航空涡扇发动机总体分解与装配教学研究

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  [摘要]根据目前民航职业技术教育发展的状况,阐述了航空涡扇发动机总体分解与装配教学的重要意义。以历史经验为鉴,从基于行业标准出发,提出了民航院校开展航空涡扇发动机总体分解与装配教学的思路和途径,并总结了航空涡扇发动机总体分解与装配教学研究在职业技术教育中所起的作用。
  [关键词]航空涡扇发动机 总体分解与装配 民航 技术人才
  
  发动机总体分解与装配就是指将一台发动机分解成转子、机匣、附件等部件状态,经过检修或大修后又重新装配成完整的发动机。发动机总体分解和装配是发动机制造或大修的关键工序,由于装配程序复杂、操作精细,对操作人员的技术技能要求极高。航空涡扇发动机是目前民航应用最广泛、技术最先进的发动机,其维修技术是最高科技的代表,学习其构造原理和维修技术的较好途径就是通过发动机的总体分解与装配。然而,由于航空涡扇发动机的总体分解与装配需要很高的投入以及大量的技术支持,所以能够开展航空涡扇发动机总体分解与装配教学的航空院校非常少,并且对于这一方面的研究和探索也不多。我们采取走独立自主的道路,开展了航空涡扇发动机总体分解与装配教学的研究,为建设民航强国培养高素质的技术人才支持做出了有益的探索。
  一、航空涡扇发动机总体分解与装配教学的现状
  由于航空涡扇发动机具有推力大、噪音低、燃油消耗率低、安全性能好等特点,所以被民用航空广泛使用。世界航空强国对航空涡扇发动机的发展和研究从来就没有停止过,他们对航空涡扇发动机的教学也非常重视。然而,在我国为民航一线输送人才的各个航空院校中,对航空涡扇发动机的教学开发并不足够,拥有航空涡扇发动机的航空院校并不普遍,能够进行航空涡扇发动机总体分解与装配教学的航空院校更是屈指可数。
  在我们熟悉的几所航空院校中,长沙航空职业技术学院、西安航空技术高等专科学校、成都航空职业技术学院都有类似航空发动机分解与装配的教学课程,他们的拆装对象是涡喷发动机,并不是涡扇发动机。中国民航大学也有类似航空发动机分解与装配的教学课程,拆装的对象是涡喷发动机和涡桨发动机,也不是涡扇发动机。台湾中华科技大学在教学上有各种各样的航空发动机,他们以最复杂的航空涡扇发动机作为总体分解与装配的对象,并且配套有完整的工装设备,与航空公司的维修规范非常接近。广州民航职业技术学院各种类型的航空发动机及飞机齐备,开设发动机维修的教学课程可以在各种各样的发动机上进行。但是在以前,拆装得最为深入、能够实现总体分解与装配的发动机依然只有涡喷发动机,其它类型的航空发动机只能做简单的拆装维护,对涡扇发动机无法进行总体分解与装配。上述航空院校是典型的代表,基本能说明问题。从以上六所与民航相关的院校看来,只有台湾中华科技大学拥有开展航空涡扇发动机总体分解与装配教学的能力,并且在国内有这种能力的航空院校非常难得。由此可见,目前能够开展航空涡扇发动机总体分解与装配教学的航空院校非常少,对航空涡扇发动机实践教学方面的开发应用很不足够。
  二、航空涡扇发动机总体分解与装配教学的重要意义
  (一)抓住机遇,为建设民航强国提供高素质技术人才支持
  二十世纪九十年代中期,我国处于改革与发展的关键时期,党中央、国务院高瞻远瞩,审时度势,制定了实施科教兴国的战略方针。民航总局抓住这一重要机遇,做出了加快民航科教事业发展的决定。在这一政策的指导下,民航高等职业技术教育呈现出蓬勃发展的趁势。我院围绕民航发展,深化教学改革,创建国家示范性高等职业技术院校并取得成功。我们也要抓住这个机遇,加快开展航空涡扇发动机总体分解与装配教学的建设工作,为我国民航建设培养高素质的技术人才作贡献,以实际行动贯彻执行党中央制定科教兴国的战略方针。
  民航是世界的经济脉搏,它的蓬勃发展代表着国家的兴旺发达,而航空涡扇发动机是民航飞机的“心脏”,它的健康代表民航的蓬勃发展。然而,它的健康离不开技术和人才的支持,技术的进步和人才的发展既是民航发展的关键,也是一个国家强大的关键。长久以来,技术落后和人才缺乏的状况一直制约着我国民航的发展水平。要建设世界民航强国就必须从职业技术教育抓起,抓职业技术教育又必须抓重点和先进性。航空涡扇发动机代表着民航先进的技术水平,它的强大就是民航的强大,民航的强大就是国家的强大。航空涡扇发动机总体分解与装配教学是民航高素质技术人才的有力支持,它抓的是教育的重点和技术的先进性,恰恰符合我国民航发展战略。
  (二)打破垄断,追赶发达的航空大国
  在国际上,民用航空大推力涡扇发动机基本上被通用电气、普惠、罗-罗公司垄断。中国航空发动机研制起步比较晚,与发达的航空大国相比其差距至少有20年。目前中国已经完善了小涵道比涡扇发动机的研制,大涵道比涡扇发动机的研制也已经起步,通过了研究和论证,建立了大涵道比涡扇发动机验证平台,取得了重大的技术突破以及整机集成的验证,并将在“十二五”期间研制出一台完整的大涵道比涡扇发动机验证机。到那时,中国将会缩小与世界航空强国的差距。
  在民用航空涡扇发动机的维修上,同样被美、法、英三国所垄断。中国发动机维修厂家能进行发动机深度维修的较少,除PW4000,JT9D,RB211,V2500和CFM56发动机的部分修理外,大量单元体组件仍需外包给国外的维修单位,发动机的深度维修依然被航空强国所垄断。由于中国在航空涡扇发动机的研制上与发达的国家差距太远,所以短时间很难追赶,但是在航空涡扇发动机的维修上差距不会太大,只有从航空涡扇发动机的维修上去追赶显得比较实际。如果要从航空涡扇发动机的维修上去追赶,就必须从培养航空涡扇发动机维修的高技术人才开始,而航空涡扇发动机总体分解与装配的教学,正是为了培养航空涡扇发动机维修的高技术人才而设置,它将是中国发动机深度维修的新生力量,其最终目的就是为了实施科教兴国的战略方针,打破垄断,追赶发达的航空强国。
  三、航空涡扇发动机总体分解与装配教学研究的思路
  (一)以我为主,开展研究
  航空涡扇发动机是现代民航运输业使用的主流发动机,处在所有航空发动机的首位,各航空大国都将其列为重点发展的高科技产品。目前我国民航运输业使用的飞机有90%以上装载航空涡扇发动机,因此我国民航运输业需要维修的飞机发动机以航空涡扇发动机为主。基于这个理由,我们必须把航空涡扇发动机作为重点的学习和研究对象,在开设的航空发动机教学课程中,必须以航空涡扇发动机作为主要的教学载体。
  航空涡扇发动机维修的发展水平制约着我国民航的发展水平,这个问题的解决很大程度上取决于技术方针的制定和发展道路的选择。过去,我国在航空涡扇发动机维修上采取的路线是:引进技术-学习模仿-简单维修。而现在采取的方针政策是:引进技术-学习发展-改革创新-自主研发-深度维修。这就是我国在过去为什么长期落后而现在却能快速发展的根本原因。因此,我们在培养航空涡扇发动机维修高技术人才的教育上必须吸收上述经验,采取走改革创新和自主研发的道路,以我为主,开展航空涡扇发动机总体分解与装配教学研究工作。
  (二)基于行业标准,开展研究
  广州民航职业技术学院是一所主要为民航培养高素质技术型专门人才的高等职业学院,在基于行业标准的民航高等职业教育合作方面进行了深入的探索,形成了卓有成效的实践经验。在基于行业标准的示范性实训基地建设方面同样进行了深入的探索,取得的成效更为显著。因此,航空涡扇发动机总体分解与装配的教学必须围绕民航行业标准来开展研究,把民航的规章制度、安全标准、技术规范融入其中,使其更加贴近民航行业。
  民航高等职业技术教育具有极强的行业导向性,主要为民航行业培养生产、建设、维修和服务第一线的高素质专门人才。按行业所需,为行业发展培养高技术人才是首要任务。目前民航运输业飞机发动机维修的高技术人才最为缺乏,所以培养飞机发动机维修的高技术人才应当是首要任务。在飞机发动机维修中,发动机总体分解与装配的维修项目属于深度维修,对人才的技术要求极高,其行业标准也极高。航空涡扇发动机总体分解与装配的教学是为飞机发动机维修培养高技术人才的重要平台,它的研究工作必须以民航行业标准的发展为依据。
  四、航空涡扇发动机总体分解与装配教学的研究总结
  我们对民航退役的三叉戟飞机所使用的斯贝512发动机进行研究,发现其非常适合作为航空涡扇发动机总体分解与装配教学的选用机型。斯贝512发动机是英国罗-罗公司研制的双转子涡轮风扇发动机,罗-罗公司虽然已经不再制造飞机,但凭借研发、制造航空发动机的雄厚实力,在世界航空业上已经具有举足轻重的地位。目前,超大型客机A380上采用的正是罗-罗公司研制的遄达900发动机。遄达900发动机是超大推力和超大涵道比的航空涡扇发动机,其风扇叶片长达3米,每台发动机的推力超过4万匹马力,其内部转子的转速达到每分钟12500转,涡轮叶片叶尖的运动速度达到每小时2千公里,火焰筒燃烧时产生的高温达到3000℃,发动机内部的压力达到50个大气压。可见其科技含量极高,其先进性应处于世界的首位。虽然斯贝512发动机是罗-罗公司早期研制产品,但是,在航空发动机的发展过程中具有继承性与优选性的规律,一个系列产品的发展历史越持久,表示其技术越成熟,安全性越高,并不表示其越落后。目前斯贝发动机发展应用于AMX战斗机上,可见其发展历史之持久。研制一种新型号的发动机其新技术一般在15%~20%之间,要在继承80%左右成熟技术的基础上发展新型号,新型号发动机的新技术都是从旧型号的核心技术发展而来的。将斯贝512发动机进行总体分解与装配,实施深入的研究,有利于了解航空涡扇发动机的发展历程,有利于掌握先进航空涡扇发动机的维修技术,甚至有利于民航科技水平的发展。
  航空发动机是一种集气动热力、燃烧、传热、结构强度、控制与测试、工艺和材料等多学科于一身的高科技产品。它在工作时温度、压力、应力、间隙和腐蚀等条件非常苛刻,而且它对重量、可靠性、寿命等要求又极高。它的研究和发展工作就是在内部物理化学过程尚无法精确计算的条件下探索材料和零部件的工作极限,因而,它是一个设计、制造、试验和再设计的反复迭代过程。航空涡扇发动机在所有发动机中控制系统最多,工作原理最复杂,科技含量也最高,要将其理解、掌握透彻,就必须进行总体分解与装配。通过总体分解与装配能深刻理解发动机内部各个部件的构造、联接方式、工作原理,有利于对发动机进行深入透彻的研究,从而有利于发动机深度维修能力的提高。以上看来,如果开展航空涡扇发动机总体分解与装配的教学,能学到很多的专业知识和掌握很高的技术技能,无论对于教与学都能获得质的飞跃,它将是民航培养高技术人才的重要保证。
  一直以来,我国民航职业技术教育都落后于发达的国家,其主要表现在教学设备的不足和技术水平的落后。如果不改变这种状况,我国民航院校的发展水平将很难得到提高,要加快发展的步伐,就必须走自主研发的道路。因为历史经验告诉我们,如果我们只采取“照搬拿来”的方法,我们将会永远落后。同样,对于开展航空涡扇发动机总体分解与装配教学的研究方面,我们必须走“独立自主,改革创新”的道路。为此,我们根据斯贝发动机的大修资料和发动机厂家的一些技术设备,自主研发了“斯贝发动机总体分解与装配的教学平台”。通过这个“教学平台”我们自己动手进行斯贝发动机的总体分解与装配,并自主研制了部分的工装设备;我们还根据斯贝发动机大修的工艺规程,结合课程的教学要求创新和改进了部分的拆装技术方法。我们完全依靠自己的研究和实践,克服了重重的困难,通过不懈的努力终于成功完成了斯贝发动机总体分解与装配的教学开发。目前,我院已经拥有开展航空涡扇发动机总体分解与装配教学的能力,为我国民航职业技术教育的发展迈出了有力而快速的步伐。
  结语
  我国民航事业进入快速发展时期,民航高等职业技术教育面临着重大的发展机遇和挑战。我院在可持续发展的道路上走向深入,面临着重大的突破。在这历史性时期,我们必须大胆改革,勇于创新,把航空涡扇发动机总体分解与装配教学研究工作推向深入的发展,为我国民航职业技术教育作贡献,为建设民航强国而奋斗。
  基金项目:飞机发动机总体分解与装配教学研究(XY10113)
  [参考文献]
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  (作者单位:广州民航职业技术学院 广东广州)
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