工藝準備→立項攻關(guān)→工藝定型的模式，使相關(guān)工作與設計過程(mbd)并行實施。即在設計階段(mbd)開展工藝預先研究→三維圖下發(fā)→工藝準備→工藝定型。針對設計提出的要求開展新材料、新工藝的預先研究，縮短產(chǎn)品研發(fā)時間，提高研發(fā)效率。這樣就可以在設計階段即開始新工藝和新技術(shù)的攻關(guān)工作，為型號研制做好技術(shù)儲備。當研制任務正式下達時，可以立即進入生產(chǎn)階段，減少大量的攻關(guān)時間，大大提高研發(fā)效率。
2.知識管理
隨著科研型號的不斷增多，新材料、新工藝技術(shù)應用也越來越多。但往往隨著專家和技術(shù)人才的退休離崗，在新材料、新工藝應用過程中產(chǎn)生的寶貴經(jīng)驗和知識財富也不斷流失。同時，涌入的大量新生力量，缺少相關(guān)經(jīng)驗知識的支持。如此，人才隊伍建設能力不能滿足繁重的型號任務要求。
因此，建立具有專業(yè)特色的知識工程平臺，全面解決知識積累、共享瓶頸；打造型號研制創(chuàng)新平臺，提高研發(fā)效率，提升工廠綜合創(chuàng)新能力，成為當務之急。將知識工程與工廠型號研發(fā)實際結(jié)合起來，針對型號產(chǎn)品研發(fā)過程中的工裝設計、材料、制造過程模擬、工藝改進、產(chǎn)品檢測等進行知識積累、存儲、共享、應用和創(chuàng)新，建設全面的知識工程支撐平臺和計算機輔助創(chuàng)新工具，實現(xiàn)知識的快速積累、深度挖掘、充分共享和應用，全面系統(tǒng)地提高型號研制的科研水平，以利經(jīng)驗傳承和創(chuàng)新驅(qū)動，終形成基于知識工程的產(chǎn)品創(chuàng)新、研發(fā)和生產(chǎn)體系。
3.薄壁難加工材料制造
圖1為某發(fā)動機機匣構(gòu)件，材料為奧氏體不銹鋼難加工材料，牌號0cr17ni4cu4nb，小壁厚為1.1mm，外弧面要求輪廓度≯0.08mm，受變形因素影響，輪廓度超差，嚴重制約機匣組件的裝配質(zhì)量，造成安裝應力，影響到機匣組合件裝配及發(fā)動機的效能。改善和控制薄壁環(huán)塊變形不單是生產(chǎn)合格零件的需要，更是提升航空制造能力，提高航空發(fā)動機性能的先決條件。
圖1某發(fā)動機機匣構(gòu)件模型
可通過以下工序滿足構(gòu)件結(jié)構(gòu)形狀要求：
(1)調(diào)整加工余量。
(2)采用數(shù)控機床加工，調(diào)整、固化加工。
(3)改進零件裝夾方式。
(4)采取對稱銑槽加工。
(5)在銑加工型槽之后增加穩(wěn)定處理工序，改善二次加工應力。
4.*的復合材料成型制造技術(shù)
樹脂傳遞模塑，即將干態(tài)的復合材料經(jīng)過預定型，放入特定的模具中夾緊，從設置的適當注膠口在一定溫度、壓力下將配好的樹脂注入模具中，使之與增強材料一起固化成型的工藝方法。這是樹脂基復合材料應用較廣的工藝技術(shù)，起源于20世紀50年代的冷模澆注，其發(fā)展動力是為了使飛機雷達罩的成型技術(shù)發(fā)展起來。該工藝具有成本低、尺寸精度高的特點，對技術(shù)要求高，特別是對原材料和模具要求較高。
由于當時未能解決排除氣泡難、纖維浸潤性差、樹脂流動出現(xiàn)死角等制造技術(shù)問題，限制了廣泛應用。直至20世紀90年代，隨著對樹脂傳遞模塑工藝及理論的研究，設備、樹脂和模具技術(shù)日臻完善，該工藝發(fā)展成了復合材料行業(yè)低成本成形工藝之一。與傳統(tǒng)的模壓工藝相比，可提高纖維體含量，有助于樹脂對纖維的浸漬，降低孔隙率，提高產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量。
其工藝特點是：
(1)分為增強材料預成型體成型和樹脂注射固化兩個步驟，具有高度靈活性和組合性。
(2)采用與制品相近的增強材料預成型技術(shù)，纖維樹脂浸潤一經(jīng)完成即固化，可用低粘度快速固化的樹脂，并可對模具進行加熱而進一步提高生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量。
(3)閉模注入樹脂的方式可*減少樹脂有害成分對人體及環(huán)境的毒害。
(4)該技術(shù)采取低壓(注射壓力≯4kg/cm2)注射技術(shù)，適宜大尺寸、外形復雜，表面粗糙度低的制件。
(5)模具可根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模要求選擇不同的材料，從而降低制造成本。樹脂傳遞模塑隨在國內(nèi)有許多單位在研制，但一直應用于等厚度、等致密度的產(chǎn)品中去，其膠液的流動狀態(tài)和流速易保持一致，產(chǎn)品穩(wěn)定性好。但對于各截面纖維厚度、致密度、密度變化的諸如復合材料葉片來說，復雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)應用樹脂傳遞模塑技術(shù)會造成膠液流動狀態(tài)和速率不一致，從而導致其生產(chǎn)工藝更為復雜，工藝難度增大。其關(guān)鍵制造技術(shù)：預成型體制造技術(shù)。
預成型體制造技術(shù)即預定型是樹脂傳遞模塑前工序，其好壞影響樹脂傳遞模塑注射效果。大致可分為五種類型：手工鋪層、紡織法、針織法、熱成型原絲氈法和預成型定向氈法。根據(jù)產(chǎn)品使用要求，可使用不同的預制體。紡織體做成的預制體不存在層與層之間的界面問題，力學性能和熱學性能優(yōu)良。該預制體要求具有疏松的組織結(jié)構(gòu)，以便液態(tài)成型時液態(tài)樹脂能夠順利地浸潤和浸透結(jié)構(gòu)預制體。要使干態(tài)復合材料結(jié)構(gòu)預制體具有基本的自支撐性和形狀保持能力，利于預制體反復的鋪放和定位要求，還要有反復變形的性質(zhì)，制件見圖2。
圖2某復合材料制件
5.*的五軸行寬數(shù)控成型制造技術(shù)
航空發(fā)動機靜子葉片為復雜異型面。起初，考慮加工變形影響，通過多次調(diào)整粗、半精、精加工方案，增加工藝過程中校形、人工時效等工序，試加工效果有所改善，但仍不能滿足設計要求。后通過五軸拋銑數(shù)控加工實現(xiàn)對其行寬大化加工，優(yōu)化加工路線，實現(xiàn)免拋光加工。
6.結(jié)語
航空發(fā)動機關(guān)鍵制造技術(shù)的應用，減少了人工干預、人為出錯的概率，克服了技術(shù)瓶頸。同時，為我國航空發(fā)動機發(fā)展提供了堅實的技術(shù)保障，實現(xiàn)了制造流程的規(guī)范化、自動化，提高了生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量，勢必對我國未來航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到推動作用。
(原標題：wmem|航空發(fā)動機關(guān)鍵制造技術(shù)現(xiàn)狀及趨勢)