飞机维修专业毕业设计

                       摘  要

      为了实现中华民族的伟大复兴，中国梦•强军梦战略目标的完成，本着更好的修理好飞机,保障飞行安全,来实现航修报国,建立强大的人民空军的愿望,本人设计了简单实用,操作方便的加力扩散器安装车架,来减少人为的因素差错的可能性,提高生产效率。
   本人阅读了加力扩散器的大量资料,明晰了扩散器的各个零部件与工艺流程，设计了这个简单实用的车架。
   随着经济的不断发展,高效率又方便实用的机械越来越受欢迎。

关键词：航修报国;加力扩散器；生产效率;和谐

某型单转子涡轮喷气式发动机加力扩散器车架设计
第1章．航空发动机简介
航空发动机共有3种类型
  1.1.1活塞式航空发动机
     活塞式航空发动机是早期在飞机或直升机上应用的航空发动机，用于带动螺旋桨或旋翼。大型活塞式航空发动机的功率可达2500千瓦。后来为功率大、高速性能好的燃气涡轮发动机所取代。但小功率的活塞式航空发动机仍广泛地用于轻型飞机、直升机及超轻型飞机。

1.1.2燃气涡轮发动机
 燃气涡轮发动机这种发动机应用最广。包括涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴发动机，都具有压气机、燃烧室和燃气涡轮。涡轮螺旋桨发动机主要用于时速小于800千米的飞机；涡轮轴发动机主要用作直升机的动力；涡轮风扇发动机主要用于速度更高的飞机；涡轮喷气发动机主要用于超音速飞机。

1.1.3冲压发动机
冲压发动机其特点是无压气机和燃气涡轮，进入燃烧室的空气利用高速飞行时的冲压作用增压。它构造简单、推力大，特别适用于高速高空飞行。由于不能自行起动和低速下性能欠佳，限制了应用范围，仅用在导弹和空中发射的靶弹上。
1.2 航空发动机维的发展趋势
发动机研究和发展工作的特点是技术难度大、耗资多、周期长，发动机对飞机的性能以及飞机研制的成败和进度有着决定性的影响，而且发动机技术具有良好的军民两用特性，对国防和国民经济有重要意义。
因此，世界上几个能独立研制先进航空发动机的国家无不将优先发展航空发动机作为国策，将发动机技术列为国家和国防关键技术，给予大量的投资，保证发动机相对独立地领先发展，并严格禁止关键技术出口。
一些航空发动机后起工业国家也已制订了重大的技术发展计划，试图建立独立研制或参与国际合作研制先进航空发动机的能力。为满足21世纪各种航空器发展的要求，航空发达国家从二十世纪80年代末开始实施新的涡轮发动机技术发展计划，其目标是到XX～XX年掌握使发动机能力翻番的技术。所取得的阶段成果已经成功地用于一些在役发动机的改进改型和新型号研制，目前正处于最终目标的验证阶段。
鉴于计划的成功实施和发动机对航空发展产生的重要作用，有的国家已经拟订了进一步的发动机技术发展计划。新计划在继续提高能力的同时更强调降低成本，其目标是从XX年到XX年使以发动机能力（推重比/耗油率）与全寿命期成本之比来度量的经济承受性提高到10倍。在高超声速推进方面，重点发展超声速燃烧冲压发动机和脉冲爆震波发动机。
其他一些新概念发动机和新能源发动机也在探索之中,如以微机电技术为基础的微型无人机用超微型涡轮发动机和多电发动机,以及液氢燃料、燃料电池、太阳能和微波能等新能源动力。
目前航空发动机的发展趋势为发展推重比为15~20的发动机。
我国航空发动机“三步走”的发展战略：20年攀登三个技术台阶
1.抓紧研制fws-10第三代发动机
2.积极开展推重比10的第四代发动机的研究和发展
3.着手组织推重比12~15的先进航空发动机的基础研究
 
第2章．航空发动机加力扩散器
2.1 航空发动机加力燃烧室作用及其构成
    2.1.1航空发动机加力燃烧室的作用
飞机在起飞时，为了缩短滑跑距离；飞行中，为了增大平飞速度、上升率和升限，提高飞机的起动性能，以利于掌握空战中的主动权，都需要发动机提供更大的推力。但是，当发动机处于最大工作状态后，要继续增加推力，却受到发动机转速和涡轮前燃气温度的限制。为了解决这个矛盾，某型单转子涡轮喷气式发动机上采用在涡轮后再一次喷入燃料，利用燃气中剩余的氧气进行再一次燃烧的办法，来增大发动机的推力，改善飞机的机动性能。加力燃烧室就是供发动机加力时，再一次喷入燃料进行燃烧，以增大气体作功本领的部件。
 加力燃烧室与燃烧室的工作过程中，均存在着气流速度大与稳定燃烧、稳定燃烧与发动机工作安全着两个矛盾。加力燃烧室与燃烧室相比较，燃料与燃气的混合、燃烧是在流速更大（达320米/秒），温度更高（约901°k）和压力更低（约为1.81公斤/平方厘米）的燃气（其中有四分之一左右为废气）中进行的。为了保障发动机可靠工作，要求在高空加力时能可靠点燃加力燃烧室内的混合气；能有效的隔热，以免高温燃气损坏其它机件；各组成部分及固定处应当有足够的强度、刚度。使用中，加力燃烧室的拆装机会很多，所以，还必须拆装方便，便于维护。下面，介绍加力燃烧室是如何解决上述问题的。
 
2.1.2航空发动机加力燃烧室的构成
加力燃烧室由扩散器和主体（也称壳体）组成。
             
 
2.2航空发动机加力扩散器的构成
   2.2.1环形扩散器通道
为了保持稳定燃烧必须降低燃气速度。所以，加力燃烧室进口处的环形通道也做成扩散形。它由外壁、整流锥和整流支板等组成。
外壁为圆锥形，由镍基合金gh39板料焊成。上面焊有两条加强肋，以增强外壁的横向刚性。由于加力燃烧室后面没有高速转动的机件，不须引入第二股冷却气流降低燃气出口温度，因此，气流不分股。加力时，混合气在外壁内燃烧，因而外壁的温度很高，为了减少高温对机身后段机件的影响，在加强肋外面还包有隔热罩，引导空气隔热，并冷却外壁。
外壁的前、后端均焊有安装边，为拆卸方便，采用快卸环将外壁前端安装边与第二级导向器外环后安装边相连接。快卸环由上下两个半环组成（也有整个圆环的形式），用螺栓连接成一个整环，利用锥面将两安装边夹紧。为防止快卸环周向转动，扩散器前端安装边和第二级导向器外环后安装边的正上方都有一个缺口。快卸环上的定位螺栓卡在缺口内。快卸环上有三个定位孔，安装时，左发动机上定位螺栓拧在右边一个螺孔内（螺孔旁边刻有“左”字）；右发动机上定位螺栓拧在左边一个螺孔内（螺孔旁边刻有“右”字）。快卸环下部固定集油槽，有导管与发动机漏油系统相通，用来将连接处的积油漏至机外。
外壁上有加力预燃室的来气接头、高压导电棒安装孔、加力输油圈导管接头和两个涡轮后燃气压力导管接头，引出涡轮后燃气去加力泵的落压比调节器和压差传感器，以使它们感受涡轮后燃气压力的变化。为了测量排气温度，外壁上还有九个热电偶安装孔供工厂使用，当发动机安装在飞机上时，只用其中四个，其余五个用堵塞堵住。
气流经过扩散后，速度降低到180米/秒左右。在环形扩散器通道内装有截锥形整流锥，使整流锥后端通道面积突然增大，气流在整流锥后面产生强烈的涡轮，有利于稳定燃烧。整流锥前端固定前加力输油圈，后端固定加力预燃室、后加力输油圈和火焰稳定器。
整流支板共有五块，上、下端焊有盖板，它采用一端固定，一端支持的形式将外壁和整流锥连接在一起。下盖板前、后开有螺孔，支板靠四个螺钉与整流锥连接；上盖板上焊有一个圆柱销，借圆柱销将整流锥支持在外壁上。整流支板与外壁间留有间隙，以便受热后沿径向自由膨胀。在两块支板的内腔分别穿过后加力燃油总管、二股气流导管以及混合气导管、导电杆。
整流支板不仅用来固定整流锥，还可起整流作用，使燃气由旋转运动转为轴向流动，以减少损失。
                
   2.2.2火焰稳定器
火焰稳定器使燃气流过后，形成局部涡流和回旋区，以利于稳定燃烧。它包括主体和六个传焰肋，用镍基合金gh39钣料制成。稳定器主体借六个传焰肋焊在安装边上，并借安装边固定在整流锥后端的支座上。在火焰稳定器上喷涂有一层深绿色高温磁漆，以免金属材料直接与高温燃气接触。

2.2.3燃料喷射装置
由于加力燃烧室进口燃气速度大，为使燃料有足够的时间雾化和与燃气混合，并保证火焰稳定器处有足够数量的富油混合气，所以，将燃料喷射装置分为前后两个部分，分别由加力燃油总管、输油圈和加力喷嘴组成。
前输油圈上有十个加力喷嘴，每个喷嘴倾斜45°角逆着气流方向喷油，以加速燃料的雾化；后输油圈上有七个喷嘴，其中五个喷嘴也逆着气流喷油，另外两个喷嘴，供加力燃烧室开始工作时，在整流锥后组成局部富油的混合气。
前后输油圈分别由前后燃油总管供油。前后燃油总管通过扩散器外壁，与前输油圈相连。后燃油总管与引至预燃室的二股气流导管穿过扩散器外壁，分别于后燃油圈和预燃室相连。后燃油总管与引至预燃室的二股气流导管与扩散器外壁的相连。为了消除装配应力和减小工作时的热应力，在连接处装有两个半球形垫。

2.2.4预燃室
发动机在高空加力时，由于加力燃烧室内燃气压力降低较多，混合气点燃条件变差，用电咀直接点燃较困难。为了保障发动机在高空加力时能迅速、可靠点燃混合气，在加力燃烧室整流锥后部中央还固定有预燃室。
预燃室由内外锥体、内外壁、导流板、电嘴座和喷口等组成。当预先混合好的混合气通过内外锥体形成的扩散环形通道后，流速降低，并在内锥体后凹面内形成强烈的涡流。导流板在内外壁之间形成二层腔道，来自燃烧室的二股气流在此腔内流过。二股气流冷却内壁后，通过内壁上两排交错的16个小孔，进入预燃室进行燃烧。然而，火焰由预燃室喷口喷出，点燃加力燃烧室中的混合气。
为了保证发动机在高空加力时，能可靠地点燃混合气，还设有预燃室混合气供给装置（或把预燃室混合气供给装置与预燃室组合在一起，称为预燃装置）。它安装在压缩器机匣的上方，由小油箱、电磁活门、节流器和汽化器等组成。
                       
2.3加力扩散器在发动机中的作用和地位
加力扩散器是为燃烧室提供加力的机件，也是发动机重要的部件。为了捍卫共和国领空主权，全歼来犯敌机，要求飞机能够瞬间加速。故在飞机的燃烧室后添加加力燃烧室保证飞机能瞬间加速，而加力扩散器是加力燃烧室的重要组成部分，所以定时对加力扩散器进行维护和修理是一件必不可少的事情。

第3章. 航空发动机加力扩散器车架设计
  3.1  车架设计的基本要求
车架是一种辅助工具。它分为移动型和固定型。移动性的车架便于机动。在飞机制造或维修企业，对车架的环境要求较高，同时工位也比较的大。所以在设计当中必须要考虑到车架的经济适用、效率和空间占用大小。
随着现代企业的不断改善，工厂的现场管理理念和方法也在不断改进，6s是一种执行力的企业文化，作用是提高效率，保证质量，使工作环境整洁有序，预防为主，保证安全。鉴于对6s所提出的要求，所以车架应具有以下几个要求:
1.高效率
2.经济
3.操作简单
4.便于维护保养
5.符合人体工程学
    
3.2  发动机加力扩散器车架的设计方案及选定        
（1）“悬挂式”加力扩散器车架
   “悬挂式”加力扩散器车架制作简单，成本低，用于简单的操作。悬挂式车架一般固定在一个简单的支架上，加力扩散器在悬挂式车架上非常灵活，但在拆装时零部件容易掉在地上，而且太过于灵活，在拆装螺母是不是很方便。
   （2）“旋转式”加力扩散器车架
   “旋转式”加力扩散器车架基本构造是安装座、螺纹杆和底座。安装座可以在螺纹杆上水平旋转，加力扩散器安装在安装座上，这样可以使加力扩散器有一个很稳定的平台，而且水平方向旋转很方便，在拆装时也比较灵活。而且螺纹杆可以调节高度，符合人体工程学，工作人员可以调节舒适的高度，减轻人体疲劳，防止人为差错。
   对于上述的2种设计方案各有优缺点，但综合考虑方案2较好。故选择方案2作为设计、制造对象。

3.3  某型单转子涡喷发动机加力扩散器车架介绍
3.3.1  发动机加力扩散器车架的构造
加力扩散器车架由顶座、螺纹杆、底座三部分组成。
一•车架顶部
车架顶部由
直径72cm厚1cm的圆饼中间挖去一个直径40cm厚1cm的圆饼 
四个扇饼外环半径30cm内环半径20cm厚度1cm
直径10cm高10cm带内螺纹的圆柱
利用焊接技术将扇饼焊在圆柱和圆饼上
 
二•中心螺纹轴
中心轴由
长45cm直径4cm的圆柱
在顶部前30cm车上螺纹

三•车架底部
车架底部由
两个半圆垂直相交焊接在直径10cm高10cm内孔直径4.2cm的圆柱体

四.装配图

3.3.2  发动机加力扩散器车架的工作原理
  将发动机加力扩散器从发动机上拆卸下来放在车架上，工作人员可根据自己的舒适度调节车架高度。中心轴上部带有螺纹可以顺时针或者逆时针旋转车架，避免工作人员来回运动，既减轻工作疲劳又防止工作人员在运动中造成人为差错。

3.3.3  加力扩散器车架的使用方法及注意事项
    将加力扩散器放置在车架顶座上，根据需求旋转车架调节高度和位置。
注意定期维护保养车架，以免影响装配质量，防止生锈。中心轴螺纹与顶座注意加注润滑油，提高灵活度。
 
 
第4章：结语  
    航空发动机加力扩散器是飞机上一重要附件，能否对其行定期检查和排故是保证飞行安全的一大重要影响因素，对于加力扩散器的分解和装配，操作人员应该了解分解和装配的要求、注意事项以及工艺规程，熟练加力扩散器的构造。一个好的车架能够给操作人员带来许多方便，但是对于加力扩散器的拆装还是需要我们操作者来进行，所以在配备了使用方便的车架后，我们还需要仔细、认真的对待航修事业，为我国的航修事业奉献自己的微薄之力。

致谢
    一个月的查阅资料，我结合以前课堂所学知识经过了初期审核、中期审核，通过这些我学到了不少的东西。我的动手能力以及独立思考的能力有了很大的提高，感谢导师周xx老师在教学工作十分繁忙，仍能在百忙之中对本人关怀备至，对本文的选题构架，审稿和定稿工作，给与悉心的指导和帮助，再次也要感谢三年来教我专业技能的专业课老师。

参考文献
1. 航空发动机修理.  周xx主编. 中国人民解放军空军装备部
2. 航空维修概论. 李xx主编.空军航空维修技术学院
3. 航空发动机控制. 王xx主编.空军第二航空学院               

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