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DFSS方法在航空發動機管路設計中應用

第一，精心策劃，有效組織，為學習和實踐DFSS方法創造有利條件

DFSS法是一種全新的設計方法。與傳統的航空發動機設計方法相比，在流程和具體的分析方法和工具上有顯著的區別。DFSS方法在工程優化設計中的應用本身就是一個學習和實踐新方法的過程。為了走好這個過程，從項目選擇、人員組織等方面進行了精心的策劃和組織。，為學習和實踐活動創造了有利條件。

在項目選題方面，精心選擇了航空發動機管路設計的典型結構，具有相對復雜的設計約束，便于發揮DFSS方法的優勢，同時又是科研中急需解決的設計問題，具有投入更多精力進行研究的應用價值。

在人員組織上，采用綠帶學員(骨干)和黃帶學員(一般成員)分級培訓，保證學習效果，同時不占用過多科研人員資源；多專業成員參與的DFSS多功能團隊保證了應用實踐的有效和順利開展；在具體的人員搭配上，青少搭配，讓團隊既有經驗又有活力。

第二，齊心協力，穩步前進。DFSS多功能團隊活動有效地支持了優化設計過程。

按照五級進氣管優化設計項目組建的多功能團隊，主要由發動機總體結構及性能設計、“六字”設計、制造、裝配、試驗工藝設計、管理等專業人員組成。在項目開發過程中，多次組織多功能團隊活動。團隊成員從各自領域提出五級風道優化設計的要求，積極參與質量功能開發、方案篩選和評分等工作，保證了評分的客觀性，有效支持了活動的開展。

第三，循序漸進，精益求精，DFSS方法和工具的應用使優化設計取得實效。

在五級進氣管的優化設計中引入了識別→概念→設計→優化→驗證(ICDOV)的技術路徑(圖1)。針對某型發動機原五級進氣管存在的問題，在優化設計過程中綜合運用相關方法和工具，規范了五級進氣管的優化設計過程，使設計的每一步都有明確的輸入要求，并能得到準確的輸出結果，從而保證最終的設計結果能滿足預定的客戶要求。

在識別階段，進行了五級風管優化設計的客戶和客戶需求識別(VOC分析)，通過一級質量功能展開(QFDⅰⅰ)明確了重要的技術要求，確定了項目目標和設計目標。

在概念階段，生成五階段風道優化設計的概念方案。進行了風道五級重要功能識別(QFD ⅱ)和重要部件識別(QFD ⅲ)，將技術要求進一步轉化轉移到功能要求和結構要求，進行了系統邊界分析、預風險分析和故障樹分析等初步可靠性分析。

在設計階段，進行了重要設計參數的識別(QFDⅳⅳ)和結構件的建模與設計。通過管道形狀的重新設計，改善了五級風道的堵塞情況；通過夾具和支架的改進設計，改善了五級風道的裝配；通過管接頭的重新設計，提高了其可靠性。開展了面向制造和裝配設計原則符合性檢查的可靠性和維修性設計準則符合性檢查，促進了設計質量的提高。對硬件進行FMECA分析，預測可能出現的故障，有針對性地進行改進。構建零件記分卡和工藝記分卡，利用相似結構的加工數據進行統計，以此來估計優化后的五級排氣管加工的六西格瑪水平。

在優化階段，通過IDEF建模找到影響通道堵塞的關鍵控制因素，并進行試驗設計。根據實驗設計結果，優化了導管的設計參數，進一步減小了管道對通道堵塞的影響。

在驗證階段，對優化設計的結果進行了計算和評估，統計了優化后的五級風道的首次安裝時間，并通過動作應力試驗初步驗證了安全性。編制、簽發相關圖紙和文件，并完成工程移交。

通過DFSS設計方法在五級尾水管優化設計項目中的應用，最終管道設計達到了降低流道堵塞比、縮短首次組裝時間、提高管道可靠性的目的。

第四，提前介入，全程關注。DFSS方法實現了六大特征與過程設計和結構設計過程的整合。

通過“六性”設計師和流程設計師參與多功能團隊活動，提前介入“六性”和流程；通過“六大特性”和工藝需求的呈現、轉化和傳遞，以及設計過程中嵌入的功能分析、故障樹分析、FMECA分析、面向制造和裝配的設計原則檢驗等環節，實現了“六大特性”與工藝設計、產品結構設計過程的融合。設計過程始終有效保證了對六大特性和工藝的關注，提高了五級風道優化設計結果的可靠性，提高了其制造和裝配的可制造性。

目前，五級進氣管的改進設計已應用于某型發動機，改進設計過程中引用的DFSS方法也可推廣應用于發動機的類似結構設計。