浅谈机匣零件虚拟化设计在航空发动机中的应用|航空发动机机匣是什么
时间：2019-04-03 03:24:50 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
【摘 要】对某型发动机维修训练缺乏实装的实际情况,结合部队外场维修训练需求,利用虚拟仿真技术,设计了包括总体框架、样机建立、结构拆装、维护过程仿真等部分的虚拟维修训练系统,并利用多种软件予以开发实现。
【关键词】航空发动机;虚拟设计;机匣零件
航空发动机是飞机的核心，基于现在航空发动机的维修原来越基于视情维修，所以如何加快准确地对发动机信号进行检测，在当前动荡的国际环境下，提高航空产品的设计、制造水平更是具有重要的现实意义。航空发动机的设计在发动机产品研制过程中占有很大比重，而发动机的典型部件——机匣的设计更是发动机设计的重点。随着计算机的测量技术的发展，机械设备的在线检测和故障分析朝着数字化、模拟化、虚拟化、网络化发展。本文就现在虚拟化技术在航空发动机机匣零件的应用及发展趋势提出了自己的见解。
一、我国航空的发动机机匣零件加工的现状分析。
开机匣是机匣类零件的典型零件，由于此类零件的加工属于半回转体的外表面加工与回转体的内表面加工，与其它机匣类零件相比，对开机匣增加了纵向安装边，其加工工艺安排和加工难度大大增加。长期以来，由于加工设备和加工工艺的落后，该零件的生产周期长，加工效率低下，严重制约了我国航空发动机的研制和生产，成为我国航空发动机研制生产中的技术“瓶颈”。同时航空发动机零部件的制造精度更加趋于严格，传统的制造加工技术己不能适应航空发动机发展的要求。虚拟技术在复杂零件的加工、高精度加工尺寸的保证中凸显出无可比拟的优势，同时虚拟技术对于航空发动机研制周期、提高产品的生产效率和加工质量显得尤为重要。先进航空发动机制造与模拟加工技术的发展密不可分，在装备制造业高速发展的今天，模拟技术已经成为先进制造技术中的一项核心技术。作为国防工业的航空发动机制造业，虚拟技术的应用在航空发动机的研制、生产中发挥着越来越重要的作用。研究对开机匣的数控加工技术对于提高整个航空制造业的水平起到举足轻重的作用，它的成果可以为其它航空发动机零部件的加工提供经验，因此在航空发动机制造领域，对开机匣开展虚拟仿真技术研究，具有重要的应用价值和广泛的推广意义
二、虚拟技术在航空机匣零件制造技术中的重要性
科学技术的不断进步，对测量技术的要求越来越高。电子测量技术在各个领域得到了越来越广泛的应用，传统的电子测量仪器由于其功能单一，体积庞大，已经很难满足实际测量工作中多样性、多功能的需要。航空发动机价格昂贵、系统复杂,可数零部件有3000多类20000多个,维修时面临部件多、维护步骤复杂等诸多问题,而且受制于价格、购买等因素,该装备的维修培训缺少实装件,由此,急需合适的手段和方法在现实条件下实现该装备的维修训练,以提高装备的综合保障能力。自20世纪90年代，随着计算机技术的发展，越来越多的硬件功能可以通过软件来实现。计算机技术与测量技术的紧密结合就产生了新的仪器种类——虚拟仪器。采用虚拟仪器的软件战略是第三代自动测试系统的发展方向。虚拟仪器的出现使得测试系统趋向于柔性化和集成化，有利于用户组建复杂的测试系统，而且在硬件不发生变化或变化很小的情况下，可实现测试系统的扩充、更改和升级，整个测试系统灵活方便，成本低，效率高。针对我国航空企业发动机的设计现状，航空发动机零件机匣的参数化设计方法，并由此开发出机匣建模向导工具，使得机匣设计更准确、更快速、更方便。开机匣是机匣类零件的典型零件，由于此类零件的加工属于半回转体的外表面加工与回转体的内表面加工，与其它机匣类零件相比，对开机匣增加了纵向安装边，其加工工艺安排和加工难度大大增加。长期以来，由于加工设备和加工工艺的落后，该零件的生产周期长，加工效率低下，严重制约了我国航空发动机的研制和生产，成为我国航空．发动机研制生产中的技术“瓶颈”。同时航空发动机零部件的制造精度更加趋于严格，航空发动机的机匣零件虚拟化技术对于缩短航空发动机研制周期、提高产品的生产效率和加工质量显得尤为重要。
三、虚拟技术在航空发动机机匣制造中的具体应用。
虚拟技术指导下的数据采集系统的硬件设计方案，包括数据采集系统的组成、结构形式和硬件设计，发动机机匣所采用的传感器的结构、原理、信号特点，并以此为依据，虚拟了动机机匣零件的实现方法，完成传感器信号采集前端处理电路的设计，其中包括输入保护电路、低通滤波电路、高通滤波电路、输出保护电路、供电电源电路和系统抗干扰电路。数据采集、处理及存储模块，通过对硬件控制的程序的编写实现了对非驱动硬件的操作，结合具体使用条件编写数据采样程序。利用LabView开发的数据采集系统性能稳定，测试精度较高，界面友好，用户操作方便，充分体现了虚拟仪器的优点；数字化设计制造技术为代表的计算机应用技术迅速发展，正在深入到发动机制造的各个领域。虚拟化涉及的内容很多，在航空发动机机匣的研制中，重点突出了产品数字化定义、产品数字化虚拟装配和并行工程技术。数字化定义和虚拟装配是一个产品由粗到细的设计迭代过程。由于采用了数字化定义，设计制造过程中采用数字化传递和共享数据技术，改变了以往需要依靠实物、样件的研制方法，工装设计可以与产品设计并行展开，零件制造可以并行进行。并行工程的组织实施技术是缩短研制周期的最主要因素。国内对航空发动机三维数字化设计制造技术体系正在逐步形成，在研的几个重点型号工程在不同程度上采用了这项技术，这项技术的应用在缩短研制周期、降低成本、提高质量方面已经发挥了重要作用。
总之，航空发动机机匣零件的虚拟化应用，使得发动机制造模式正在向自动化、柔性化、集成化、智能化、全球化、虚拟化和网络化的方向发展。
参考文献
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[2]赵贺,杨黎峰,赵熹华.《光焊接热过程数值模拟研究进展》[ K].航天制造技术
