航空技術(shù)論文：航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)及運(yùn)用透析

1、航空技術(shù)論文：航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)及運(yùn)用透析本文：尹正楊海成工作單位：西北工業(yè)高校發(fā)動(dòng)機(jī)裝配技術(shù)狀態(tài)數(shù)據(jù)模型的概念針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)，現(xiàn)有的PDM 技術(shù)已經(jīng)可以較好的對(duì)其進(jìn)行技術(shù)狀態(tài)管理。由于實(shí)際裝配中，單臺(tái)航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)狀態(tài)強(qiáng)調(diào)可追溯性，即對(duì)于每一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)在排故、修理、大修時(shí)需要明確其裝配技術(shù)狀態(tài)歷史，就必需對(duì)單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行裝配技術(shù)狀態(tài)管理。進(jìn)行單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)裝配技術(shù)狀態(tài)管理的基礎(chǔ)是結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)模型，裝配環(huán)境下的技術(shù)狀態(tài)數(shù)據(jù)可以分為三大部分：物料信息、工藝信息與檢驗(yàn)信息。這里的物料信息是指產(chǎn)品基本信息及組成產(chǎn)品的各種零/組 /部件的信息；工藝信息是指裝配各級(jí)物料節(jié)點(diǎn)所執(zhí)行的工藝/工序/工步的信息； 檢

2、驗(yàn)信息是指執(zhí)行裝配的關(guān)鍵項(xiàng)進(jìn)行檢驗(yàn)，具體表現(xiàn)為相對(duì)應(yīng)的檢驗(yàn)項(xiàng)的規(guī)定值與實(shí)際值。物料信息、工藝信息、檢驗(yàn)信息都可表示為樹(shù)形結(jié)構(gòu)。它們間也具有簡(jiǎn)單的對(duì)應(yīng)關(guān)系，其中包括：工藝與部件或組件對(duì)應(yīng)、檢驗(yàn)表與工藝對(duì)應(yīng)、檢驗(yàn)項(xiàng)與工序?qū)?yīng)、子檢驗(yàn)項(xiàng)與工步對(duì)應(yīng)等。由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的多裝多試的特點(diǎn)，單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)在其生命周期的多次裝配中會(huì)頻繁的發(fā)生物料信息、工藝信息和檢驗(yàn)信息的轉(zhuǎn)變，集中表現(xiàn)在由于串換件、壽命件的到期等，發(fā)生各級(jí)物料（部件/組件/零件）的變化；由于接受不同版次的工藝、針對(duì)個(gè)別發(fā)動(dòng)機(jī)裝配下發(fā)的技術(shù)文件、技術(shù)通知、工藝更改單等會(huì)產(chǎn)生工藝信息的變化；物料或工藝信息轉(zhuǎn)變同時(shí)也伴隨產(chǎn)生了檢驗(yàn)信息的變化。因此單臺(tái)發(fā)動(dòng)

3、機(jī)的裝配技術(shù)狀態(tài)不僅與同型號(hào)同批次的其他發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)狀態(tài)不同，在其生命周期內(nèi)本身的技術(shù)狀態(tài)也隨時(shí)間變化。所以，航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝配技術(shù)狀態(tài)數(shù)據(jù)模型必需包含兩個(gè)方面，從空間上說(shuō)，要用完可能用簡(jiǎn)潔的模型表示出錯(cuò)綜簡(jiǎn)單的物料、工藝、 檢驗(yàn)信息的對(duì)應(yīng)關(guān)系； 從時(shí)間上說(shuō)，要精確地刻畫(huà)動(dòng)身動(dòng)機(jī)裝配技術(shù)狀態(tài)隨時(shí)間變化的狀況。發(fā)動(dòng)機(jī)裝配技術(shù)狀態(tài)數(shù)據(jù)模型的定義以下對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)裝配技術(shù)狀態(tài)在時(shí)間條件約束下的物料、工藝、 檢驗(yàn)等信息進(jìn)行定義。定義 1 ： 航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝配技術(shù)狀態(tài)模型，C=M， PAC，R, T。其中M為物料信息集合、PAC為工檢信息集合、R為關(guān)系集合、 T 為時(shí)間。當(dāng)物料信息集合為整臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的物料信息時(shí)，C

4、表示單臺(tái)次發(fā)動(dòng)機(jī)T時(shí)刻的技術(shù)狀態(tài)；當(dāng)物料信息為整臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)物料信息子集時(shí)，C表示相應(yīng)部件、組件等的技術(shù)狀態(tài)。定義 2:物料節(jié)點(diǎn)集 合M:航空發(fā)動(dòng)機(jī)某一時(shí)刻物料集合為： M=m1, m2, m3-，mn, n6N, N 為自然數(shù)；mi=IDmi, al, a2, a3,，ak, k6N, mi6M。 M 中 mi 可以是產(chǎn)品、部件、 組件或者零件，為產(chǎn)品任意級(jí)物料節(jié)點(diǎn)。mi中IDmi為物料節(jié)點(diǎn)的唯一標(biāo)識(shí)，al, a2, a3,，ak為這一物料節(jié)點(diǎn)屬性，比如關(guān)鍵尺寸、物料壽命、是否為關(guān)重件的標(biāo)識(shí)等，可機(jī)敏的依據(jù)需要進(jìn)行實(shí)例化。定義3：工檢信息集合PAC： PAC=pac0，pacl, pac2,，p

5、acl, 16 N; Paci=IDpacj bl, b2, b3,，bl, t N, paciSPAG由上面的分析可知，雖然物料信息和工藝信息節(jié)點(diǎn)不是 同級(jí)一對(duì)一的關(guān)系，對(duì)于具體的發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品，工藝及檢驗(yàn)信息節(jié)點(diǎn)也總是伴隨著唯一的物料節(jié)點(diǎn)消滅，這里不妨將相對(duì)應(yīng)的兩種節(jié)點(diǎn)合并為工藝及檢驗(yàn)信息節(jié)點(diǎn)，也是適應(yīng)了很多先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)制造廠商實(shí)行的工檢合一”的需要。對(duì)于每一個(gè)工藝及檢驗(yàn)信息節(jié)點(diǎn)paci, IDpaci為工藝及檢驗(yàn)信息節(jié)點(diǎn)的唯一標(biāo)識(shí)。類似于定義1, bl, b2, b3,，bt亦為paci (1i戶工藝信息節(jié)點(diǎn)的屬性，當(dāng)paci為不同級(jí)別的工藝 信息節(jié)點(diǎn)時(shí)，屬性可以實(shí)例化為工藝版本、關(guān)鍵工序標(biāo)識(shí)

6、等。當(dāng)paci為 工序 級(jí)節(jié) 點(diǎn)，若bj=IDbj， CheckContentbj， CheckStandardbj，CheckValuebj表示一個(gè)子檢驗(yàn)項(xiàng)，其中，IDbj唯一標(biāo)識(shí)了該子檢驗(yàn)項(xiàng)， CheckContentbj為子檢驗(yàn)項(xiàng)的具體內(nèi)容，CheckStandardbj為檢驗(yàn)項(xiàng)的 規(guī)定值，CheckValuebj為檢驗(yàn)項(xiàng)的實(shí)際值，該屬性可給出單件產(chǎn)品由 于每次裝配產(chǎn)生的檢驗(yàn)項(xiàng)信息，一般表示執(zhí)行一個(gè)工步產(chǎn)生的檢驗(yàn)信息。定義 4:關(guān)系集合 R=MRU PRU MPR 其中：MR=r|r= (mi,mj), 若埸 mi 和 mj 的父子關(guān)系，mi,mj M;PR=r|r= (paci,pac

7、j)，若埸 paci 和 pacj 的父子關(guān)系，paci,pacj PAC MPR=r|r= (mi, pacj),若期 mi和pacj的對(duì)應(yīng)關(guān)系，mi 6 M , pacj PAC該集合可以確定出技術(shù) 狀態(tài)模型中存在的物料信息節(jié)點(diǎn)之間、工藝及檢驗(yàn)信息節(jié)點(diǎn)之間、物料信息節(jié)點(diǎn)與工藝及檢驗(yàn)信息節(jié)點(diǎn)之間三種關(guān)系。圖 2 呈現(xiàn)了一個(gè)簡(jiǎn)化了的技術(shù)狀態(tài)模型的具體例子，該模型具有三層物料信息結(jié)構(gòu)。左面的部分為單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品的物料狀態(tài)，右邊的部分為與之相對(duì)應(yīng)物料的工檢信圖1 航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝配技術(shù)狀態(tài)息，用連線表示存在相關(guān)的關(guān)系。發(fā)動(dòng)機(jī)裝配技術(shù)狀態(tài)數(shù)據(jù)模型的基本操作單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)單次裝配執(zhí)行其間，發(fā)動(dòng)機(jī)裝配技術(shù)狀態(tài)會(huì)

8、因裝配的執(zhí)行隨時(shí)間動(dòng)態(tài)變化著，表現(xiàn)為技術(shù)狀態(tài)模型中各集合元素的變化。集合元素的變化可以歸結(jié)為兩種基本操作，令Ci=Mi, PACi Ri, Ti為T(mén)i 時(shí)刻的產(chǎn)品/部件/組件的技術(shù)狀態(tài)，Ci=Mi+1， PACi+1， Ri+1， Ti+1為 Ti+1 時(shí)刻的技術(shù)狀態(tài)，Cpa1=Mpa1, PACpa1 Rpa1, Tpa1 pal 部件/零件某時(shí)刻的技術(shù)狀態(tài)，用兩種算子進(jìn)行表示：加法操作算子+：+ （Ci, Cpa1） =MiUMpa1, PACi+1 RiU RpalU Rst, Ti+1加法操作 為發(fā)動(dòng)機(jī)裝配時(shí)增加技術(shù)狀態(tài)物料節(jié)點(diǎn)的操作，附帶了工藝節(jié)點(diǎn)的增加和對(duì)應(yīng)關(guān)系的增加。減法操作算子

9、-： （- Ci， Cpa1） =Mi-Mpa1 ， PACi+1，Ri-Rpal-Rst Ti+1酶法操作為拆卸發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的操作，該操作會(huì)產(chǎn) 生發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)狀態(tài)物料節(jié)點(diǎn)的削減，而且附帶了工藝節(jié)點(diǎn)的削減和對(duì)應(yīng)關(guān)系的消逝。由以上的兩種基本操作函數(shù)，可以得到更加簡(jiǎn)單的技術(shù)狀態(tài)轉(zhuǎn)變的操作。例如，對(duì)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的換件技術(shù)狀態(tài)變化，可視為經(jīng)過(guò)了 - （Ci, Cpa1）和+ （Ci, Cpa2）操作，用pa2替換了 pal 部件。 對(duì)于單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的每段或每次裝配，可以認(rèn)為其技術(shù)狀態(tài)經(jīng)受了數(shù)個(gè)加法、減法操作。例如C1 為某次裝配前的產(chǎn)品的技術(shù)狀態(tài)， TOC o 1-5 h z C1=m1， m2， m3，

10、m4，m5， pac1，pac2， （m1，m2） ，（m1 ，m3） ， （ m2， m4） ， （m2，m5） ，（ pac1，pac2） ，（ m1，pac1），（ m2，pac2）, T1,首先拆卸掉部件，pal, Cpa1=m2 m4, m5, pac2, （m2，m4） ，（ m2， m5）， （m2，pac2），T1，即進(jìn)行了操作-（C1，Cpa1）,得至 U C1 =m 1 m3, pacl （m1, m3）, （ml, pacl） , T1;然后進(jìn)行了操作+ （C1，Cpa2）,裝配上部件pa2, pa2的技術(shù)狀態(tài)為Cpa2=m6，m7，m8， pac6， (m6，m7)，

11、(m6，m8) ， (m6，pac6) , T2;得至U C1=m1, m3, m6, m7, m8, pacl ； pac6, (ml, m6), (ml, m3), (m6, m7), (m6, m8), (pac1，pac6), (ml, pacl), (m6, pac6) , T2;如圖3所示。實(shí)際中的操作可能會(huì)拆卸到零件級(jí)，這里適當(dāng)簡(jiǎn)化為拆卸到部件級(jí)。4 沿時(shí)間軸發(fā)動(dòng)機(jī)裝配技術(shù)狀態(tài)快照序列的生成單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)首次裝配自T0 時(shí)刻開(kāi)頭，在其生命周期內(nèi)會(huì)經(jīng)受數(shù)個(gè)加法、減法操作，形成關(guān)于時(shí)間軸TS(= T0，T1, T2, T3,)的發(fā)動(dòng)機(jī)單機(jī)技術(shù)狀態(tài)快照序列 CS=(C0, C1, C2,C

12、3,)。首次裝配過(guò)程中，零件裝配成組件，組件裝配成部件，進(jìn)而裝配成發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)，這期間發(fā)生的對(duì)裝配技術(shù)狀態(tài)的操作體現(xiàn)為大量的加法操作，由零部件的技術(shù)狀態(tài)合成為發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)狀態(tài)；非首次裝配， 則還會(huì)發(fā)生大量技術(shù)狀態(tài)減法操作，最終表現(xiàn)為整機(jī)技術(shù)狀態(tài)隨時(shí)間不斷的更新。與其他簡(jiǎn)單產(chǎn)品不同，航空發(fā)動(dòng)機(jī)生命周期中要經(jīng)受多次拆卸-裝配的過(guò)程。這樣可以把時(shí)間軸劃分為若干個(gè)階段，包括新機(jī)一裝、新機(jī)二裝、舊機(jī)排故的一、二裝、舊機(jī)大修的一、二裝等。TS中時(shí)間Ti的取值不同，會(huì)引起技術(shù)狀態(tài)記錄具體程度不同。記錄的密度越大，對(duì)技術(shù)狀態(tài)追蹤的也就越具體，但占用的存儲(chǔ)空間就越多。當(dāng)Ti取值為裝配執(zhí)行過(guò)程中若干時(shí)刻時(shí)，序列 CS可以對(duì)裝 配過(guò)程進(jìn)行記錄。現(xiàn)設(shè)Ti為每次裝配結(jié)束的時(shí)間，(Ti-1, Ti)時(shí)間段 則為兩次裝配間的時(shí)間段，在本時(shí)間段內(nèi)，假定不對(duì)微小的技術(shù)狀態(tài)變化進(jìn)行記錄，得到的掩蓋全時(shí)間軸技術(shù)狀態(tài)快照序列如圖4 所示。應(yīng)用舉例該模型已經(jīng)應(yīng)用于“航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝配現(xiàn)場(chǎng)綜合管理系統(tǒng)”， 裝配技術(shù)狀態(tài)管理是它的一個(gè)重要功能。現(xiàn)以某航空發(fā)動(dòng)機(jī)為例，在它的產(chǎn)品制造和應(yīng)用階段，已經(jīng)受過(guò)新機(jī)一裝