在介绍开面蜂窝的结构之前，首先我们聊一聊为什么航空发动机要用蜂窝？

　　我们知道，航空发动机的运转需要引气去推动涡轮叶片旋转。设计者希望这些气体要能按照他们的期望从叶身或者叶片之间流动，做功，而尽量少的从叶尖或者其它地方的缝隙里流失，从而浪费掉。如何密封叶尖与机匣的间隙呢？这个开面的金属蜂窝就是其中一种选择，也是航空发动机里最常见的一种应用场景。先记住：它的设计就是要跟叶片尖部摩擦的，最终达到外形匹配的状态，从而获得密封效果。

　　那么，这种开面蜂窝有哪些要求呢？

　　1，质量要轻；

　　2，能够在较高温度下工作；（为什么？）

　　3，摩擦时，具有优异的散热性能；

　　4，摩擦时，不会产生碎片，不能变形破损。

　　为了达到以上应用所需，蜂窝芯的设计取决于很多因素。比如，蜂格尺寸与密封面的尺寸要匹配，叶尖的厚度、封严篦齿的间隔，等等。这里面有不少设计准则。

　　接下来我们讨论蜂窝的要素。

　　第一个，就是蜂格的形状。最常见的就是六边形蜂格，当然，边长多少也很有讲究，不仅技术上，还有成本上的考虑。一般而言，蜂格尺寸越小，价格越高。

　　第二个是蜂窝带的厚度。航宇公司都是有明确厚度及公差要求的，一般都是上限，不能超过多少。目的不只是减重，还有摩擦行为的因素。

　　第三个是蜂窝带的方向。制造时，跟摩擦的方向有关。一般，航宇公司都有相关规范要求。

　　第四个呢就是蜂格高度。这个高度值取决于密封结构之间的间隙，摩擦需要去除的高度，蜂窝结构的稳定性、强度要求等。如果蜂窝高度不够，密封效果差；如果蜂窝高度超了，会造成叶片过分磨损，这就需要提前加工去除一部分厚度。

　　第五点是蜂窝结。它们是焊起来的；这些焊缝是否牢固，摩擦性如何，等。过去都是电阻电焊，现在激光焊起来的也比较多了。

　　下面，我们来讨论蜂窝密封的类型。

　　第一个就是叶尖密封。前面提到过，此时蜂窝位于叶片与机匣中间，目的就是阻止气体从叶片尖端流走。叶片与机匣之间的间隙是航空发动机比较重要的一个设计和制造的控制点：随着温度的升高，不同的材料热膨胀不一样；叶片旋转时的载荷及其蠕变也会带来影响。而蜂窝就很好地填充了这个间隙。

　　补充一点，有时候叶尖密封的蜂窝芯里面会用填充材料。对这些填充材料的要求，本文略。感兴趣的读者可以来信咨询。

　　第二个就是齿的密封。比如，封严篦齿。此时，蜂窝在每个齿之间形成了一个腔体，很好的减缓了气体流动。常见的又有两种结构。一种是直线型的，另一种是台阶型的。直线型的比较简单，密封效果也一般。台阶型的密封效果就要好很多，但是结构稍微复杂一点，一般是怎么实现的呢？有三种方法，可以是背板是直的，蜂窝高度做成台阶，此时蜂窝需要加工；为了减少蜂窝的加工，另一种台阶型结构就是把蜂窝的背板加工成台阶，使用高度相同的蜂窝芯。

　　以上介绍了蜂窝芯的特征和应用，那么设计主体在图纸上如何规定呢？

　　设计图纸必须指定蜂窝芯的材质、各类尺寸等信息，比如蜂窝带的厚度、方向、蜂格尺寸，等等。下面我们就来具体讨论。

　　蜂窝芯的宽度

　　如图所示，那么这个宽度该怎么确定呢？首先要考虑发动机在蜂窝附近的各部件的影响，其次是这些部件在运转过程中的间隙，以及发动机的运行状态。

　　我们知道，航空发动机的旋转件和静子件的位置关系由零件制造误差、发动机运行过程中零部件受热受压带来的尺寸偏差所决定。

　　这里有一个数学关系，敲黑板咯！蜂窝芯的宽度应该是蜂格尺寸的整数倍，对吗？错了！应该是蜂格尺寸一半的整数倍！（想想，为什么？）还没有结束。这个数值只是设计尺寸的最小值，还需要加上制造公差，得到设计尺寸的最大值。完美！

　　题外话，图上还标了两个尺寸，A和B，也是设计要素。本文略。

　　蜂窝芯材料

　　前面说过，蜂窝的设计必须满足一些要求，比如可磨性。因此，蜂窝带的材质必须规定清楚。具体的材质本文就不写出来了，只要市面上询价就很容易知道了。另一方面，蜂窝带的厚度也同样需要明确规定。航宇公司通常都会撰写相关的规范来细化这些要求。

　　蜂格尺寸

　　我们说过，航空发动机里常用的蜂窝芯是六边形的蜂格，如图所示。这个蜂格的尺寸，也就是蜂格相平行的两条边的距离是要有规定的，因为影响到摩擦性、导热性、密封性，等等；还跟需要匹配的摩擦件，如叶片、篦齿有关，尤其是摩擦面的大小。

　　蜂窝带的方向

　　环向还是轴向的问题，前面说过，跟摩擦方向有关，还有制造成本的问题。图纸或者规范中需要有相关要求。因为环向的便宜很多，跟摩擦方向一致，故而使用最多。但是务必注意，轴向蜂窝带的使用情况。

　　蜂窝结的焊接

　　图纸上必须定义清楚允许什么焊接方法。如果是电阻焊，焊点数量、焊点距离都是什么要求；如果是激光焊，又是什么要求。焊接强度要足够，能够在磨损过程中，保持一定的强度，不变形。或者两种焊接方法都允许。

　　还有一点容易被忽略，就是蜂窝结之间除了焊点、焊缝以外，剩下的部分中间就是缝隙。在后续蜂窝芯的钎焊过程中，这个缝隙同样会因为毛细作用被钎料填充，从而提高剪切强度，减少变形。

　　基于此，我们就更加理解，为什么对蜂窝结电阻点焊的要求是，焊点的距离不能低于多少，而不是越多越好了。