大发的血脉筋骨——外部结构
发动机外部结构是一个庞大而丰富的家族，里面的家庭成员有管路、电缆、支架、卡箍、接头、密封件、紧固件、各类外部耗材等等。人们常说航空发动机是飞机的心脏，那么外部管路系统就是这颗心脏必不可少的血管组织，它们保证心脏的正常运转，为其提供充足的燃料、润滑剂，并可靠的调整各腔室压力和心脏的热量平衡。
• （来源于网络公开图片）
发动机是由上万个零件组成的装配体，这些零部件经常处于振动、载荷变化、温度变化等严苛的环境下，因此在发动机运转过程中有一些零部件发生问题是毫不奇怪的事情。
但是，不奇怪并不等于必然会发生，如果零件的设计、加工以及装配等过程都符合要求，故障就会减少或者不发生。对于外部结构这样复杂而包含众多零件的系统，保证最低的故障率、维持良好的运转状态成为一项艰巨的工作，其需要系统性地思考与管理。
• 某型发动机之外部结构（来源于网络公开图片）
如果你认为发动机的外部结构，尤其是管路系统是当今发动机领域所剩不多的低技术含量部件，那就说明你对发动机外部结构还不够了解。对于管路系统，适航条款中的规定非常多。为什么管路系统在适航取证时是如此重要，却往往被忽视其重要性？
更多的解释是，管路结构的通用性比较强，纵使发动机拥有上百甚至成千的管路，但不仔细研究总会觉得管路们长的都一个样，并且与之相关的其他外部结构，如支架、外部标准件都没有站在技术创新的最前沿，所以会给人太简单，单纯以量取胜的误解。
• 某型发动机之外部结构（来源于网络公开图片）
其实，发动机的管路系统既复杂多样又有内在的规律可循,可以说是一个庞大、高度集成而极具魅力的系统。我们通常将管路系统以及与之相关的外部结构分为五大部分，他们分别是燃油管路系统、滑油管路系统、空气管路系统、电缆系统、附件安装结构。
每个分支根据不同系统的原理图或分束图建立各自的特性，而系统之间又有共性。我们根据这五大分支，来揭开外部结构的面纱吧。
• 外部结构的“五大部落”（来源于公开图片）
燃油系统，包括燃油总管，是所有系统的首位，实现并调控燃烧室中的燃油分配量，决定了供应是否充足、稳定，是发动机动力的首要系统。如何实现燃油供给，就需要燃油管路系统发挥作用。
从飞机油箱流入的燃油，在经过燃滑油散热器后被滑油升温，带走高温滑油的部分热量，同时也预热燃油自身。随后升温的燃油经过喷嘴油滤进入燃油分配器，再到燃油总管的主燃级、预燃级，最终在燃烧室火焰筒中转变为发动机的动力源。
另外，这个系统还包含众多的控制油路，它们类似神经网络，燃油经由管路传输，被准确、安全的送达至控制部件、液压阀门、作动部件等调控机构。
• 外部结构防火试验（来源于公开图片）
滑油系统管路同样根据介质分为两部分。
一部分是油路，其中供油路是经油泵加压、油滤过滤杂质、燃滑油散热器传递热量给燃油系统后，运输滑油至发动机各油腔中；回油路则通过油泵抽吸、油滤过滤，并经油气分离滑油中的空气，最后回到油箱，完成滑油的全流量循环。
一部分是通风管路，轴承腔和油箱中的油气混合介质，经离心通风器抽吸，分离出滑油，并将空气经低压轴轴心排放至大气。
• 外部管路应力腐蚀试验（来源于公开图片）
空气系统管路主要实现引气功能，用于轮盘、导叶及外部机匣的冷却，还用于轮缘封严、飞机引气，更进一步，实现进气道防冰、机匣主被动间隙调控、阀门放气传输等功能。
• 外部管路脉冲疲劳试验（来源于公开图片）
电缆系统敷设也是外部结构工作的另一亮点。发动电缆数量惊人，各个控制部件间的电信号传输依靠电缆完成。外部结构负责将发动机电缆分束图转化到三维空间布局，并为这些沉甸甸的“管线”提供必要而牢固的支撑。
• 外部管路高低温试验（来源于公开图片）
最后一部分，同时也是设计中耗时较长的结构，即是附件安装组件。发动机的各个部件根据装配顺序依次固定在发动机机匣上，有些附件的重量和体积都相对很大，其固定和支撑的结构设计要求很高，例如附件传动齿轮箱的长、短拉杆，它们的安全性、可靠性关系到其上很多附件能否经受住发动机振动的考验。
• 外部管路振动台疲劳试验（来源于公开图片）
各管路系统有着自身的不同作用，从结构上讲，也存在共性。一方面，管路设计力求“简洁”。但并非越简单越好，而是寻求结构与性能上的平衡。例如，管路系统设计的第一原则是保证设计路径最短，不仅要求整齐美观，而且也利于减重，避免复杂交叉，保证良好的装配性能。
但又并非越短越好，有时为实现管路热变形热补偿，管路的设计需要特别“绕”出一段。导管究竟多长是好，走向如何分布，需要结构设计与强度计算共同发挥长项，才能设计出高品质的管路结构。
• 外部管路的结构设计（来源于公开图片）
• 外部管路的强度分析结果（来源于公开图片）
另一方面，管路设计还需要做到“统一”。外部结构，特别是外部管路系统，需要有庞大的零件库作支撑，才能使得整个系统枝繁叶茂。但这并不意味着零件种类越多越好，套用一句俗语“好钢用在刀刃”，采用更多的成熟结构，在一定程度上是可以提高设计的可靠性和安全性。这些“成熟结构”往往被系列化，成为通常意义上的标准件。
标准件的应用，最直接的影响就是将大量不同结构、不同需求的管路整合为几大规格，不论是采购、批产，都能做到快速、规范、系统化。目前，我们的CJ系列发动机已采用英制系列的管材、棒料、板材等标准原材料，接头、卡箍、螺纹紧固件等也与国际接轨，实现标准化。这些标准型材、标准件拥有国内、外良好的供应渠道，进一步推动管路系统的高效集成，形成一套零而不散、繁而不乱、真正意义上的大系统。
同时，这也引出另一话题，即管路系统的重要性。
• 外部结构的标准件（来源于公开图片）
• 外部结构标准件仿真（来源于公开图片）
由于管路系统受发动机本体的影响极大，同时又具有极高的复杂性，管路系统的零组件往往是场内外维护的重点，尤其是发动机售后服务中重要的增值点。换句话说，外部管路系统可以实现发动机的超额利润。
另外，管路系统对于发动机的安全性起着决定性作用，据调查50%的民航发动机故障都体现有管路问题，而民航发动机对安全性、可靠性、维修性、可达性等指标要求很高，因此外部管路作为发动机系统集成之一，发挥着重要且无可取代的作用。
• 本期作者：李文静