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航空发动机修理技术
1.4.1.3 1.3 航空发动机修理技术的发展
1.3 航空发动机修理技术的发展

1.3.1 航空发动机维修新工艺

图1-1-1 孔探仪

日常检查和维护中,通过内窥镜无损探伤、计算机辅助技术扫描发动机内部缺陷。使用孔探仪观察发动机内部,探头穿过观察孔将发动机内部的情况传输到外部环境中,评估分析发动机的状态,简化维护和故检程序,图1-1-1所示为孔探仪。

使用等离子弧焊、真空钎焊修理封严装置,热影响区极小的钨极惰性气体焊堆焊刀刃封严件。激光堆焊修理压气机叶片,清理及去除高压涡轮叶片涂层而保持原有壁厚,物理气相沉积处理涡轮叶片及高温部件热障涂层。脉冲等离子焊接技术焊接滤油网组件等薄壁零件,冷喷涂技术恢复铝合金零件尺寸,三坐标非接触式测量等。

1.3.2 虚拟维修技术

虚拟维修技术起源于20世纪80年代,综合计算机图像技术、传感器技术、人工智能等高新技术,具有强大的三维显示功能、丰富的人机交互手段。其主要发展方向有与纯虚拟环境的浅层交互,所有零部件均是仿真的;利用增强现实技术把发动机实物数据和发动机零部件的仿真模型结合的深层交互,如装配压气机叶片时,压气机的数据是实测数据,选择虚拟的叶片装于真实压气机上,检验装配合理性;利用VR技术,把发动机的修理环节或过程搭建成逼真的学习情境,提供关于视觉、听觉和触觉等感官的模拟,提升学习沉浸感和效率。

利用虚拟维修技术开发的虚拟维修培训系统,具备分解、装配、干涉检查、仿真和故障诊断等功能模块,如故障诊断模块提供所有部件的故障查询、模型、演示、故障范例图片、文字说明和故障解决办法。图1-1-2所示为建立模型并进行虚拟装配。选择模块操作完成后与标准操作流程进行对比,可显示差异和错误。通过虚拟维修培训系统建立发动机虚拟样机,便于维护人员掌握发动机构造、拆装、故障类型和维修方法等知识,降低耗材消耗,提高培训效率。

图1-1-2 建立模型并进行虚拟装配

【知识拓展】

航空发动机健康管理

发动机健康管理是指通过获取发动机相关数据信息,对发动机信息进行辨别、获取、处理和融合。主动监视发动机的健康状态,对发动机整机、各系统和部件进行综合监测分析,预测发动机性能变化趋势、故障发生时机及剩余使用寿命。采取措施缓解发动机性能衰退、部件故障或失效,评估发动机的健康状态并提出维修建议,以实现对发动机的视情维修。发动机健康管理技术主要体现在故障诊断、故障预测、性能评估、状态健康及远程诊断与监控技术等方面。

健康管理系统的重点是将各种算法和智能模型以及先进的传感器集成在一起,实现发动机状态监视、故障诊断及预测、趋势分析、寿命管理功能,使维修思想从以预防为主向以可靠性为中心转变,维修策略从事后维修和定期维修向基于状态的视情维修及预测维修转换,该技术可以进一步降低维修成本,优化和缩短维修周期,提升发动机的可靠性和安全性。

健康管理系统通常由机载子系统和地面子系统组成。机载子系统为飞行员提供告警信息,地面子系统为地面维修人员提供维修建议,为维修保障提供规划。机载子系统通过对发动机数据的采集、处理、分析和记录,实现对发动机状态实时监测、故障诊断和寿命统计分析等功能。在地面子系统中,将机载和地面各种健康管理分析算法生成的信息进行融合,生成综合检查、维护和修理综合报告,评估发动机的健康状态,提出维修建议,并通过网络发送给维修厂、备件中心等单位,进行维修前准备。同时,健康管理地面子系统还根据发动机健康状况,对发动机进行维修排队,为飞机更换发动机、发动机维修提供支持,从而保证发动机安全可靠运行,提高维修效率,提高飞机出勤率。

国外发动机健康管理系统应用情况:军机方面,F119发动机、F135发动机和EJ200发动机均配备了健康管理系统;民机方面,早期的波音777、波音747-400、空客A320、空客A330等配备了飞机健康管理系统,具有发动机健康管理功能;波音787、空客A380配装的GEnx、Trent900等发动机均配备了独立的发动机健康管理系统。

国内军机、民机独立的发动机健康管理系统尚处于研制阶段,目前成熟应用的发动机FADEC系统具备状态监控、故障诊断和隔离等功能,通过收集发动机工作数据进行地面二次分析,可初步实现寿命管理、使用统计分析等功能,故障预测等工作尚处于研发过程中。

发动机健康管理技术的发展趋势主要体现在:一是智能化,从简单检查、监视向智能检测、诊断、预诊方向发展;二是综合化,从简单监视向机载-地面网络综合监视、保障方向发展;三是实时化,从事后检查向实时监视、诊断、预诊、视情维修和预测维修方向发展;四是通用化,从针对单一型号的系统架构向开放系统构架、通用软硬件模块方向发展。

【课堂练习】

一、简答题

1.什么是定时维修?定时维修产生的时代背景是什么?它有什么特点?

2.什么是视情维修?进行视情维修的基本条件是什么?

3.我国军用航空发动机能使用视情维修策略进行修理吗?为什么?

4.信息化、自动化、数字化和人工智能正在快速发展,航空发动机维修技术未来将如何发展?

二、拓展训练题

1.通过查阅相关资料,从功能、应用及发展趋势等方面,谈谈对虚拟维修的理解。

2.通过查阅相关资料,讲述什么是航空发动机的健康管理技术,介绍其在航空发动机维修工作中的应用及未来发展趋势。

3.通过查阅资料,详细了解国内和国外航空发动机维修事业的历史和现状,找出典型的时代人物,结合我国的经济社会发展情况及发展趋势,预测航空发动机维修事业的未来,并编写一份个人职业规划。

【素养提升】

阅读习近平总书记在2020年全国劳动模范和先进工作者表彰大会上的讲话内容,认真学习领会,谈谈感想。作为新时代航空发动机维修事业的接班人,结合航空发动机维修产业、行业的现状,根据个人情况,写出个人职业目标和职业规划,并在以后的学习、生活和工作中深入贯彻落实。

习近平总书记在2020年全国劳动模范和先进工作者表彰大会上的讲话节选

第一,大力弘扬劳模精神、劳动精神、工匠精神。“不惰者,众善之师也。”在长期实践中,我们培育形成了爱岗敬业、争创一流、艰苦奋斗、勇于创新、淡泊名利、甘于奉献的劳模精神,崇尚劳动、热爱劳动、辛勤劳动、诚实劳动的劳动精神,执着专注、精益求精、一丝不苟、追求卓越的工匠精神。劳模精神、劳动精神、工匠精神是以爱国主义为核心的民族精神和以改革创新为核心的时代精神的生动体现,是鼓舞全党全国各族人民风雨无阻、勇敢前进的强大精神动力。

社会主义是干出来的,新时代是奋斗出来的。这次受到表彰的全国劳动模范和先进工作者,是千千万万奋斗在各行各业劳动群众中的杰出代表。他们在平凡的岗位上创造了不平凡的业绩,以实际行动诠释了中国人民具有的伟大创造精神、伟大奋斗精神、伟大团结精神、伟大梦想精神。希望大家珍惜荣誉、保持本色,谦虚谨慎、戒骄戒躁,继续发挥示范带头作用。

劳动是一切幸福的源泉。新形势下,我国工人阶级和广大劳动群众要继续学先进赶先进,自觉践行社会主义核心价值观,用劳动模范和先进工作者的崇高精神和高尚品格鞭策自己,焕发劳动热情,厚植工匠文化,恪守职业道德,将辛勤劳动、诚实劳动、创造性劳动作为自觉行为。各级党委和政府要尊重劳模、关爱劳模,贯彻好尊重劳动、尊重知识、尊重人才、尊重创造方针,完善劳模政策,提升劳模地位,落实劳模待遇,推动更多劳动模范和先进工作者竞相涌现。全社会要崇尚劳动、见贤思齐,加大对劳动模范和先进工作者的宣传力度,讲好劳模故事、讲好劳动故事、讲好工匠故事,弘扬劳动最光荣、劳动最崇高、劳动最伟大、劳动最美丽的社会风尚。要开展以劳动创造幸福为主题的宣传教育,把劳动教育纳入人才培养全过程,贯通大中小学各学段和家庭、学校、社会各方面,教育引导青少年树立以辛勤劳动为荣、以好逸恶劳为耻的劳动观,培养一代又一代热爱劳动、勤于劳动、善于劳动的高素质劳动者。

第二,充分发挥工人阶级和广大劳动群众主力军作用。人民是历史的创造者。工人阶级是我国的领导阶级,是先进生产力和生产关系的代表,是坚持和发展中国特色社会主义的主力军。全面建设社会主义现代化国家,符合全国各族人民根本利益和共同愿望,我国工人阶级和广大劳动群众要坚定不移听党话、矢志不渝跟党走,当好主人翁,建功新时代。

我国工人阶级和广大劳动群众是国家的主人,要加强政治理论学习,加强党史、新中国史、改革开放史、社会主义发展史学习,自觉做中国特色社会主义的坚定信仰者、忠实实践者。要发扬优良传统,承担历史使命,把党和国家确定的奋斗目标作为自己的人生目标,以民族复兴为己任,自觉把人生理想、家庭幸福融入国家富强、民族复兴的伟业之中,做新时代的追梦人。要立足党和国家各项事业发展全局,立足党中央对改革发展稳定各项工作的决策部署,围绕国家重大战略、重大工程、重大项目、重点产业,广泛深入持久开展劳动和技能竞赛,积极参加群众性创新活动,汇聚起众志成城的磅礴力量。要增强历史使命感和责任感,深刻认识国家好、民族好大家才会好,正确处理个人和集体、当前和长远、局部和整体的利益关系,自觉维护大局、服务大局,最大限度增加和谐因素、最大限度减少不和谐因素。要深刻认识团结就是力量、团结才能前进的道理,发扬团结协作、互助友爱的精神,加强工人阶级的团结,加强工人阶级同其他劳动群众的团结,坚定战胜各种困难的信心和决心,始终做党执政的坚实依靠力量。

第三,努力建设高素质劳动大军。劳动者素质对一个国家、一个民族发展至关重要。当今世界,综合国力的竞争归根到底是人才的竞争、劳动者素质的竞争。我国工人阶级和广大劳动群众要树立终身学习的理念,养成善于学习、勤于思考的习惯,实现学以养德、学以增智、学以致用。要适应新一轮科技革命和产业变革的需要,密切关注行业、产业前沿知识和技术进展,勤学苦练、深入钻研,不断提高技术技能水平。要完善现代职业教育制度,创新各层次各类型职业教育模式,为劳动者成长创造良好条件。技术工人是支撑中国制造、中国创造的重要基础。要完善和落实技术工人培养、使用、评价、考核机制,提高技能人才待遇水平,畅通技能人才职业发展通道,完善技能人才激励政策,激励更多劳动者特别是青年人走技能成才、技能报国之路,培养更多高技能人才和大国工匠。要增强创新意识、培养创新思维,展示锐意创新的勇气、敢为人先的锐气、蓬勃向上的朝气。要推进产业工人队伍建设改革,落实产业工人思想引领、建功立业、素质提升、地位提高、队伍壮大等改革措施,造就一支有理想守信念、懂技术会创新、敢担当讲奉献的宏大产业工人队伍。

第四,切实实现好、维护好、发展好劳动者合法权益。让人民群众过上更加幸福的好日子是我们党始终不渝的奋斗目标,实现共同富裕是中国共产党领导和我国社会主义制度的本质要求。