航空发动机安装中心面的确定方法

摘要

本发明提供的航空发动机安装中心面的确定方法，利用等水位原理，采用透明PVC透明塑料U形管、水平激光线仪和长度测量仪标定航空发动机测点，前、后4个测点与安装中心面P的偏差≤1mm，通过4个测点可识别航空发动机安装中心面。本发明的方法适用于航空发动机出厂检验、飞机装配发动机复查检验和航空发动机外场使用条件下的装机检验，具有很好的工程实用价值。

权利要求

1.一种航空发动机安装中心面的确定方法，其特征在于包括以下工艺步骤：

(1)将航空发动机安装在侧倾角α和轴倾角β均小于1°的稳定支撑台上；

(2)测量安装节测点E和F之间的高差y：使用灌装有自来水的透明材质的U形管，使U形管内水体一端液面与发动机安装节点测点外圆P0上的测点E或F齐平，测量出U形管内水体另一端液面与测点F或E之间的高差y；

(3)计算发动机侧倾角α：根据高差y和发动机安装节点所在截面的机匣壳体直径φ0计算出两测点的侧倾角 记录α大小及沿顺航方向α与水平面S的偏转方向，且如果α大于1°，重新调节支撑台使α小于1°；

(4)计算前新测点高差δ1：根据发动机前测点外圆P1所在截面的机匣壳体直径φ1和得到的安装节测点之间的高差y，计算发动机前左、右新测点A1和B1之间的高差δ1＝(φ1/φ0)*y；

(5)测量前原测点间高差q1及前原侧倾角α1：采用与步骤(2)相同的方法测量前测点外圆P1上的前原测点A′1和B′1之间的高差q1，采用与步骤(3)相同的方法计算出前原侧倾角记录α1大小及沿顺航方向α1与水平面S的偏转方向；

(6)确定前新测点A1与前原测点A′1之间的距离：当α1与α在水平面同侧时，通过|δ1-q1|/

2计算得到A′1和A1之间的距离：当δ1>q1时，前新测点A1在前原测点A′1基础上向偏离水平面S方向移动；当δ1

(7)在前测点机匣上标记前新测点A1；

(8)与步骤(6)和(7)相同，在前测点机匣另一侧标记出前新测点B1；

(9)确定后新测点A2：利用激光投线仪，通过安装节点外圆P0左测点E的水平激光线条W形成三角形ΔEA1A″1和三角形ΔEA2A″2，其中A″1为水平激光线条W与前测点外圆P1的交点，A″2为水平激光线条W与后测点外圆P2的交点，两三角形相似 测出前新测点A1与水平激光线条W的距离x1，根据相似三角形关系按照式x2＝(L2/L1)·x1得到x2，确定后新测点A2；且如果轴倾角β大于1°，重新调节支撑台；其中L1为发动机安装节点测点外圆P0与发动机前测点外圆P1间的距离，L2为发动机安装节点测点外圆P0与发动机后测点外圆P2间的距离；

(10)与步骤(9)方法相同，得到后新测点B2；

(11)前新测点A1、B1和后新测点A2、B2所在的平面即为发动机安装中心面P。

2.根据权利要求1所述的航空发动机安装中心面的确定方法，其特征在于，对于没有发动机安装节点测点E、F的，应以发动机安装节点基线N为基准，先标定发动机安装节点测点E、F，再标定测点A1、B1、A2、B2。

3.根据权利要求1或2所述的航空发动机安装中心面的确定方法，其特征在于，同一截面测点高差的每次测量，先将U形管水位靠齐左侧测点，读取右侧测点与水位的高差值；再将U形管水位靠齐右侧测点，读取左侧测点与水位的高差值；要求每次读取的测量值误差不得大于0.5mm；总测量次数不少于2次，最终结果以平均值为准；如果单次测量值误差大于

0.5mm，需考虑更换U形管。

4.根据权利要求1或2所述的航空发动机安装中心面的确定方法，其特征在于，使用U形管进行测量之前，U形管灌装自来水到适当位置以满足测量需要，将U形管中水体内的气泡排除。

5.根据权利要求1或2所述的航空发动机安装中心面的确定方法，其特征在于，使用U形管进行测量之前，将U形管两端靠齐，待水位稳定后观察两端水位，要求水位齐平。

6.根据权利要求1或2所述的航空发动机安装中心面的确定方法，其特征在于，所述U形管为PVC透明塑料管。

7.根据权利要求6所述的航空发动机安装中心面的确定方法，其特征在于，用作U形管的透明PVC透明塑料管，其外径4㎜，管壁厚度1㎜。

8.根据权利要求1或2所述的航空发动机安装中心面的确定方法，其特征在于，所述激光投线仪为EK-155AP激光投线仪。

说明书

航空发动机安装中心面的确定方法

技术领域

[0001] 本发明涉及将航空发动机安装在飞机上的技术，特别涉及在航空发动机安装中作为安装基准的发动机安装中心面的确定方法。

背景技术

[0002] 航空发动机安装在飞机上，其发动机安装中心面(简称中心面)与飞机上的装配基准之间的安装角度有严格设计要求，以保证飞机空中飞行设计要求。航空发动机安装中心面在工程实际中是通过航空发动机机匣上的测点来识别的。现有的部分航空发动机在制造生产过程中，在其零组件(安装节测点、前测点和后测点外圆处的机匣)加工过程中已将其测点加工制成。以示区别，将加工制成的测点称为原测点。按设计图样要求，原测点相对本体机匣基准的精度可以达到±0.5mm范围内。发动机装配时，压气机、燃烧室和涡轮部件机匣通过螺钉等紧固件连接在一起，由于螺钉孔与螺钉之间的间隙，致使发动机装配后原测点与实际安装中心面P之间存在一定的偏差。对于单涵道机匣，原测点将绕发动机转子中心轴线G旋转，两测点在安装中心面P两侧且偏离P的距离相等；对于双函道机匣，原测点除了绕转子中心轴线G旋转外，该测点的机匣中心Q2′与转子中心轴线G可能还存在偏差ξ，其复合偏差既不绕G旋转，也不一定在P两侧保持与P的距离相等。连接的机匣数量区越多，轮廓尺寸越大，发动机原测点与安装中心面P的偏差可能越大。某些时候，复合偏差可能超出飞机安装技术要求允许的范围。航空发动机机匣测点、发动机安装中心面P及其他相关要素的技术状态关系如附图1和图2所示。为了保证航空发动机装配到飞机上在设计要求范围，必须对原测点进行标定，确认测点是否符合要求。当原测点不符合要求是，应对原测点标进行修正得到新测点。

发明内容

[0003] 本发明的目的是提供一种新的航空发动机安装中心面的确定方法，确保航空发动机各测点符合飞机安装技术要求，以保证航空发动机装配到飞机上满足飞机设计要求。

[0004] 本发明提供的航空发动机安装中心面的确定方法，包括以下工艺步骤：

[0005] (1)将航空发动机安装在侧倾角α和轴倾角β均小于1°的稳定支撑台上；

[0006] (2)测量安装节测点E和F之间的高差y：使用灌装有自来水的透明材质的U形管，使U形管内水体一端液面与发动机安装节点测点外圆P0上的测点E或F齐平，测量出U形管内水体另一端液面与测点F或E之间的高差y；

[0007] (3)计算发动机侧倾角α：根据高差y和发动机安装节点所在截面的机匣壳体直径φ0计算出两测点的侧倾角 记录α大小及沿顺航方向α与水平面S的偏转方向，如果α大于1°，重新调节支撑台使α小于1°；

[0008] (4)计算前新测点高差δ1：根据发动机前测点外圆P1所在截面的机匣壳体直径φ1和得到的安装节测点之间的高差y计算发动机前左、右新测点A1和B1之间的高差δ1＝(φ1/φ0)*y；

[0009] (5)测量前原测点间高差q1及前原侧倾角α1：采用与步骤(2)相同的方法测量前测点外圆P1上的前原测点A′1和B′1之间的高差q1，采用与步骤(3)相同的方法计算出前原侧倾角 记录α1大小及沿顺航方向α1与水平面S的偏转方向；

[0010] (6)确定前新测点A1与前原测点A′1之间的距离：当α1与α在水平面同侧时，通过|δ1-q1|/2计算得到A′1和A1之间的距离：当δ1＞q1时，新测点A1在原测点A′1基础上向偏离水平面S方向移动；当δ1＜q1时，新测点A1在原测点A′1基础上向靠近水平面S方向移动；当δ1＝q1时，新测点A1与原测点A′1位置相同，不需移动，当α1与α在水平面不同侧时，通过|δ1+q1|/2计算得到A′1和A1之间的距离，新测点A1相对于原测点A′1在水平面S的另一侧；

[0011] (7)在前测点机匣上标记前新测点A1；

[0012] (8)与步骤(6)和(7)相同，在前测点机匣另一侧标记出前新测点B1；

[0013] (9)确定后新测点A2：利用激光投线仪，通过安装节点外圆P0左测点E的水平激光线条W形成三角形ΔEA1A″1和三角形ΔEA2A″2，其中A″1为水平激光线条W与前测点外圆P1的交点，A″2为水平激光线条W与后测点外圆P2的交点，两三角形相似 测出新测点A1与水平激光线条W的距离x1(通过x1可以验算轴倾角 值的大小，如果β大于
1°，重新调节支撑台)，根据相似三角形关系按照式x2＝(L2/L1)·x1得到x2，确定新测点A2；

[0014] (10)与步骤(9)方法相同，得到后新测点B2；

[0015] (11)前新测点A1、B1和后新测点A2、B2所在的平面即为发动机安装中心面P。

[0016] 在上述航空发动机安装中心面的确定方法中，对于已有发动机安装节点测点E、F的，可以现有的发动机安装节点测点基线N0为基准标定测点A1、B1、A2、B2；对于没有发动机安装节点测点E、F的，应以发动机安装节点基线N为基准，先标定发动机安装节点测点E、F，再标定测点A1、B1、A2、B2。

[0017] 在上述航空发动机安装中心面的确定方法中，同一截面测点高差的每次测量，先将U形管水位靠齐左侧测点，读取右侧测点与水位的高差值；再将U形管水位靠齐右侧测点，读取左侧测点与水位的高差值；要求每次读取的测量值误差不得大于0.5mm；总测量次数不少于2次，最终结果以平均值为准；如果单次测量值误差大于0.5mm，需考虑更换U形管。

[0018] 在上述航空发动机安装中心面的确定方法中，使用U形管进行测量之前，需先将U形管中水体内的气泡排除，以保证U形管中的水体液面稳定；将U形管两端靠齐，待水位稳定后观察两端水位，要求U形管中的水位齐平。

[0019] 在上述航空发动机安装中心面的确定方法中，所述U形管优先选用PVC透明塑料管。再进一步地，选用外径4mm，管壁厚度1mm的PVC透明塑料管。

[0020] 在上述航空发动机安装中心面的确定方法中，所述激光投线仪优先选用EK-155AP激光投线仪。

[0021] 本发明提供的航空发动机安装中心面的确定方法，主要适用于非单涵道或者内、外涵道机匣为非整体结构的发动机。对于安装节机匣为单涵道或者内、外涵道一体加工制成的机匣，在本体机匣上，原测点与发动机左、右安装节点的偏差可以保证在±0.5mm以内。也就是说，利用安装外圆机匣的固定孔位、安装节代替发动机安装节点测点基线N0(即航空发动机安装中心面测点基准K1)的误差为小于±0.5mm。

[0022] 本发明提供的航空发动机安装中心面的确定方法，利用等水位原理，采用透明PVC透明塑料U形管及其它测量仪器标定航空发动机测点，前后4个测点与安装中心面偏差可以≤1mm，通过4个测点可识别航空发动机安装中心面。本发明的方法适用于航空发动机总装出厂检验、飞机装配发动机复查检验和航空发动机外场使用条件下的装机检验。

[0023] 本发明提供的航空发动机安装中心面的确定方法，可适用于航空发动机在侧倾角α和轴倾角β均小于1°的稳定支撑状态下对发动机安装中心面测点的标定。

附图说明

[0024] 图1是航空发动机安装中心面及其测点技术状态说明示意图。

[0025] 图2是某型航空发动机在转运车上的状态示意图。

[0026] 图3是某型发动机安装中心面测点高差测量。

[0027] 图4是某型发动机前新测点和原测点的关系示意图。

[0028] 图5是某型发动机后新测点和原测点的关系示意图。

[0029] 图6是各测量点的几何关系及其激光投线相似三角形的示意图。

[0030] 图7是某型发动机左测点的示意图。

[0031] 在本发明提供的航空发动机安装中心面的确定方法和附图中所使用的各种符号定义如下：

[0032] P1、P0：分别为发动机前测点外圆和发动机安装节点测点外圆。外圆中心均在发动机转子中心轴线G上，外圆半径为各截面的测点到G的距离，外圆形成的平面垂直于发动机转子中心轴线G。

[0033] P2：发动机后测点外圆，外圆形成的平面垂直于发动机转子中心轴线G，外圆中心在后测点截面发动机壳体中心Q′2，外圆半径为该截面原测点(A′2或B′2)到Q′2的距离。

[0034] A1、B1，E、F，A2、B2：A1、B1分别为发动机标定后的前左、右侧测点，E、F分别为发动机安装节点左、右侧测点，A2、B2分别为发动机标定后的后左、右侧测点。分别简称为前新测点、安装节点测点和后新测点；

[0035] E0、F0：分别为发动机左安装节点和发动机右安装节点；

[0036] A′1、B′1，A′2、B′2：A′1、B′1分别为发动机标定前的前左、右侧测点，A′2、B′2分别为发动机标定前的后左、右侧测点。以上测点均为原测点，分别简称为前原测点、后原测点。

[0037] N、N1、N0、N2：N为发动机安装节点基线(两侧安装节点连线)，N1为发动机前测点基线(前两侧新测点连线)，N0为发动机安装节点测点基线(安装节两侧测点连线)；N2为发动机后测点基线(后两侧新测点连线)。各基线之间相互平行，其中基线N1、N0、N2通过航空发动机转子中心轴线G和航空发动机安装中心面P。

[0038] NS：发动机安装节点水平基线，水平面S与发动机安装节点测点外圆P0平面的交线。

[0039] Q1、Q0、Q2、Q′2：Q1为发动机前测点外圆中心，Q0为发动机安装节点测点外圆中心，Q2为发动机后测点外圆P2平面与发动机中心线G的交点，Q′2为发动机后测点外圆中心；

[0040] φ1、φ0、φ2：φ1为发动机前测点外圆P1直径，φ0为发动机安装节点测点外圆P0直径，φ2为发动机后测点外圆P2直径；

[0041] L1、L2：L1为发动机安装节点测点外圆P0与发动机前测点外圆P1间的距离，L2为发动机安装节点测点外圆P0与发动机后测点外圆P2间的距离；

[0042] G：航空发动机转子中心轴线(简称中心线)，通过发动机转轴的直线。

[0043] P：航空发动机安装中心面，通过中心线G和发动机安装节点测点基线N0的平面。

[0044] S：通过发动机安装节点测点外圆中心Q0的水平面。

[0045] K1、K2：K1建立在发动机安装节点测点基线N0上的发动机安装中心面P的设计基准一；K2建立在发动机转子中心线G上的发动机安装中心面P的设计基准二。

[0046] 发动机后测点外圆P2中心Q′2与中心线G间的距离。

[0047] α：发动机侧倾角，发动机安装节点测点基线N0与发动机水平面S间的夹角。

[0048] α1：发动机前原侧倾角，发动机测点连线A′1B′1与发动机水平面S间的夹角。

[0049] β：发动机轴倾角，航空发动机转子中心线G与水平面S之间的夹角。

具体实施方式

[0050] 下面结合附图给出实施例，通过实施例对本发明作进一步的说明。

[0051] 采用本发明的方法进行航空发动机测点标定，应考虑飞机安装技术要求，按照GJB/J2739-1996《国防测量器具等级图编写的一般规定》选定的测量仪器。

[0052] 在下面给出的某型发动机测点标定的实例中，综合考虑了基准转换误差、测量仪器的系统误差和读取测量值的示值误差，标定的测点满足了飞机安装技术要求。

[0053] 实施例

[0054] 本实施例的发动机为双函道的涡轮风扇发动机，发动机前测点外圆P1为单函道机匣，后测点外圆P2为双涵道机匣，其中心Q2可能偏离中心线G，假设有偏差 (图1、图5所示沿铅垂方向)。根据某飞机安装技术要求，选择以下测量仪器和设备对某型航空发动机中心面测点进行了标定。

[0055] 使用的测量仪器和设备：

[0056] 1)U形管(材料：透明PVC透明塑料管，管尺寸：外径4mm，管壁厚度1mm，长度3m)，管内装填自来水；

[0057] 2)EK-155AP激光投线仪；

[0058] 3)计算机1:1比例打印透明软尺(贴在U形管测量稳定水位处)。

[0059] 整体步骤方法如下：

[0060] 1)在发动机任意稳定支撑状态下，采用等水位原理，利用U型管两端等水位分别得到原测点A′1/A′2、B′1/B′2高差，记录各测点原始标记(注意：记录时需注意各测点偏转方向)。

[0061] 2)测量和计算侧倾角α(见图1)，将其侧倾角传递到前测点外圆P1处，确定前中心面测点A1和B1位置。

[0062] 3)利用相似三角形原理，通过前新测点A1/B1和安装测点划线E/F(实际为E1/F1和E2/F2)，得到后中心面测点A2/B2。对于侧倾角和轴倾角均小于1°稳定支撑的航空发动机，已经考虑了侧倾角对测量精度的影响。

[0063] 具体程序步骤：

[0064] a)U形管灌装自来水，消除管内水体中的水泡，将U形管两端靠齐，待水位稳定后观察两端水位，要求管内水位齐平。

[0065] b)将发动机吊装在侧倾角和轴倾角均小于1°，稳定的支撑小车上(参见图2)。

[0066] c)测量发动机安装节点左、右两侧测点E、F间的高差值y，记录其值及偏转方向(参见图3)，按式子δ1＝(φ1/φ0)y和δ2＝(φ2/φ0)y计算δ1和δ2。

[0067] d)测量并记录前原测点(A′1和B′1)的高差q1。

[0068] e)测量并记录后原测点(A′2和B′2)的高差q2。

[0069] f)确定前新测点A1和B1：当原测点偏转方向与安装节点测点基准N0偏转方向一致时，得A1A′1＝|δ1-q1|/2，当δ1＞q1时，新测点A1在原测点A′1基础上向偏离水平面S方向移动；当δ1＜q1时，新测点A1在原测点A′1基础上向靠近水平面S方向移动；当δ1＝q1时，新测点A1与原测点A′1位置相同，不需移动。当α1与α在水平面不同侧时，通过|δ1+q1|/2计算得到A′1和A1之间的距离，新测点A1相对于原测点A′1在水平面S的另一侧。

[0070] g)在前测点机匣上标记前新测点A1。

[0071] h)与步骤(6)和(7)相同，在前测点机匣另一侧标记出前新测点B1。

[0072] i)用EK-155AP激光投线仪通过安装节点外圆P0左测点E(该型发动机运输支点的中心已经安装支架，节点测点E由两个测点E1、E2构成)，分别交于后测点外圆P2于两点，即后新测点A2,1和A2,2，构成一可调区间(新测点A2,1和A2,2通过x2＝(L2/L1)·x1计算得出，其关系见图6)。用相同的方法，得到B2,1和B2,2，构成另一侧可调区间。

[0073] j)取左侧A2,1和A2,2区间中点为后左侧新测点初始位置，取右侧B2,1和B2,2区间中点为后右侧新测点初始位置，分别用铅笔标记清楚。

[0074] k)用U型管、测量铅笔标记后两侧新测点初始位置的高差初始值，与δ2比较，其中δ2＝(φ2/φ0)y。要求初始值与δ2之间误差大于0.5mm，如果不满足要求，在两侧可调区间调整铅笔标记，重新测量其高差，直到满足要求为止。

[0075] l)当初始位置满足要求时，将铅笔标记改为永久标记(去除材料的划痕标记)或半永久标记(油漆标记)，记录后新测点高差。

[0076] m)以前新测点A1、B1、后新测点A2、B2确定的平面为发动机安装中心面P。

[0077] 注意事项：

[0078] 1)同一截面测点高差的每次测量，先将U形管水位靠齐左侧测点，读取右侧测点与水位的高差值；再将U形管水位靠齐右侧测点，读取左侧测点与水位的高差值。要求每次读取的测量值误差不得大于0.5mm。总测量次数不少于2次，最终结果以平均值为准。如果单次测量值误差大于0.5mm，需考虑更换U形管。

[0079] 2)为提高测量值的示值误差，在选取的分度值(分度值间隔为0.5mm)后采用符号“+”或“-”表示测量值偏差；“+”表示大于分度值，“-”表示小于分度值。用“+”表示测量值在分度值基础上增加一个≤(0-0.25)mm的偏差；用“-”表示的测量值在分度值基础上减去一-个≤(0-0.25)mm的偏差。如：“2+”表示测量值在(2～2.25)mm范围内，“2.5”表示测量值为(2.25～2.5)mm范围内，“2-”表示测量值为(1.75～2)mm范围内。