摘要：发动机总成是发动机开发的关键环节，装配技术的好坏直接影响到发动机的可靠性、寿命和主要性能指标。在飞机引擎生产过程中，装配是最后一步，也是最容易出现质量问题的环节。航空发动机的传统装配大多是以纸质图纸和技术文档为主。由于人工装配和检测等因素的制约，使得飞机发动机装配精度不能满足要求，装配质量不能得到保障。为有效地解决这个问题，我国采用了相关的先进技术。本文将系统地介绍飞机发动机装配技术和今后发展动向，以加深对飞机装配技术的了解，为我国航天事业的发展做出贡献。
关键词：航空发动机；关键；装配技术
引言
随着我国航空工业的迅速发展，飞机的装配技术也得到了迅速的发展。因此，对飞机发动机的装配技术进行深入的研究，对于航空工业的发展有着十分重要的作用。飞机引擎装配是飞机发动机生产过程中的一个重要环节，也是一个很有可能出现故障的环节。以往飞机发动机的装配都是手工装配，但如果手工装配的话，很容易造成发动机的质量问题，甚至造成严重的损失，
这对于飞机的发展是非常不利的。随着电子技术的发展，飞机的总成已经可以进行数字化装配，虚拟设计可以保证飞机的精度，同时也可以降低飞机的人力、物力的浪费。
1.航空发动机装配方面的关键技术
飞机发动机装配的关键技术是虚拟装配和数字柔性设计。虚拟装配技术是航空发动机总成的关键技术。虚拟装配是指面向装配行业的虚拟仿真，它可以为飞机发动机装配提供可视化的装配工艺，从而解决制造中的问题，提高产品的质量。数字柔性设计包括实体建模、工艺过程设计、基于形位误差的容错分析等。在运用这些技术时，可以将以前的丰富经验与现代规划操作方式相结合，引进数字化的管理手段。这样一来，这些技术就可以更好地应用到飞机的装配中，提高飞机的装配质量，提高飞机的装配效率，促进飞机装配技术的应用。
2.国内外在装配方向的研究现状及分析
目前，飞机装配中采用了大量的数字化装配技术，以欧美等发达国家为代表，已经开始了对飞机的数字化装配技术的研究和探索，他们不但在设备和安装方法上进行了改进，同时也在科研方面进行了大量的研究和探索。洛克希德马丁公司率先在航空工业中采用了柔性装配技
术，采用了精密钻孔、铆接等激光定向技术，使飞机的生产效率得到了极大的提升，同时也大大地降低了生产成本。空中客车A380采用了自动钻孔焊接技术，将内存面板与数字钻铆装配成一条流水线。在科研方面，国外的学者也在不断地进行着关于先进的数字化装配技术的研究和开发，其中包括了系统识别和控制器的设计发动机总成[1]。在系统识别上， TutunjiT等人从系统识别的角度出发，利用脉冲响应理论，建立了一种基于脉冲响应的递推识别算法；在控制器的设计上， AhmedRubaai等人设计了一种基于 DSP的模糊 PID控制器，并将其用于 DSP驱动系统，使其具有较好的控制效果；WlisonLatombe等采用与或图，对装配关系进行分析，将方向障碍图用于对零件进行分解，从而获得装配次序；Lee等人运用启发式法则来产生装配序列。我国在 CNC柔性装配技术方面的研究起步较晚，但已有不少学者进行了有益的探讨，并取得了一些具有指导作用的结果。其中，陈哲涵对相关的装配工艺进行了检测，并且建立了相关的数据模型；刘春对大型飞行器零件数字化对接的问题进行了研究，并且对激光跟踪技术在机器人自动定位中的应用进行了分析；石宏教授团队研制了飞机发动机转子柔性系统平台下轨车架支承系统，并且说明了以后飞机发动机的装配发展趋势救赎数字化装配技术。
3.航空发动机装配技术体系
从理论和技术开发的观点出发，航空发动机的装配技术系统主要包括了很多方面的内容，其中较为常见的有测试技术、装配机理、工艺装配研制等，它融合了多个学科，比如说转子动力学、静力学以及摩擦学等，是一门多学科的综合技术。为了能够更好地了解航空发动机装配的关键工艺，需要对界面和联结结构装配状态的形成机制以及装配机理从容差分布进行相关的研究。技术设备的研制主要面向自动化、数字化、智能化的技术和工艺设备，以及先进的检测技术和设备。基于此，本文中主要按照相关的装配理论技术来对零件几何误差转移以及零件的几何特征的形成机制和控制方法进行了深入的研究，并且对多种影响发动机性能的几何偏差因素进行了分析，主要包括了轴孔配合偏差、机匣装配累计偏差、零件极支点偏差、轴向窜动量以及转子堆叠同轴度偏差等[2]；此外，还对装配过程中热、力等相关的多种物理因素对装配状态的影响机制进行了相关的研究，主要包括了压力装配、温差装配以及螺栓阵列拧紧、装配误差形成的规律以及应变补偿和校正等相关的施工工艺；典型的接触面-结构配合状态的形成机制，包括典型的发动机结构体系的几何形态和机械性能建模方法、连接过程预紧力的形成和控制方法、高精密匹配表面形貌的测量和建模方法旋转元件的平衡机制和减振技术，包含了各种装配因子如同心度、不平衡量、螺栓预紧力等，并对多个目标进行了优化控制。
4.航空发动机关键装配技术
4.1虚拟航空发动机装配技术
虚拟航空发动机装配技术包括建立虚拟航空发动机装配系统、装配模型建模、装配过程仿真技术等。利用虚拟引擎装配技术，可以虚拟操纵发动机的装配方案，检查装配工艺的设计问题，并在计算机上及时处理，避免了实际生产中的财产损失。虚拟航空发动机装配技术可以为飞机装配工作提供一套完整的产品计划，是实现飞机装配技术现代化、数字化和工业化的必然选择。
4.1.1虚拟装配系统结构建立
虚拟装配系统是将飞机发动机的各种物理参数和相应的模型输入到虚拟飞机发动机的装配过程中，再由该虚拟装配系统中的识别工具来实现[3]。该虚拟系统可以为飞机发动机的装配提供模型、动画、文档等各种模拟过程，并通过仿真动画对公司人员进行培训，使其更直观、更真实地理解飞机发动机装配的整个过程。
4.1.2装配模型建模技术
航空发动机的装配模型可以采用三维数字化的设计方法，利用集合和约束相结合的方法来实现，并根据时间序列来描述飞机的装配过程。飞机发动机的装配模式应该是根据飞机的装配顺序，根据飞机的装配顺序，方便地完成飞机的装配。
4.1.3装配过程仿真技术
飞机发动机总装模拟技术是实现飞机总装的最好体现，它可以使飞机的装配过程更直观。可装配性分析技术是一种用于航空发动机装配的仿真方法，具有很多的优点，主要包括了：可装配性分析技术可以很好地检验飞机发动机的装配工艺中有没有出现问题，可以帮助设计者发现问题，并对其进行修改，通过反复的可装配性分析，可以极大地降低飞机发动机的装配问题，提高了装配质量；可装配性分析技术可以实现飞机发动机部件的示范装配，并通过仿真分析，出部件间的相互影响的地方，以便及时纠正错误，提高产品的装配质量；利用可装配性分析技术，可以对发动机的装配顺序进行检查，从而选出最佳的装配方案，从而使装配工作更加经济、科学、省时。装配精度分析技术是基于发动机装配模型的灵敏度分析与工艺研究。装配精度分析技术为飞机发动机的装配工作提供了一系列必要的功能，其中包括：装配精度分析技术可以在发动机设计过程中对发动机的装配精度进行检验，从而降低了后期
的装配精度，节约了大量的人力、物力和时间；在发动机装配前，装配精度分析技术可以预测发动机装配过程中的装配工艺对发动机性能的影响；运用装配精度分析技术，发现发动机装配过程中存在的问题，并提出相应的改进措施。
4.2装配过程数字化柔性设计
4.2.1实体建模技术
为了能够更好地对航空发动机进行装配，保证装配工作的顺利进行，需要对发动机的尺寸敏感性进行分析，将相关的关键尺寸确定。其次，需要从理论层面和以主模型为基础的技术角度出发，深入地探讨模型的建立情况，并且对其进行细致的研究。这种技术可以随机对尺寸的建模进行探讨，之后再探讨相关的建模方法。在实现实体建模的过程中，主要是通过电子表格驱动的图形驱动方式来进行的。
4.2.2装配过程设计
针对内燃机装配工艺的特征，对其进行了初步的设计。将相关零配件的特性信息导入到系统中，利用相应的资源库和知识库，完成工艺规范的自动产生，建立出基于发动机零件的3D数
模设计的工艺资源库，并建立了工艺资源库、设备库、工具库、测试仪和量具等工艺资源库，并在此基础上建立了工艺设计和管理的数字化工作模型；根据装配单元、装配基准、装配位置等方法，确定装配协调方法、装配流程、装配过程模拟环境、装配路径及其形成轨迹、自动检测防撞路径、装配工艺可行性等。在对装配过程进行三维建模、可视化仿真的基础上，进行人性化的装配过程研究，既要仿真零件之间的装配关系，又要注意在实际装配过程中的便利性和准确性[4]。
4.2.3基于形位公差的装配容差分析技术
基于形位公差的装配容差分析技术，采用适当的计算方法，对包含部件容差和装配容差的模型进行细致的研究。不计工件表面的圆度、粗糙度等因素，使其充分匹配；当某一面不平滑时，两个面的配合就是点面接触，利用这些接触点形成一面，使其与平滑的配合面相结合，从而形成一种可以反映两个面的配合状态的虚拟匹配面。
5.未来展望
近年来，我国的航空航天事业得到了快速的发展，飞机发动机也朝着高水平的方向进行生产。
随着越来越多先进的装配技术的应用，装配技术从以往的手工模式朝着更加智能化以及自动化的方向进行发展，在很大程度上提高产品的质量，并且提高了生产的效率。与此同时，我国国内飞机发动机的设计系统正在朝着更加完善的方向发展，为了能够更好地指导飞机的结构设计和加工工艺、装配工艺和性能设计，需要对飞机装配质量的形成过程进行更加深刻的认识。在未来，航空发动机装配技术将朝着更加自动化、智能化以及精密化的方向发展，并且智能制造技术、高精度仿真技术以及先进测量技术、数字孪生技术等在未来将会得到广泛的应用，并且能够更好地促进航空发动机装配技术的机理得到更好的突破，相关的装配技术质量也会得到大幅度的提升。
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