业ERP 系统中的产品结构可看做是MBOM，它是指导生产的基础数据，不但有设计信息、工艺信息，而且还包括了生产管理信息，生产管理类信息需要由生产部门的人员来确定。
以纸质/电子工艺文件的离散管理将转变为以工艺BOM 为核心的工艺数据组织管理方式将是设计工艺和生产管理平台集成的有效路线。基于PDM 系统建立和固化工艺BOM 的构建和更改业务过程，同步ERP 系统中一系列实物资源信息，实现工艺BOM 及其关联的工艺信息（工艺规程、工艺文件、物料、工艺装备、工作中心等）及时、准确向ERP 的传递、实现车间无纸化现场查看及数控程序管理与传递。
通过集成，为PDM 系统提供实时的企业资源应用状况，同时解决ERP 系统产品数据源头问题，实现设计制造一体化，促进产品不同业务的协调，减少手工干预和二次输入。
5 结语
该文从质量管理要求的客观必要性入手，结合企业现状的整体信息化水平，围绕产品数据包归集的思路，分析了质量数据融合的逻辑和可行性。同时研究了系统架构、质量数据结构采集关系，对产品研制过程各信息化系统和质量模块的数据接口逻辑和分配关系，形成了一套可以知道实际开发并取得预期成效的设计制造管理一体化平台，为后续产品研制过程的一体化能力建设奠定了良好基础。
参考文献
[1]唐晓青，段桂江，杜福洲.制造企业质量信息管理系统实施技术[M].北京：国防工业出版社，2009.
[2]乔立红，张毅柱.PDM
与ERP 系统之间信息集成的实现方法[J].北京航空航天大学学报，2008，34（5）：587-591.
图4 三维工艺协同管理平台集成示意图
0 引言
150h 持久试验试车是适航条款要求的特殊的演示试验，是一个重要的标志性里程碑，是世界各国发动机研制过程中不可避免的一个环节，GE、PW 以及RR 三大原始设备制造商（Original Equipment Manufacturer，OEM）都十分重视该环节，并且都十分谨慎地对待持久试验过程中出现的任何技术问题和故障。
1 持久试验考核内容
近年来，国内民用航空发动机研制快速发展，必须要通过适航认证，而在适航认证过程中，发动机必须要经150 h 持久试验试车。持久试验的适航条款规定了任一型号发动机
都需要采用进行演示试验的方法完成满足该发动机的所有试验需求，因此，发动机试验要达到或超过技术要求的红线风扇/高压转速、红线排气温度以及额定100%的发动机推力，完成持久试验中的三重红线（起飞和最大连续）部分，以说明其工作的耐久性和可靠性，并且在每次选定台份的发动机进行台架持久试验前、后，都需要对发动机的性能进行校准，且结果需要满足适航要求。
2 持久试验条款对照分析2.1 国标与军标的对比
GJB241《航空涡轮喷气和涡轮风扇发动机通用规范》和
CCAR33《航空发动机适航规定》两类文件的规定差异很大，
民用航空发动机150 h持久试验技术
常 诚
（中国航发上海商用航空发动机制造有限责任公司，上海 201306）
摘 要：150 h 持久试验是型号研制必不可少的试验环节，也是适航条款明确规定的强制要求，深受适航当局的关注。该文对民用航空发动机150 h 持久试验试车进行仔细分析和深入研究，针对需求逐层级分解，获取关键技术点，在试验试车过程中结合台架进行适应性改造，落实发动机三红线实现技术、台架推力修正技术以及等效试车谱制定技术，为完成持久试验试车奠定了坚实的技术基础。关键词：三红线；推力修正；试车谱中图分类号：V 231.9 文献标志码：A
这是由于军/民用发动机在实际使用中有无应急推力的一种直接反映，在很大程度上，发动机的推力结构决定了定型试验的实质。《航空涡轮喷气和涡轮风扇发动机通用规范》规定了能使发动机圆满地执行军事任务的工作要求，对军用发动机来说，还需要根据通用规范制定符合要求的发动机型号规范，通用规范是制定型号规范的依据，型号规范是发动机研制过程中的依据，在研制过程中会有一定的取舍，因此，其本身具有一定程度的灵活性。《航空发动机适航规定》中的150 h 持久试车包括影响发动机安全
性和耐久性的很多因素，是对发动机长时间持续工作安全性和可靠性提出的最低要求，不能准确地反映飞行任务载荷给发动机带来的损伤，是通用的最低标准。
20世纪70年代后期，各航空强国的发动机加速任务试车技术普遍有所发展，试车的关键是模拟使用寿命，试验方法是要鉴别出由推力状态变化和在高温下的工作时间所造成的结构上的破坏事故。为充分模拟飞机的多种典型任务，往往至少制定2种加速任务试车谱，具备加速弄清发动机结构完整性的优缺点，具有可以缩短整机试验与型号研制时间的特点。
2.2 持久试验经历工作循环
将型号研制早期的150 h 持久试验试车作为循环试验使用，能够尽早地发现在轴的转速、温度等更多使用条件下服务的设计能力，也能确保发动机在一定的时间范围内在所有转速的操作范围内工作，发现一些不希望出现的情况。另外，在研制的后期，循环试验还能作为型号试验的实际运行试验与其他试验一同进行。
2.3 持久试验工作环节
在选定进行持久试验的发动机后，确定发动机调整附件
的调整位置，将功能特性限定在规定的范围内，并且在完成持久试车后仍与持久试车开始之前相一致。
发动机上台完成持久试验前，首先要校准试车，然后进行持久试验，完成等效持久试验试车谱，最后下台前的完成校准试车，并对比前后两次校准试车的推力和耗油率，满足型号研制过程中提交的型号数据额定限制值中的数据要求，至此发动机完成持久试验的台架试车部分，返回装配车间进行分解检查，所有被检查的零部件都没有超出申请的发动机维修手册规定的维修限制范围，并未发现零件损坏、过度的磨损、变形和强度减弱等现象，该台份发动机才完成持久试验试车，其工作流程环节如图1所示。
2.4 常见的风险及应对
根据国内试验的工作经验结合国外三大OEM 的持久试验工作情况，可以看出，在持久试验过程中，三重红线问题是一个十分烦琐的问题，既涉及到发动机自身的特性，也包括台架设备特点，并且由于发动机及设备自身能力的问题，在不能一次性完成的情况下，可以采用分步实施、逐步求证
的方法，累计执行。另外关于在持久试验的过程中由于附件故障及泄漏、振动、磨损、烧蚀、裂纹以及台架适应性改造设备持久工作的问题，都将会成为持久试验的工作隐患，对持久试车过程中可能存在的风险进行识别，并建立明确的应急处置预案，合理安排持久试验与其他整机试验的顺序，提前验证规避一些不必要的风险，是必不可少的。
3 关键技术3.1 持久试验
适航条款要求发动机的主承制商通过演示实验表明发动机整体满足当局关注的内容，并且满意的完成演示试验才能被批准，获得型号适航取证的资格，这是发动机研制过程中一个标志性的里程碑，确保发动机能够维持飞机适航取证和商业运行。适航的条款规定满足持久试验考核标准，验证发动机初始工作能力、发动机的额定值和使用限制，建立了相关标准，保证发动机具有最低水平的操纵特性和耐久性。
3.2 关键技术分解
民用航空发动机依据自身特点，包括导流叶片、喷口等几何通道、控制规律和发动机参数限制，结合整机地面室内常规试验试车台架的可使用条件，作为输入，以技术流程展开的系统工程思想对 150 h 持久试验进行技术层级分解，如图2所示，台架设备经过适应性改造为持久试验试车提供支撑的基础上须完成三红线、推力修正、试车谱制定三项关键技术。
3.2.1 三红线技术
从150 h 持久试验要求看，发动机要同时在红线风扇/高压转速、红线排气温度、额定的发动机推力状态的三重红线状态下工作。台架试验中根据发动机硬件及控制规律的特点，结合发动机数据限制数值中关于参数限定的要求，对发动机所需要达到的特定的三红线工作状态进行转子旋转机理分析。双转子涡轮风扇发动机通常由进气道、风扇压气机、燃烧室、涡轮和喷管组成，其结构如图3所示。
空气作为工作介质，经由进气道，进入风扇增压机以及高压压气机，流至燃烧室，与燃烧室喷入的燃料混合燃烧，产生的化学能量通过涡轮转子，做功带动压气机持续旋转，带动风扇产生主要推力，剩余的能量经喷口排出体外。其转子模块功率简化方程如公式（1）所示。
P P T C （1）
式中：
J 为转子转动惯量；n 为工作转速；P T 为涡率；P C 为压气机功率；
S 302
§
©¨·
¹
¸ J n n t
P P T C d d 为发动机转速的微分。按照民用航空发动机的基本工作原理结合设计的控制
规律，通过改变转子设定转速，提升供油，提高涡轮前温度，加快高压转子转速，做功能力增强，低压转子转速随之
图1 发动机的工作流程环节示意图
增加，涡扇发动机推力主要有外涵道产生，一般占总推力的85％及以上，随着低压转速的增加，推力大幅度的上升。
实际工作过程中发动机的调节结构，不仅只有转子和供油，还可以结合压气机进口流量导向器、喷口直径大小等发动机自身调节结构以及发动机进气流道调节装置等试车台设备，共同解决发动机三红线状态的问题，使相互之间的参数更加匹配。
三红线调整手段较多，各调整手段之间的耦合影响复杂，为此，建立三红线改造工作的基本原则：改装不可避免，但有前提，针对试验件的改装只允许较小的偏离，还需通过分析表明经改装的试验发动机仍
然能代表型号设计的耐久性和操作性。考虑调节手段的连续可调功能，不要过分依赖某一种调节手段而超出改装可接受范围，保证三红线状态处于达到或略高于红线值的水平，经定性分析及定量计算，可以设计不同压降的进气道，适度调整进气导流叶片角度，适度改变排气出口流通面积，改变状态进气空气流量，匹配整体发动机的参数。
3.2.2 持久试车推力修正技术
持久试验过程中，对应于发动机自身结构发生相应的改
变，试车台架设备也会随之不同，所以持久试验试车在构型上与一般常规试验试车的气动流场不同，例如为三红线的实现而特制发动机进气道、进气格栅、可能的进口导流叶片、发动机可调换的尾喷口以及发动机持久试验额外测试所需的管线等，都能够影响发动机在室内试车台进行持久试验的气动流场，进而影响发动机的推力，为此需要对持久试验试车构型的发动机及其试车台设备导致的推力差异进行气动流场的修正工作，以保证获得的发动机推力能够正确地反应发动机的实际工作情况。即根据发动机和台架改造实际情况确定的持久试验试车过程中的推力修正技术和实施方法。在这一环节通常采用流场测量的方法进行室内试车台的发动机推力修正工作，发动机室内试车台主要包括进气塔、导流叶片、试车间、引射筒、排气塔，在试车间内布置速度和压力测点，对发动机在试车间工作过程中的流场进行测量[1]，其工作布局如图4所示。
3.2.2.1 发动机流场测量
发动机远前方未受扰动的气流作为0截面，在整机室内
试车台选择距离进气口5~8倍进气道直径即可，并在此处布置流场参数测量耙子，5×5＝25点，每点测量气流流速及气流压力。
对应的1~9截面，分别在发动机中心标高位置布置6个测点，左右对称，1截面位于发动机的唇口后截面，距进气流量管唇口后1.5 m~2 m；9截面位于发动机尾喷口截面，与发动机尾喷口平齐，每点测量气流流速及气流压力。
发动机产生推力如式（2）所示。
d A
d A
（2）
式中：
m 9、v 9、P 9和A 9为9截面质量流量、速度、压力和面积；
m 0、v 0、P 0、A 0为0截面质量流量、速度、压力和面积； P A 10
1
d ∫为进气段0-1截面的压力的积分； P A 21
9
d ∫ 为排气段1-9截面的压力的积分。
图 3 民用航空发动机结构示意图
高压转子部分低压转子部分
图4 试车间内测点布置示意图
发动机试验台架
风扇
发动机
进气道
尾喷口
0截面
1截面
9截面
图2 关键技术点架构图
150h 持久试验
150h 持久试验试车全过程
如何进行150h 持久试验试车？
台架设备的适应性改造技术
150h 持久试验实施持久试验后校准试车输出交付物
工作状态状态时间
试车谱
三红线推力修正
规范条款型号发动机台架设备
输入条件
持久试验前校准试车
3.2.2.2 试车台架流场测量
航空涡扇发动机推力通过整机试车获得。试车时，发动机推力通过挂架和动架传递至推力传感器，由推力传感器测量发动机的推力，在发动机试车台架上的主要的迎风面布置不少于6个测点，为避免气流对测点的影响，传感器受感部伸出迎风面应不小于150 mm。 台架迎风阻力如公式（3）所示。
n
i
i i
di
（3）
式中：
ρ为空气密度；C di 为风阻系数；A i 为迎风面积；v i 为迎风流速；
n 为测点数。测量试车间内相关的流场参数并将流场测量的结果用于累积，最终获取该试验台架条件下的室内室外间的各稳定状态下的推力修正系数（修正值），从而发动机在整机地面室内试车台的推力如式（4）所示。
F =F 发动机+F 台架 （4）
3.2.3 持久试验等效试车谱制定技术
持久试验等效试车谱制定技术是150h 持久试验的核心技术内容，前面的所有技术研究都是为试车谱安
排服务的，发动机的结构控制规律，台架的结构和功能，共同决定等效试验试车谱的制定以及如何进行台架的持久试验试车程序的安排。
发动机支撑架3.2.3.1 等效试车谱技术分析
150 h 持久试车是发动机可靠性和适航性的一种鉴定
性试车，不是模拟使用任务的寿命试车，发动机工装状态的安排与实际航线使用情况相差很远，不能用来确定发动机在翼时期的使用寿命，而是在厂内试车台上，根据较为苛刻的条件来考核发动机的基本工作状况，建立最低的工作标准，这一点与加速任务试车及其相似，各个主要的OEM 为使发动机在地面试车台上能够提早发现发动机在外场使用时可能出现的功能结构上的故障和缺陷，使发动机在地面试车台上按照预先制定好的能充分反映外场使用情况的程序进行加速任务试车，这样的试验试车相对150 h 持久试验试车而言，具有提早发现零部件承载能力和循环疲劳限制以及弄清发动机结构完整性等优点，并且能缩短型号研制试验时间。而150 h 持久试验试车对加速任务试车同样具备自身的试验特点，本身试验时间较短，并且工作状态已经处于民机的三红线位置，十分苛刻。因此在满足关键参数要求的基础上，不改变原试车程序的苛刻程度，尽可能减少台架改装／校准的次数，目标参数要容
易调整，改装难度低，构型偏离小，就自然成了持久试验等效试车谱制定的基本原则。通常按照1∶1的寿命分配原则，在满足适航条款要求下，编制试验试车程序的试车谱，解决试验试车程序、时间分配以及
过程中的加载、引气、起飞、最大连续之间的变换等相关技术问题，便于实际工作实施。
3.3.3.2 试验程序的执行策略
如果严格按照适航条例推荐的试车谱开展试验，每次试车循环过程中都必须进行多次试验件和／或试验设备改装，多次改装或更换会增加试验件或试验设备损坏的风险，也会增加持久试验的起动次数，最终会浪费大量的人力／物力资源，增加时间成本。考虑到实际工作中单次不能过长的试车时间且试验过程中不可能一番风顺的特点，满足条件下又不要过度考核的具体因素，在等效试车谱制定实施过程中，执行示意图5所示的持久试验试车谱工作策略，首先进入极限三红线工作状态，然后进行其余略低工作状态的试验安排，最后调整持久试验过程中的发动机工作状态，排除故障以及补充试验试车等，记录完成持久试车的状态。
4 结论
按照持久试验试车的条款规定达到所需的工作状态，并累计完成对应状态时间及工作次数，建立并达到型号工作中所需的苛刻条件下的使用限定值，即可认定已经完成持久试验试车，表明了该发动机在其工作寿命期间内，具备最低安全水平的操纵性和耐久性。然而150h 持久试车并不是发动机的工作寿命试车，不能完全模拟预期使用全生命周期的工作场景及载荷，为此可以进行以下操作：1） 借鉴《航空涡轮喷气和涡轮风扇发动机通用规范》的工作模式，展开全寿命1∶1的寿命试车，这样能够更好地了解型号
研制过程在试车寿命期内的故障。2） 借鉴AMT，进行加速任务的寿命试车，也能尽可能地反应寿命期内发动机在翼飞行实际工作情况。
参考文献
[1]杜鹤龄.航空发动机推力的测量和确定方法[J].航空动力学报，1997，12（4）：388-392.
[2]于宏军. CCAR33部,34部与GJB241的试验要求对比分析[J].航空标准化与质量, 2006（5）：18-21.
[3]
唐伟，刘启国，朱瑾，等.FAR 33与GJB 241A 技术要求对比分析[J].航空标准化与质量, 2012（4）：36-40.
图5 持久试车谱执行策略示意图
发布评论