航空发动机关键制造技术分析与应用 鞠珊珊
航空发动机涡轮叶片热障涂层研究现状
第52卷第11期表面技术2023年11月SURFACE TECHNOLOGY·139·航空发动机涡轮叶片热障涂层研究现状贾宜委，王鹤峰*，王宇迪，赵帅，昂康（太原理工大学 机械与运载工程学院，太原 030024）摘要：热障涂层是一种可以有效保障航空发动机涡轮叶片正常工作，同时显著提高其工作效率和服役时间的表面防护技术。
热障涂层的性能在很大程度上影响叶片的承温和抗腐蚀能力，进而间接影响航空发动机的服役性能。
涂层性能主要受其结构和材料2个方面的影响。
介绍了涂层结构的优缺点和研究进展，当前常见的结构形式有双层结构、多层结构和梯度结构；介绍了粘结层材料的研究进展；对陶瓷层材料的研究进展进行了详述，如YSZ的掺杂改性、A2B2O7型化合物、钙钛矿结构材料以及近年来兴起的几种高熵陶瓷材料，其中高熵陶瓷材料包括：高熵稀土钽酸盐、铝酸盐、锆/铪酸盐、磷酸盐、硅酸盐以及高熵稀土氧化物，分别从热导率、热膨胀系数、断裂韧性、热循环寿命和抗腐蚀能力等方面对其进行介绍；概述了热障涂层常见的几种失效形式如：TGO失效、CMAS腐蚀以及高温烧结，并且对其发生机理进行简要的介绍；展望了热障涂层未来的发展趋势和方向。
关键词：航空发动机；热障涂层；涂层结构；涂层材料；涂层失效形式中图分类号：TG174 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2023)11-0139-16DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2023.11.011Research Status on Thermal Barrier Coating ofAircraft Engine Turbine BladeJIA Yi-wei, WANG He-feng*, WANG Yu-di, ZHAO Shuai, ANG Kang(College of Mechanical and vehicle Engineering, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China)ABSTRACT: With the continuous development of the aviation industry, people are putting forward higher requirements for the performance of aircraft engines. Thermal barrier coating is a surface protection technology and depositing it on the engine turbine blade surface can significantly isolate high temperature and reduce thermal shock and thermal corrosion impact, to ensure the normal operation of aircraft engine turbine blade in harsh and complex environment, and can also significantly improve engine efficiency and service time. The performance of the thermal barrier coating largely affects the bearing and corrosion resistance of the blade, which in turn has an impact on the service capabilities of the aircraft engine. The performance of the coatings is mainly affected by their structure and material system. Firstly, several structural systems of thermal barrier coatings are briefly described in terms of their advantages, disadvantages and research advances. Currently common structural收稿日期：2022-08-13；修订日期：2023-03-01Received：2022-08-13；Revised：2023-03-01基金项目：山西省回国留学人员科研项目“动态压剪条件下南极固定冰屈服行为的研究”（2020-030）；中国—白俄罗斯电磁环境效应“一带一路”联合实验室（ZBKF2022031101）Fund：Research Project of Returned Overseas Students in Shanxi Province, "Study of Antarctic Fixed Ice Yielding Behavior under Dynamic Compressive Shear" (2020-030); China-Belarus Electromagnetic Environmental Effects "One Belt, One Road" Joint Laboratory (ZBKF2022031101)引文格式：贾宜委, 王鹤峰, 王宇迪, 等. 航空发动机涡轮叶片热障涂层研究现状[J]. 表面技术, 2023, 52(11): 139-154.JIA Yi-wei, WANG He-feng, WANG Yu-di, et al. Research Status on Thermal Barrier Coating of Aircraft Engine Turbine Blade[J]. Surface Technology, 2023, 52(11): 139-154.*通信作者（Corresponding author）·140·表面技术 2023年11月forms include: double-layer structures, multi-layer structures and gradient structures. The classical double-layer structure is still most widely used. The preparation process of multi-layer and gradient structures is more complex and both multi-layer and dual ceramic layer structures are prone to interfacial bonding problems in use, which limits their widespread application. Secondly, the current research status of binder layer materials for thermal barrier coatings is summarized. The current research on MCrAlY alloy and NiAl alloy mainly focuses on the modification of doping elements and MCrAlY alloy still needs to be improved in terms of interfacial bonding and high temperature oxidation resistance, while the advantage of NiAl alloy mainly lies in its creep resistance and oxidation resistance, which can be used as a more ideal binder layer material after modification. At the same time, the research progress of several ceramic layer materials is introduced, such as the doping modification of YSZ, A2B2O7-type compounds, chalcogenide structural materials and several high-entropy ceramic materials that have emerged in recent years. The high-entropy ceramic materials mainly include: high-entropy rare-earth tantalates, high-entropy rare-earth aluminates, high-entropy rare-earth zirconates/hafniumates, high-entropy rare-earth phosphates, high-entropy rare-earth silicates and high-entropy rare-earth oxides, in terms of thermophysical attributes such as thermal cycle life and CTE. Currently, among the doping modifications of YSZ, multi-oxide doping provides more comprehensive performance enhancement. Doping modifications of A2B2O7-type compounds have also yielded good results, but the strength and fracture toughness of the materials need further improvement. Among the high-entropy ceramic materials, high-entropy rare-earth zirconates and high-entropy rare-earth oxides are highly promising materials for ceramic layers. In order to meet the increasing requirements for engine performance, the improvement of the performance of thermal barrier coatings still needs to be continuously explored.Common forms of failure of thermal barrier coatings, such as TGO failure, CMAS corrosion, salt spray corrosion and high temperature sintering, are reviewed and the mechanisms by which they occur are briefly described. Finally, future trends and directions for thermal barrier coatings are presented. In future research, attention should be paid to improving the mechanical properties of coatings, as well as to investigating the mechanisms behind changes in coating performance, and to achieving more accurate predictions of coating life based on current research.KEY WORDS: aircraft engines; thermal barrier coatings; coating structures; coating materials; coating failure forms随着我国航空工业的不断进步，人们对飞行器服役性能等方面的要求在逐渐提高。
航空发动机复合材料静子叶片研究进展
航空发动机复合材料静子叶片研究进展王燚林;刘天生;刘东;史鹏程;祝颖丹;陈明达【期刊名称】《玻璃钢/复合材料》【年(卷),期】2018(000)012【摘要】航空发动机静子叶片作为压气机的关键部分,对整个航空发动机的性能有着重大影响.采用轻量化纤维增强复合材料叶片,对实现减重、大推重比、高燃油效率起到关键作用.首先介绍了纤维增强树脂基复合材料叶片的设计流程和设计技术进展,然后从静子叶片预成型、成型和切削加工三方面讨论了制造工艺研究状况,并强调了前期设计在航空发动机冷端一体化发展中的重要性,最后通过对国外几种典型复合材料叶片的成功应用案例和当前设计技术以及成型工艺的发展趋势的分析,凸显了2.5D机织复合材料在未来航空发动机静子叶片发展中的地位,展望了航空发动机复合材料静子叶片的未来发展.【总页数】6页(P96-101)【作者】王燚林;刘天生;刘东;史鹏程;祝颖丹;陈明达【作者单位】中北大学环境与安全工程学院,太原 030051;浙江省机器人与智能制造装备技术重点实验室,中国科学院宁波材料技术与工程研究所,宁波 315201;中北大学环境与安全工程学院,太原 030051;浙江省机器人与智能制造装备技术重点实验室,中国科学院宁波材料技术与工程研究所,宁波 315201;浙江省机器人与智能制造装备技术重点实验室,中国科学院宁波材料技术与工程研究所,宁波 315201;浙江省机器人与智能制造装备技术重点实验室,中国科学院宁波材料技术与工程研究所,宁波 315201;浙江省机器人与智能制造装备技术重点实验室,中国科学院宁波材料技术与工程研究所,宁波 315201【正文语种】中文【中图分类】TB332【相关文献】1.商用航空发动机先进复合材料风扇叶片研究进展 [J], 王晓亮;刘志真;纪双英;张卫方2.航空发动机叶段类静子辊轧叶片加工工艺 [J], 李深亮;乔思佳;姜绍西;武志勇3.某型航空发动机低涡静子叶片装配方法研究 [J], 牛孝霞; 龙洋4.航空发动机离心压气机叶片转静干涉强迫振动响应分析 [J], 魏巍;王建方;袁巍;王月华;王涛5.航空发动机风扇静子叶片裂纹失效分析 [J], 卜嘉利;高志坤;牛建坤;曹勇因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于SVR的高压涡轮一级转叶裂纹发展规律
基于SVR的高压涡轮一级转叶裂纹发展规律曹惠玲;王晓兵【摘要】针对航空发动机高压涡轮一级转子叶片10～12孔区域裂纹损伤的潜在安全问题,首先利用ImageJ软件获取裂纹损伤数据,然后建立基于SVR的高压涡轮一级转子叶片裂纹损伤长度预测模型并检验模型的可靠性,最后利用模型对各相关因素进行深入分析.结果表明,裂纹发展长度随空气质量指数变化呈指数规律分布,随CSN、EGT和N1变化呈对数规律分布,且各相关因素的变化对裂纹损伤发展的贡献率有很大差异.【期刊名称】《中国民航大学学报》【年(卷),期】2018(036)004【总页数】6页(P29-34)【关键词】预测;支持向量回归机;裂纹;QAR数据;高压涡轮一级转子叶片【作者】曹惠玲;王晓兵【作者单位】中国民航大学航空工程学院,天津 300300;中国民航大学航空工程学院,天津 300300【正文语种】中文【中图分类】V23高压涡轮作为航空发动机最重要的热部件之一，承受着极其恶劣的循环热载荷和复杂的机械载荷，因此高压涡轮成为了发动机故障率最高的零部件之一。
近年来，随着国内雾霾天气的加剧，高压涡轮转子叶片（以下简称“转叶”）的损伤也日趋严重，尤其以烧蚀、裂纹损伤为代表的失效模式最为突出，给航空发动机的正常运行和维护带来了很大困扰。
目前国内航空公司对于高压涡轮转叶的损伤监控多以孔探检查为主，一是对于高压涡轮转叶损伤尺寸的测量较少（双物镜孔探仪的出现使这种情况得到了一定程度的改善）；二是对于孔探检查时发现损伤较为严重的高压涡轮转叶，工程师以飞机维修手册为指导，并结合实际工作经验判断发动机是否需要下发。
出于安全考虑，发动机往往被提前下发，这样势必会增加航空公司的运营成本。
因此，有必要在获取发动机高压涡轮转叶裂纹损伤数据的基础上，对裂纹损伤发展规律和相关影响因素进行深入研究。
对于发动机的高压涡轮叶片损伤，国内外进行了大量的相关研究，Naeem等[1-2]研究了外界温度变化及发动机性能衰退对军用发动机高压涡轮叶片蠕变寿命和低周疲劳寿命的影响；孙见忠等[3]、李本威等[4]在发动机性能仿真的基础上建立了涡轮叶片蠕变寿命分析模型，并研究了使用条件对涡轮叶片蠕变寿命的影响；夏毅锐等[5]根据某型发动机飞行参数记录仪统计分析了叶片的实际载荷谱、高压涡轮转速与排气温度时间的相关矩阵，根据温度场和应力场的有限元计算结果，对高压涡轮二级转叶的使用寿命进行了研究；孙见忠等[6]利用发动机 QAR（quick access recorder）数据和少量失效样本，借助寿命损耗模型对涡轮叶片剩余寿命进行了评估；陈立杰等[7]建立了某型发动机低压涡轮工作叶片全尺寸有限元模型，在弹塑性有限元分析的基础上对叶片进行了高温低循环疲劳寿命预测；雷达[8]针对核心机损伤发展带有随机性的特点，采用幂律退化轨道模型建立了基于孔探数据的核心机损伤增长模型，并对发动机拆发时间进行了预测。
BOPPPS模型在“航空发动机强度”课程教学设计中的探索
结构分析与设计”“航空发动机原理”及“机械 振动基础”“理论力学”“工程弹性力学”等课 程为先修课程，课程具有显著的多学科交叉的特 点。同时课程的研究对象为航空发动机的叶片、 盘等结构，建立其力学模型和数学模型，开展结 构的应力计算和强度分析，较为艰涩、枯燥。在 传统的教学模式中，以教师为主体的讲授式教 学，通过PPT采用投影屏幕的形式显示教学内容， 结合教师的讲解和引导达到合理教学的目的。这种 传统的教学模式缺乏师生互动，学生以被动式学 习为主，教师不能及时掌握学生的学习情况也无 法及时调整上课的重点。
【关键词】航空发动机强度；BOPPPS模型；雨课堂；教学设计 【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-5065（2021）06-0034-05
0 引言
“航空发动机强度”课程是飞行器动力工程 专业的专业必修课，课程贯彻国家立德树人的教 育方针，落实南京航空航天大学（以下简称“南 航”）负重奋进、献身国防、唯实创新、志在超 越的办学精神，其培养目标包括以下3个方面。 ①知识目标：掌握零件或部件的结构特征、工 作条件，理解强度的主要影响因素，系统掌握叶 片、轮盘等关键部件的静强度及振动分析方法， 了解排除故障的典型措施；②能力目标：具备从 航空发动机实际工程问题中提炼力学要素，建立 力学分析模型的能力；③素质目标：注重学生科 学思维方法的训练，培养学生献身祖国国防事业
航空发动机涡轮叶片缺陷的产生及无损检测
航空发动机涡轮叶片缺陷的产生及无损检测发布时间：2023-03-16T09:00:24.140Z 来源：《中国科技信息》2022年10月第20期作者：荆砚1，何喜1，郭乃鹏1，邹捷1，宋凯2[导读] 本文调研了航空发动机涡轮叶片制造工艺与服役环境，分析了涡轮叶片不同阶段失效形式，荆砚1，何喜1，郭乃鹏1，邹捷1，宋凯21中国航发西安航空发动机有限公司，陕西西安 7100212南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室，江西南昌 330063[摘要]：本文调研了航空发动机涡轮叶片制造工艺与服役环境，分析了涡轮叶片不同阶段失效形式，剖析了涡轮叶片的常见缺陷类型及其产生机理，介绍了涡轮叶片的多种无损检测方法，阐述了不同类型缺陷对应检测手段及其优势，展望了涡轮叶片检测技术未来发展趋势，为涡轮叶片无损检测技术研究提供了借鉴与参考。
[关键词]：涡轮叶片；缺陷类型；无损检测1 引言随着工业技术的不断更新迭代，航空发动机得到的极大的发展，目前被广泛地应用到民用运输、航空航天和军事等各个领域。
近30年来无论从民间的工程应用还是全球多次局部战争中都已经充分证明了先进航空发动机的重要性，甚至在国与国之间的较量中扮演着举足轻重的角色[1]。
航空发动机由多种零部件组成，其中涡轮叶片是最关键的部件之一，其主要作用是将燃料在发动机内被释放的热能转化为机械能，这一工作过程直接关系着整个发动机的工作状态[2,3]。
航空发动机工作过程中根据实际情况不断地开车、停车、加减速，叶片在此过程中承载着大量的交变拉应力、热腐蚀、氧化、冲蚀和磨损等综合影响的循环作用，最终导致叶片萌生裂纹甚至部分断裂。
我国发生的航空发动机故障中，由涡轮转子导致的失效事故约占80%以上[4]。
因此，在实际生产铸造和服役过程对叶片的安全监测就显得极为重要。
本文首先分析了叶片的典型缺陷及其产生原因，其次全面介绍了常规无损检测技术以及在涡轮叶片检测上的应用，最后总结了各检测方法的优缺点，分析了未来检测方法的发展方向。
碳纤维天线的刚度仿真
碳纤维天线的刚度仿真鞠金山;王亚锋【摘要】树脂基碳纤维复合材料(CFRP)具有轻质、高强度及高刚度等特点.文章从刚度设计的角度出发,对树脂基碳纤维复合材料天线反射面进行铺层设计,利用有限元分析软件进行刚度仿真.结果表明,所有铺层方式均满足设计要求,但实际铺层时应考虑采取变形最小的准各向同性铺层[90/45/0/-45/A-]S.【期刊名称】《合肥工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2010(033)008【总页数】4页(P1257-1259,1263)【关键词】树脂基碳纤维复合材料;天线反射面;铺层设计;刚度仿真【作者】鞠金山;王亚锋【作者单位】中国电子科技集团公司,第38研究所,安徽,合肥,230088;中国电子科技集团公司,第38研究所,安徽,合肥,230088【正文语种】中文【中图分类】TN823;O241.82树脂基碳纤维复合材料(CFRP)具有强度、刚度可设计性的特点,采用CFRP制造雷达天线具有轻质、高强度、高刚度、耐腐蚀及高精度的特点。
而复合材料设计标准的不足成为限制复合材料应用的重要原因之一[1]。
随着有限元分析的发展,可以用其对复合材料进行设计。
研究人员通过试验对有限元分析进行了验证,结果表明,有限元分析在复合材料分析设计上具有较高的准确度[1-3]。
目前,国内复合材料的有限元分析技术尚处于探索性试验阶段,主要应用于航空、航天领域功能件的辅助设计,已报道的仿真研究集中在固有频率、热变形、冲击变形以及动力响应等方面[4-7],而碳纤维反射面天线刚度仿真应用研究的报道较少。
本文主要采用有限元分析软件ANSYS对蜂窝夹芯结构的CFRP天线反射面在满足一定刚度条件下进行仿真设计。
1 铺层设计的一般原则1.1 单层板工程常数单向铺层的工程常数可依据组分材料的性能及其体积分数,并采用细观力学分析方法给出的公式来预测。
碳纤维增强树脂基复合材料单向铺层的工程常数的预测公式[8]如下所述。
航空发动机压气机叶片型面检测技术
中，控制系统采用上控机，以ＴＲ００８
数控系统平台为基础进行开发，实现
了测量仪的运动控制、数据采集、光
栅准确计数等功能。ＴＲ００８是清华 大学精仪系制造工程研究所正存开 发和完善的普及型数控系统平台，其 软件争郜由ｃ程序设计语言实现。 处理系统采用ＰＣ机，以基于Ｗｉｎ一 ｄｏｗｓ系统的ＭＡＴＬＡＢ作为软件开 发１二具，以实现测量数据的处理、曲 线拟合造型、参数辨识等功能。两台 不同系统计算机之间的数据传输采 用了建立无盘工作站的方法来实现，
３陈凯云，叶佩青，俞学兰，等·航空压
主嚣！盖ｉ雷：：型苎ｉ竺研究·仪器仪表
４张国雄．三坐标测量机．天津：天津 大学出版社，１９９９．１１３～１１７（责编晓霸）
４８航牵翩造技术·２００７年第１ｌ期
万方数据
青海大学机械系 清华大学精仪系
俞学兰 叶佩青
叶片是关系到发动机性能的高负荷零件。严格控制叶 片的制造质量，是叶片制造中的关键问题。因此，叶片的检 测技术非常重要，在叶片制造的总工作量中叶片检测工作 量占相当大的ＥＥ例。
俞学兰 硕士。青海大学机械系讲师，主
要研究方向为数控加工。
叶片是关系到发动机性能的高 负荷零件。严格控制叶片的制造质 量，是叶片制造中的关键问题。因此， 叶片的检测技术：｛｝常重要，在叶片制 造的总工作量中叶片检测工作量占 相当大的比例“１。
即为理想标准叶片； 失真或无法计算的现象，而激光测量
制造误差很小时即 仪ｎ Ｊ以真实地反映叶片边缘的形状。
为样板叶片，此时制 表２从测量的精度、速度以及可靠性
圈３二维图形显示界面
造误差对测量结果 等方面将四坐标激光测量仪与三坐
的影响不明显。在 标测量机两种测量方式进行叶片测
密转台，配合非接触式激光测头进行 试验巾选用某型样板叶片对测量结 量的结果进行了比较。
科研课堂小班化教学方法探索——火箭发动机尾喷管收扩段电镀工艺仿真“微课题”设计与实践
［收稿时间］2023-04-30［基金项目］重点研发（2023YFB3408200）；国防基础科研（JCKY2021204B146）。
［作者简介］李卫平（1972—），女，湖南人，博士，教授，研究方向为功能涂镀层制备技术、轻合金表面阳极氧化处理技术、材料加速腐蚀实验方法评估和寿命预测。
［摘要］项目组借助虚拟仿真技术以“体验—学习—发现—探索”为思路构建层层递进的科研课堂“微课题”小班化教学模式，引导学生针对航天领域大型构件电镀仿真模型进行阳极优化设计，明确设计理念。
实践结果表明：虚实结合的小班化教学方法有利于培养学生的思维能力、创新能力、分析和解决问题的能力、设计和优化方案的能力，还有利于提高学生的学习兴趣，可为多元化、创新型卓越人才的培养提供经验。
［关键词］虚实结合；实验教学；小班化教学；电镀工艺仿真；“微课题”［中图分类号］G642.0［文献标识码］A ［文章编号］2095-3437（2023）18-0060-062023年9University Education为贯彻落实习近平新时代中国特色社会主义思想和全国教育大会精神，结合教育部《关于加快建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见》《关于深化本科教育教学改革全面提高人才培养质量的意见》等要求，北京航空航天大学进一步推进科教融通，提出了依托科技创新平台打造“科研导师、实验室开放日、微课题”三位一体的科研课堂“TOP ”计划，探索全面实现科研优势向人才培养优势转化的北航育人模式[1]。
科研课堂是以“点亮”学生科学创新思维、掌握基本科学研究方法、具备科学探索能力和团队协作能力为目标定位，面向二、三年级本科生开设的，共32学时的实践课程。
依托科研实验室和科研导师资源，以“微课题”形式开展小班化教学，使学生在课题研究过程中初步掌握科研技巧、树立科学精神、培养科研思维、提升创新能力。
为此，项目组依托“空天先进材料与服役教育部重点实验室”，以国家重点研发计划课题“无铬绿色碳化硅类涂层材料与复合电沉积工艺”为支撑，设计了火箭发动机尾喷管收扩段电镀工艺仿真“微课题”（以下简称“微课题”），以“体验—学习—发现—探索”为主线进行小班化教学方法探索。
航空飞行器维修技术发展综述
统的状况，甚至包括飞行员的驾 驶动作[5]。
在 保 证 可 靠 性 的 基 础 上 ，航 空维修性设计人员努力探讨先进 的维修技术、算法模型，优化维修 内容和管理制度，提高维修效率， 降低维修成本，从而寻求维修综 合效益最佳化。如周筱宇等人对 基于 Exspect 的航空维修模式进 行仿真与优化，针对现有航空维 修保障模式中存在的问题，通过 流程重组，提出了小外场 / 大内场 的保障模式，能克服现有维修模 式的缺点，提高维修效率和飞机 的战备完好率[6]；蔡景等人基于成 本的民用航空发动机维修方案进 行了优化研究，建立了以维修成 本率最小化为目标的优化模型， 确 定 了 部 件 的 最 优 维 修 间 隔 ，从 而达到对航空发动机维修方案的 优化目的[7]。
2009 年 第 35 卷 第 6 期 Vo l.35 No .6 De c. 2009
故障产生具有随机性，故障率往 往是 1 个常数而非线形关系，而 且此方式不能避免不必要工作， 造成了人力物力的浪费。而且定 时维修由于预测性不强，额外维 修和无效拆解过多，反而影响了 飞机或发动机的工作精度，缩短 了其有效寿命。
力，成为提高航空公司盈利水平， 适应激烈市场竞争的需要。
本文综述与发动机维修技术 发展现状
定时维修是 1 种传统的维修 方式，体现了以预防事故为中心 的维修思想。这种维修方式只把 时间作为控制参数，不能有效地 预防与使用时间没有直接关系的 故障。理论和实践表明，发动机的
图 1 P - F 曲线
中国空军目前绝大多数仍采 用定时维修。视情维修的比例和 内容虽稳步增加，但目前的应用 范围仍然很狭窄，主要由于视情 维修需要大量能够掌握飞机或发 动机工作状况的资料，而各航空 公司对工作状况的掌握，主要依 靠飞行员口头叙述和地面试车。
面向“总师型”人才培养的航天飞行器设计课程创新建设
面向“总师型”人才培养的航天飞行器设计课程创新建设作者：时圣波龚春林苟建军谷良贤粟华吴蔚楠来源：《高教学刊》2024年第19期基金項目：教育部产学合作协同育人项目“校企协同实践教学体系与模式师资培训”（220602608103420）第一作者简介：时圣波（1985-），男，汉族，山东菏泽人，博士，副教授，博士研究生导师。
研究方向为飞行器总体及结构设计。
DOI：10.19980/23-1593/G4.2024.19.013摘要：航天飞行器设计是航空宇航科学与技术相关专业本科生的专业核心课程，以培养“总师型”后备人才基本能力和素养为教学目标。
航天飞行器设计涉及要素多、概念多、学科耦合强，强调综合性、系统性和创造性。
该文讨论航天飞行器设计课程的四个主要教学难点，结合西北工业大学办学目标，详尽地阐述课程创新建设思路。
课程在知识体系、教学方法、教学资源方面持续改革，构建“国防战略牵引-航天思政引入-工程案例分析-虚拟仿真强化”的创新教学模式，论述课程创新建设具体实施过程。
通过多维度评价与反馈，课程创新建设效果良好，有力支撑总体专业骨干和总师后备人选培养。
关键词：航天飞行器设计；“总师型”人才培养；系统工程思维；航天特色思政；全过程评价中图分类号：G640 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2024）19-0050-04Abstract： Space Vehicle Design is a core course for undergraduates majoring in aeronautical and astronautical science and technology. The aim of the course is to cultivate the basic ability and quality of "chief designer" candidate talents. Space Vehicle Design involves many elements，concepts， and coupling multi-disciplines. Comprehensiveness， systematism and creativity can be emphasized in this course. The four main teaching difficulties of this course are discussed. The ideas of innovation construction are carefully explained in combination with the educational goals of Northwestern Polytechnical University. The knowledge system， teaching methods and teaching resources are persistently improved. An innovative teaching model of 'motivation of national defense strategy - introduction of aerospace ideological and political education - analysis of engineering cases - strengthening of virtual simulation' is constructed. The specific implementation process of innovation construction of this course is described. The innovation construction of this course has a good effect through multi-dimensional evaluation and feedback， which could strongly support the cultivation of the space vehicle conceptual design talents and chief designer candidates.Keywords： Space Vehicle Design; cultivation of 'chief designer' talents; system engineering thinking; aerospace ideological and political education; whole process evaluation发展航天、探索宇宙承载着人类几千年不懈的追逐，航天飞行器寄托着人类拓展时空运用的希望。
压气机叶片加工单元设备OEE_分析及预防性维护
第30卷第2期江苏理工学院学报JOURNAL OF JIANGSU UNIVERSITY OF TECHNOLOGYVo l.30，No.2Apr.，20242024年4月压气机叶片是航空发动机的核心部件，其加工精度关系到发动机的性能、可靠性、安全性及使用寿命。
压气机叶片通常在柔性加工单元的多个设备间流转，加工单元设备运行的有效性通常用整体设备效率（Overall Equipment Effectiveness，简称OEE ）来表征。
通过分析OEE可精确识别设备效率损失的主要环节，并制定有针对性的改进措施。
有研究表明[1]，制造业领域生产设备的维护费用在生产总成本中的占比超过了20%，而且事后维护和定期维护已难以适应自动化高性能设备的最优使用需求。
于是，预防性维护（Preventive Maintenance，简称PM ）就成为更有效的解决方案。
Barlow [2]提出设备小修的概念，奠定了预防性维护的理论基础。
Lai [3]通过引入等间隔预防性维护时间模型，为设备维护管理提供了新的方向。
在实际应用中，考虑到设备的可用性、性能效率和生产质量，采取定制化的预防性维护策略至关重要。
例如，使用马尔科夫链[4]和动态规划[5]方法，可以优化预防性维护的时间间隔，从而提高生产效率和降低维护成本；Han [6]综合动态风险和维修成本，研究了多目标预防性维修优化问题。
Filip [7]在对全面生产维护方法改进时，强调预防性维护在显著提升生产效率方面具有潜力。
Sheu [8]和Park [9]在对因设备停机而造成的时间及成本损失做了细致分析后认为，制定精细化预防性维护计划在确保生产连续性和成本控制中具有重要作用。
Jar-dine [10]通过构建基于故障率比例的模型，为预防性维护效果提供了一种量化评估方法，增强了决策的精确度。
因此，若能将OEE 分析与预防性维护策略相结合，不仅能够确保压气机叶片加工单元设备的稳定、高效运行，还能够系统化地管理和降低生产过程中的潜在风险。
基于飞参数据的某型航空发动机DEGT估算方法
基于飞参数据的某型航空发动机DEGT估算方法
曲建岭;孙文柱;邸亚洲;高峰;姚凌虹
【期刊名称】《测控技术》
【年(卷),期】2013(032)010
【摘要】提出一种适用于某型军用航空发动机视情维修的DEGT估算方法,使用飞参中记录的低压转子转速和高压转子转速反映航空发动机工况,分别建立了发动机巡航状态和加力状态DEGT估算模型,使DEGT估算可以在每次飞行后进行.对一组实际飞行数据的实验分析表明:该方法得出的DEGT与发动机实际性能退化情况相吻合,能够较好地反映航空发动机的状态,可以应用于军用航空发动机状态监控.【总页数】4页(P48-51)
【作者】曲建岭;孙文柱;邸亚洲;高峰;姚凌虹
【作者单位】海军航空工程学院青岛校区,山东青岛266041;海军航空工程学院青岛校区,山东青岛266041;海军航空工程学院青岛校区,山东青岛266041;海军航空工程学院青岛校区,山东青岛266041;海军航空工程学院青岛校区,山东青岛266041
【正文语种】中文
【中图分类】V233.7+1
【相关文献】
1.基于飞参数据的航空发动机叶片故障分析 [J], 秦海勤;徐可君;王永旗;杜百强
2.基于飞参数据的航空发动机监控方法研究 [J], 唐昌盛;曲建岭;高峰;于建立
3.基于飞参数据的航空发动机状态监控与故障排查 [J], 郭朝翔;袁宏峰
4.基于飞参数据的航空发动机综合性能评估方法 [J], 高峰;曲建岭;嵇绍康;高峰娟
5.基于飞参数据的航空发动机故障预报研究 [J], 荆竹; 巩美娟
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航空发动机叶片打磨修复机器人的设计与实现
航空发动机叶片打磨修复机器人的设计与实现邓喆; 孔德胜; 耿智勇【期刊名称】《《黑龙江科技信息》》【年(卷),期】2017(000)014【总页数】1页(P38)【关键词】航空发动机; 叶片; 修复打磨; 机器人【作者】邓喆; 孔德胜; 耿智勇【作者单位】中国民航大学航空工程学院天津300300【正文语种】中文叶片在航空发动机中的功能及其工作特点决定了叶片是发动机中形状复杂、尺寸跨度大、受力恶劣、承载最大零件。
因此，叶片作为航空发动机的关键零件，对航空发动机的性能安全有着至关重要的影响。
现代飞机在航行过程中，航空发动机叶片部件长时间工作在高温燃气侵蚀以及高速离心载荷、振动载荷、气动载荷等共同作用的恶劣环境下，转子叶片常出现叶尖损伤。
在性能先进的航空发动机上，涡轮叶片价格十分昂贵，如果直接更换新叶片，代价高昂。
同时，国内的很多企业由于缺少叶片的修复技术，对于有轻微裂纹损坏的叶片往往直接报废，造成巨大的资源浪费。
国内航空公司维修一般使用人工手动打磨的方式进行修复，修复精度差，且效率低。
在航空发动机损伤叶片再制造修复方面，国外航空发动机制造和维修企业如MTU、GE等已经掌握叶轮部件修复的相关技术，大都采用激光熔覆结合自适应磨削加工的修复方法，叶片修复后的精度和性能非常好。
国内中国民航大学的王浩等[1]对于航空发动机损伤叶片再制造修复技术系统的提出了再制造修复方法，本文基于此提出一种航空发动机叶片打磨修复机器人，专门修复因高温蠕变变形的叶片，后期可结合激光熔覆技术[2]对叶片进行全方位修复。
现代打磨设备大概可以分成机床打磨和机器人打磨两种类型。
机床打磨效率高，但机床打磨加工通用性不强，价格昂贵。
机器人打磨自动化程度高，可控性强，易于拓展，通用性强，价格相对便宜。
因此，机器人打磨无疑拥有更好的可行性。
机器人打磨又可分为机械手夹持叶片-砂轮固定和机械手装载打磨头-叶片固定两种模式。
在复杂曲面情况下，打磨头装载在机械手上，更利于加装传感器，组成闭环控制系统。
某型航空发动机振动故障树的建立
某型航空发动机振动故障树的建立屈鹏;谢镇波【摘要】针对某型发动机结构特点以及装配过程中与振动相关要素的分析,建立了该型发动机振动故障的故障树,依据故障树对该型发动机生产过程中常见振动故障案例进行了分析,总结出该型发动机常见振动故障诊断及排除方法.【期刊名称】《计测技术》【年(卷),期】2011(031)002【总页数】4页(P35-37,64)【关键词】航空发动机;振动;故障树【作者】屈鹏;谢镇波【作者单位】海军驻西安地区航空中心军事代表室,陕西西安,710054;海军航空工程学院青岛分院,山东青岛266041【正文语种】中文【中图分类】V263.60 引言过大的径向振动往往是造成航空发动机损坏的主要原因之一，径向振动值也是进行状态监测和故障诊断的主要依据之一［1］。
某型航空发动机在厂内试车过程中，振动故障率高达到10%以上，严重影响了该型发动机的正常交付使用，且外场使用过程中也时有故障发生。
本文在对该型发动机振动故障进行分析的基础上，绘制了振动故障树［2］，依据故障树对该型发动机生产、使用过程中常见的振动故障从现象到原因、特征、排障方法进行了分析，总结出该型发动机振动故障特性和诊断及排除方法。
1 振动故障实例分析1.1 转子不平衡故障现象:发动机在加、减速过程中，前支点始终振动正常，当高压转速从慢车状态上升或下降至约8860 r/min左右时，后支点振动增大 (测量值77 μm），偏离此转速时振动迅速减小。
当高压转速上升或下降至11376 r/min左右时，出现第二个峰值 (最大为67μm），几次测量呈较强的重复性。
诊断分析:转子不平衡引起转子系统和发动机的强迫振动，常发生在转子临界转速或其附近。
这种情况下转子振动的时域曲线是正弦曲线，频谱图上振动的频率等于转子转速的频率［3］，振动量值在临界转速时最大，偏离该转速振动迅速减小，频率特征主要表现为一阶频率。
检查结果:分解后检查发现，高压压气机转子不平衡。
矩形截面管道气流中横向运动颗粒的碰壁条件
矩形截面管道气流中横向运动颗粒的碰壁条件
徐让书;鞠珊珊;陈晓文;杨建明;张所刚
【期刊名称】《沈阳航空航天大学学报》
【年(卷),期】2012(029)002
【摘要】分析了矩形截面管道气流中横向运动颗粒的运动轨迹及碰壁条件,研究表明颗粒飞出的临界速度随着颗粒直径的增大而减小,当颗粒直径较小时受来流密度、马赫数影响较大,总趋势是来流密度、马赫数越大,颗粒越不容易与上壁面碰撞.但随着颗粒直径的增大,来流条件对颗粒是否碰壁的影响逐渐减弱,决定因素是颗粒直径
的大小和颗粒的喷射速度.
【总页数】4页(P1-4)
【作者】徐让书;鞠珊珊;陈晓文;杨建明;张所刚
【作者单位】沈阳航空航天大学航空航天工程学部(院),沈阳110136;沈阳航空航天大学航空航天工程学部(院),沈阳110136;沈阳航空航天大学航空航天工程学部(院),沈阳110136;沈阳华晨汽车集团控股有限公司,沈阳110141;济南柴油机股份有限
公司,济南250306
【正文语种】中文
【中图分类】V211.1+7
【相关文献】
1.地下矩形管道横截面抗震计算中拟静力方法的应用 [J], 王雪彦;姜天华;曹文龙
2.丝状颗粒在滚筒横向截面中的传热传质特性 [J], 朱立平;秦霞;袁竹林;闫亚明;罗
登山;李斌
3.矩形截面管道气流中横向运动颗粒的碰壁条件 [J], 徐让书;鞠珊珊;陈晓文;杨建明;张所刚
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5.矩形截面流化床内颗粒运动可视化试验研究 [J], 马志刚;方梦祥;骆仲泱;王勤辉;岑可法
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航空发动机关键制造技术分析与应用鞠珊珊
摘要：航空发动机能够体现一个国家的综合工业实力，目前，为了能够有效提升航空发动机的推重比一级推力，在设计过程中对航空发动机需要采取整体化一级轻量化的结构设计方法，以此来有效强化航空发动机的整体性能。
这种航空发动机的设计方法不仅能够充分体现出航空发动机的卓越性能，并且还会对航空发动机的设计方法提出更高的要求，这就需要对航空发动机的结构特点以及材料进行分析，从而积极做好各项工艺以及技术的应用工作。
鉴于此，本文就航空发动机关键制造技术分析与应用展开探讨，以期为相关工作起到参考作用。
关键词：航空发动机；制造技术；分析
1.航空发动机加工制造工艺特点分析
先进的航空发动机需要对发动机的结构和材料合理化地进行布局，从而使航空发动机能够具备良好的性能，但是，所使用的复杂结构以及高性能的材料加大了航空发动机制造工作的困难程度。
目前，航空发动机的加工制造主要具备以下特点：
（1）材料去除率多、硬度高，为了能够应对高转速以及高温的恶劣工况，大多数时候航空发动机的核心转子都使用的是高温合金和钛合金等具有较高耐热性以及硬度的材料，在对上述材料进行切削加工的过程中，存在对加工刀具有较大磨损或者是不易加工的特点，再加上为了能够有效提升零部件的结构强度，通常用到的是整体性的加工方法，对于一些叶轮以及转子类的核心部件，它们的去除率高达90%，具有较大的加工难度。
因此，怎样在确保航空发动机加工质量的前提下达到提升加工效率的目的，是目前航空制造企业现下乃至后期需要重点研究的一项工作。
（2）在设计航空发动机的过程中，为了能够不断提升航空发动机的性能，在对航空发动机的零部件进行设计的时候，需要用到高结构效率以及复杂曲面的整体性结构，在加工制造的过程中，这种结构件中的普通三轴设备无法完成加工作业，一般情况下需要用到4轴、5轴的设备开展加工作业。
（3）航空发动机具有较高的制造精度，在加工制造航空发动机的过程中，对工件的形位以及几何精度的要求都比较高，因此，给航空发动机的加工制造工作提出了更高的要求。
2.航空发动机关键制造技术的发展应用
作为航空发动机零部件加工制造工作中的一个重要环节，整体化制造使用了整体化的加工制造方法，在一定程度上明显提升了零部件的使用寿命以及结构强度。
以叶盘举例而言，通过使用整体化的制造方式制造叶盘，除去了传统连接方法中使用榫槽以及榫槽连接带来的结构强度降低、重量增加和结构复杂度缺失等方面的问题，使新叶盘具有更加优异的气动性以及更轻的重量。
在对叶环进行加工制造的过程中，整体化制造技术的使用，会进一步优化叶环结构的重量以及强度，以此来达到提升零部件性能的效果。
复合冷却层板作为一种能够在推重比小于10的情况下在航空发动机中可以使用的冷却结构形式，主要被用作漩涡叶片和燃烧室的冷却，是一种冷却结构，并且具有复杂的回路。
在对航空发动机进行设计加工的过程中，复杂结构、轻量化以及新材料成为了制造加工航空发动机的常态，并且给确保航空发动机的加工质量以及提升加工效率奠定了良好的基础。
3.航空发动机加工制造的新技术新工艺
3.1新型毛坯件制造技术
单晶精铸技术以及定向凝固技术是航空发动机新型毛坯件成型铸造技术中的重要内容，航空发动机铸造技术会大量用到整体化以及精密度比较高的结构毛坯件，因此，应该选用新型的毛坯件制造技术来代替以往的大量毛坯件，从而有效提升毛坯件的加工质量以及加工精度。
3.2做好先进切削成型技术的应用
作为航空发动机加工制造工作中经常使用的制造方式，切削成型运用机械切削的方法来去除毛坯件中的大量加工量，以此来得到精密、复杂的航空发动机零部件，目前，航空发动机中的钛合金占据的比重逐渐增加，对于传统的机械切削加工而言，其具有高刚度、高强度以及高耐热的特点，加大了机械切削加工作业的难度。
与此同时，航空发动机中的所有表面光洁度以及复杂曲面对航空发动机的机械加工提出了更高的要求，在开展航空发动机的加工制造工作的过程中，需要使用强度比较高的新型刀具，并且要用到4轴5轴性能比较高的复杂曲面加工能力机床。
在发动机高精度的结构构件以及复杂曲面机械加工中，数控加工技术能够发挥出非常关键的作用。
并且，在航空发动机精度比较高的零部件切削加工中应该有效落实自适应加工以及变形补偿加工应用于研究，以此来不断增强航空发动机的加工效率以及加工精度。
3.3做好特种加工技术在航空发动机制造中的研究和应用
在对复杂型面、型腔以及难以切削的材料进行加工的过程中，使用高能束流加工技术能够充分将其优势体现出来，并且可以完成很多常规切削加工技术无法完成的工作。
目前，在对航空发动机进行加工制造的过程中，所用到的加工技术有等离子加工技术、激光加工技术、电火花加工技术以及离子加工技术等，有效应用特种加工技术，能够不断提升航空发动机中型面以及复杂型腔的加工质量。
3.4做好先进航空发动机制造技术在我国的发展与应用
随着新工艺、新材料以及新技术的不断出现，为提升航空发动机的性能奠定了良好的基础。
在对航空发动机进行制造的过程中，我国逐渐突破了制坯技术精密切削技术焊接技术以及特种加工技术等一系列的难题，从而推动我国的航空发动机的设计以及制造工作进入到了一个新的阶段，但是，在技术快速发展的过程中，我国航空发动机的制造仍然需要经历一个漫长的阶段。
做好航空发动机的设计以及加工制造工作是航空发动机制造企业的伟大历史使命。
为了能够更好地确保航空发动机制造加工工作的质量，就需要加大对航空发动机设计以及加工工作的投入力度，在注重国外先进航空发动机制造技术引进的同时，还需要根据我国制造业的具体情况进行自主创新以及突破，破除我国航空发动机加工制造工作过程中的瓶颈，顺应国际航空发动机的加工制造发展趋势以及动向，为完成较强的项目研究工作奠定良好的基础。
目前，我国的航空发动机制造加工技术取得了相应的进步，但是，其中仍然有一系列急需解决的技术方面的难题，例如，整个叶盘的高效加工、叶片的高精度铸造以及空心钛合金叶片的超塑形等各项技术，强化航空发动机各项高效率、高精密的技术研究工作，能够使我国航空发动机的制造从以往的发展模式中脱离出来，以此来有效确保航空发动机的加工质量以及加工效率。
并且，还应该强化航空企业制造管理工作中PDM的应用工作，以企业的信息化建设工作为基础，高效、严密地对航空发动机生产制造的各个环节进行协调沟通，以此来达到强化
整个航空企业工作效率的效果，这样一来也能够确保航空发动机生产工作的顺利
实施。
结语
总而言之，作为精密加工作业中的集大成之作，航空发动机的作用非常关键，特别是目前航空发动机制造过程中大量使用了高性能的新型材料以及复杂型腔和
型面结构，从而对航空发动机的加工制造提出了更高的要求。
本文针对这些内容
对航空发动机的关键制造技术进行了简要阐述，希望能够为后期航空发动机制造
工作的顺利实施奠定良好的基础。
参考文献
[1]问沛园，赵成.航空发动机零部件精密制造技术研究[J].电子测试，2019(09):128-129.
[2]李添宇.航空发动机关键制造技术现状及趋势[J].世界制造技术与装备市场，
2019(02):77-79.
[3]李伦未，邓迪，王晶，许多，伏宇.航空发动机设计制造并行协同方案研究[J].
航空制造技术，2019，62(07):62-67+73.。