李翔宇 朱百宝 宋家瑞 关新宇
0 引言
民用航空采用的涡扇发动机风扇叶片是发动机运转过程中的关键性部件，风扇叶片转子的主要作用是为发动机产生推力，涡扇发动机80%以上的推力直接由排出外涵道的气体提供。风扇转子部件是高速旋转部件，每分钟转速高达5000转以上，在如此高转速下，部件轻微偏心这种不平衡量就会被无限放大，甚至可能对发动机正常运行造成极大地影响。如果高速旋转部件在高旋转状态时处于不平衡状态，这种不平衡所引起的机械振动就会变得更加明显。同时在某种情况下，还可能出现疲劳断裂的风险，会导致不平衡的转子部件的寿命急剧缩短。除此以外，震动和摇摆，不仅会产生噪声，还会降低部件的可靠性。风扇叶片保持盘作为固定风扇叶片的核心部件，维护手册（AMM）中明确给出固定螺栓的磅紧逻辑顺序，以便最大程度上保证其同心度，降低整个转子轴震动。该逻辑复杂、繁琐、单调，稍不留神就会出现错磅、漏磅的情况发生，这样会导致风险很大，给一线工作者带来很大工作压力，工作者也试图采取相关辅助方法降低工作难度，提高可靠性，但是效果均不理想。对于旋转类部件，如果不严格执行相关磅紧程序很可能会出现保持盘无法均匀紧密贴合的现象，进而影响到发动机的整体运转平衡，导致飞机中央电子监控系统（ECAM，Electronic entralized Aircraft Monitor）N1震动参数上浮。
1 现阶段行业内施工方法存在的问题
根据维修手册要求，风扇叶片保持盘磅紧逻辑要以保持盘的1号位螺栓为基准，在逻辑图上数出其孔位，然后在实物上数出真实孔位，才能相应完成一个螺栓的磅紧工作。36颗固定螺栓，需要查找72次，若按手册要求需磅紧两遍，需要完成144次的查找才能完成该项工作。该保持盘由36颗固定螺栓周向、等距分配，并且每个螺栓型号一致（如图1所示），保持盘上也未有定位标识，查找起来困难相对较大，另外由于其规律性不强，操作困难，导致工作者易出现烦躁情绪，进而出现违章操作，无法保证施工质量，为以后埋下安全隐患。然而该隐患又不是立即显现，只有积累到一定程度才会突然暴露，进而带来灾难性的后果。目前较为先进的是辅助指示法，该方法将工卡上的力矩逻辑放大后与实物契合，在一定程度上大大提高工作效率，降低反复查找带来的错误几率，初期收到不错的反馈。但是随着时间的积累，该辅助指引方式的弊端显现，尤其在光线不足的情况下，工作者使用起来仍比较困难，繁琐、复杂再一次消耗了工作者的耐心。
2基于AMM手册施工标准完成磅紧逻辑辅助设计
针对磅紧逻辑，结合电子式指示控制，设计辅助仪，辅助维修人员在安装发动机叶片保持盘时，完全符合AMM手册给出的螺栓磅紧顺序，从根本上解决了维修人员在从事该工作时出现的牵扯人员精力较大、工作效率低下、误磅、漏磅、主动违章的情况。同时此辅助仪还可以极大程度提升工作者在从事此项工作时的工作效率，结合电子指示信号，杜绝了工作者在磅紧螺栓过程中产生的磅紧顺序混淆、误磅、漏磅等问题。
在满足AMM手册相关要求的基础前提下，基于FOD相关要求，设计制造周向紧固件逻辑磅紧辅助仪。
通过此逻辑磅紧辅助仪，将工作者从传统顺次逻辑磅紧螺栓的繁琐工作方式中解放出来，将模糊抽象的螺栓逻辑图信息转换为简单、清晰、精确的指示信号，有效减轻工作任务负担（如图2所示）。
通过前期数据统计分析，单架次飞机完成此项工作大概需要174.25min。显然按照手册以传统工作方式施工，工作时间过长。通过初步计算，紧固件逻辑磅紧辅助仪可缩短工作时间85%以上。紧固件逻辑磅紧辅助仪可实现精准定位，将由于人为因素造成的错磅、漏磅等因素降到最低，有效提高工作质量和工作效率。
2.1降低外界环境对工作者产生的不利影响
进气道尺寸狭窄及带余热的发动机尾气反流等外界环境因素难以改变，因此只能通过缩短工作时间来将外界环境带来的不利影响因素降到最低，保证工作者的生理状态、心理状态和工作质量维持在合理水平线以上。
2.2辅助磅紧仪逻辑控制电路的选定
经系列测算，最终确定由逻辑芯片完成此逻辑的控制最为理想。其原理概括为磅紧1号孔位时，KS1控制电8门处在B2位，将L1显示灯接通，此刻提示工作者需磅紧1号位螺栓。当磅紧1号位螺栓完成后，工作者进行确认并按压确认电门KS1，KS1将拨至B1位置，激活反馈电路输出信号至控制器，对下一个位置指示灯L2输出信号，使指示灯L2点亮，提示工作者下一个磅紧螺栓的逻辑位置。以此类推，将剩余 34个螺栓通过该图电路中的显示灯点亮顺序进行磅紧，如图3所示。
2.3控制电门与指示灯选择
考虑到工作实际环境和工作者习惯，以及防止误操作、价格等多方面因素，在控制电门的选用时，优先选择了摇臂双控电门。为了凸显在视觉上的增强作用，通过比对采用了5～12V电压的LED发光二极管。考虑到后期便于维护以及电压的可靠性，优先采用了南孚9V电压的电池块，如图4所示。
2.4 壳体材料的选用与設计
风扇叶片保持盘是合金材质，根据现行的工作标准，是不允许采用金属材质部件与其相接触。故经多次选材最终决定采用复合纤维板，这种材料有很好的韧性和可塑性，加工难度相对较小。在发动机转动区域工作，最基本的原则是零部件越少越好，包裹性越完整越可靠。最终制作一个全方位密封环，将电路与其他元件均放于环的空腔内，如图5所示。
后期经过验证与分析， 又在贴合面上加了一层软质涂层，不仅可以起到保护部件的作用，同时增加与部件的摩擦力，使磅紧仪不需任何固定方式，仅仅依靠摩擦力就能很好地固定在部件上，如图6所示。
3 效果验证
通过实际验证，辅助磅紧仪能从根本上解决由于操作困难导致的违章操作，在保证安全的前提下，提高生产效能，保证维修质量。通过36台次发动机风扇叶片保持盘磅紧测试（完成72次磅紧），统计出针对风扇叶片保持盘磅紧这一工作步骤的各项参数。
项目组在进行效果验证的过程中选取了20台次的发动机进行了效果验证，得出图7的数据，可以看出在使用辅助仪前该项工作所耗费的工时大多在3个小时以上，而在使用辅助仪之后明显大幅度降低了工作者的工作时间，提高了工作效率。
图8为使用了辅助仪一段时间后与按照之前的工作方法产生漏磅、错磅的次数的数据对比，明显可以看出基本上杜绝了工作者在磅紧螺栓过程中产生漏磅、错磅等容易出现安全隐患的事件发生。
在效果验证阶段小组以“4M1E”作为验证模型，从“人、机、料、法、环”五个方面入手，在四大因素中，人是最重要的因素，不论是设备的操作、检修、保养、还是验收把关，以及作业方法的遵守和改进，都需依靠工作者的智慧和积极性。因此验证阶段重点关注了工作者在使用辅助仪前后所耗费的时间、操作的方便性、工作质量是否可靠以及工作者的意愿。
加强工作者的技能训练，让工作者充分理解此项工作的质量标准和作业标准，按要求进行充分训练，进行个别而具体的指导。同时要提高工作者的质量意识、加强对自己作业质量的控制、提高对自己工作重要性的认识、加强全面质量管理思想和方法的宣传教育。
设备的管理是除了尽早发现设备运转不良并分析其原因，采取适当的改进措施。而且还要进行预防性维护，以防患于未然。辅助仪经过验证可得出结论：能够完好地固定在风扇叶片保持盘上，并且不会对保持盘造成损伤。
在施工方法方面，辅助仪从根本上改变了原有的磅紧螺栓人工计数方法，将工作者从繁琐、复杂的磅紧程序中解放出来。能将更多的精力投入到风扇叶片组件的装配中，进而保证了整体维修工作的质量与安全。从机械可靠性角度分析，电子式辅助磅紧辅助设备出现差错及故障的概率极低，较工作者人工计数可靠性得到极大提升，更好地杜绝了由于工作者操作计数不当造成的错磅、漏磅问题。从辅助仪制作材料角度分析，辅助仪外壳采用包容性较强的复合材料，其强度、硬度远低于风扇保持盘的合金材料，极大程度上保证了维修部件的安全性。
从标准施工层面来说，辅助磅紧仪在满足AMM手册对于标准施工要求的基础上，化繁为简，使工作者从心理角度更愿意接受保持盘的逻辑磅紧要求，避免了由于畏难心理导致的违章施工，有利于依法维修意识的构建与落实。
从工作环境角度分析，光线不足、空间狭窄本就增加了此项维修工作的可操作性，辅助磅紧仪采用红色发光二极管，在昏暗的工作环境下有效增加了工作者的视觉辨识度，使工作者能将更多的精力投入到螺栓的磅紧过程中。同时，磅紧工作周期的有效缩短，更易使工作者能够以更高的工作热情，保质保量地完成此项工作。
4总结
目前民航在翼飞机或各领域内的高转速部件都需采用此逻辑磅紧方式保证装配质量。此磅紧逻辑都是厂家经过测试和检验给出的最标准、最有效、最可靠的工作步驟，而不是简简单单如基本技能所讲——对角磅紧后顺序磅紧。在实际工作中，绝对不能仅仅因为操作繁琐、内心焦躁而违背或偏离手册中给出的操作程序，而应该开发自己的先进工具，使工作更加方便、简洁。随着科技的发展与进步，未来还会有更多先进的工艺走进实际工作中，因此要紧随科学技术发展和民航安全发展的客观需求，时刻保持学习的姿态，时刻纠正工作中的不足与差异。本质上，本次项目最重要的成果是提出了一种理念，即时刻要思考改变不适合的工作模式，尽最大努力依靠科学技术改变自身的工作方法。
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