Page 152 - 无损检测2021年第三期

院企风采

4 科学研究 仿真技术是支撑航空发动机自主研发的重要手段，可

4.1 商用航空发动机 3D 打印零部件的 CT 检测技术 大幅提高航空发动机的研发效率和质量，减少实物试验反
复次数，缩短研制周期，降低研制成本。随着航空发动机
随着航空发动机研制周期的不断缩短，制造难度不断
性能的不断提升，发动机零部件的复杂程度、检测难度也
提高，其对复杂精密构件的制造也提出了越来越高的要求，
越来越高，并对无损检测技术提出了更高的要求。
不仅要求有高性能复杂精密构件快速高效的制造能力，而
且要求有大型复杂结构件的直接制造能力，而传统的制造 对航空发动机零部件无损检测而言，仿真技术的应用，
技术难以满足上述要求。中国航发商发制造目前已经开展 不仅能深化对复杂零部件无损检测结果和规律的认识，在
了高温合金材料的燃油喷嘴激光选区熔化成型制造工艺的 工艺试验前利用仿真技术制定适宜的检测工艺，还能大大
研究，同时要求配套开发相应的无损检测技术。 节省工艺试验时间和经费。其也可用于评估检测工艺的合
理性，优化检测工艺，为设计及制造工艺的优化提供支撑。
对批量检测零件、复杂结构零件或大型零件（如机匣）等
需要设计检测辅助试块、探头、工装的零件，还可利用工
艺仿真结果提出适宜的试块、探头、工装夹具制造方案。
因此，航空发动机零部件无损检测通过仿真技术，能大大
（a）试样外观 （b）检测结果 提升对航空发动机的质量控制效率，同时降低检测成本，
有助于推动航空发动机无损检测工艺设计的模式变革。
复杂结构件增材制造试样外观及 CT 检测结果
燃油喷嘴内部结构复杂，常规的射线检测方法容易造
成影像的相互叠加和干扰。2020 年团队通过燃油喷嘴 CT
检测关键技术攻关，初步了解了 3D 打印零部件缺陷的产
生机理及 CT 检测技术的优势及局限性，制作了 3D 打印
对比试块，初步探索了 3D 打印件的 CT 缺陷检测灵敏度
与零件尺寸、结构的内部联系，为进一步优化迭代 3D 打
印件 CT 检测技术及检测灵敏度积累了原始数据，为商发
制造燃油喷嘴增材制造工艺提供了检测保障。
4.2 航空发动机复合材料风扇叶片的超声检测技术
现代涡扇航空发动机正朝着大涵道比、大推力、低油 CIVA 超声仿真信号模拟示意
耗、低噪声、高安全性、高可靠性等方向发展，为此，世
5 展望
界各民用航空发动机主制造商都在大力推广复合材料在大
涵道比涡扇发动机中的应用，原因在于复合材料具有金属 面对即将到来的 2021 年，中国航发商发制造无损检
无法比拟的低密度、高比强度和高比刚度，其中树脂基复 测团队将在团队发展、实验室条件建设、培训中心运行和
合材料由于重量轻、技术成熟度高被最大程度地应用于航 科研专项等方面继续努力奋斗，同时持续建设行业无损检
空领域。树脂基复合材料风扇叶片已在国外先进民用涡扇 测技术交流平台，进一步推进航空航天无损检测技术管理
发动机上得到了重要应用，同时也是商用航空发动机的主 发展，集行业无损检测同仁之力助推国产航空发动机的自
要研究技术之一。 主研制工作。
在航空发动机整个生命周期中，复合材料风扇叶片结
构的复杂性和应用的特殊性对无损检测提出了较高要求，
不仅需要形成大型自动仿形的穿透水浸超声扫描能力，同
时还要拓展适用于原位检测的便携式超声检测能力，以满 中国航发上海商用航空发动机制造有限责任公司
足复合材料风扇叶片不同状态下的检测需求。 李 泽， 靖珍珠 供稿
4.3 航空发动机工艺仿真技术 2021 年 2 月

110
2021年 第43卷 第3 期
无损检测