基于軍用直升機(jī)機(jī)械部件失效分析

許國杰 張洋 黃碩

摘要：眾所周知，軍用直升機(jī)工作的環(huán)境比較惡劣，相關(guān)的機(jī)械部件容易產(chǎn)生故障，從而失效。本文從檢測(cè)技術(shù)和分析結(jié)果兩方面進(jìn)行了探討，希望能夠幫助相關(guān)人員明確軍用直升機(jī)機(jī)械部件失效的原因，從而找到應(yīng)對(duì)措施。

關(guān)鍵詞：軍用直升機(jī);機(jī)械部件;缺陷

引言：

一般而言，軍用直升機(jī)的制造過程比較復(fù)雜，使用的材料種類多樣，以金屬、塑料和復(fù)合材料為主，而軍用直升機(jī)機(jī)械部件失效貫穿于部件的全部生命周期，涉及部件的設(shè)計(jì)、加工、制造、使用以及維護(hù)等各個(gè)方面。

1.軍用直升機(jī)機(jī)械部件失效的檢測(cè)技術(shù)

對(duì)于軍用直升機(jī)而言，存在很多關(guān)鍵的部件，典型的有發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)軸、旋翼等，它們對(duì)于損傷格外敏感，如果在工作過程中受到?jīng)_擊發(fā)生失效，那么就極易引發(fā)災(zāi)難性的事故。有鑒于此，人們對(duì)于這類機(jī)械部件的檢測(cè)和監(jiān)控十分嚴(yán)格，軍用直升機(jī)機(jī)械部件失效的檢測(cè)技術(shù)主要涉及一些物理參數(shù)，對(duì)這些物理參數(shù)進(jìn)行解讀，能夠知道部件的工作狀態(tài)，如果這類參數(shù)呈上升趨勢(shì)，那么相關(guān)的部件很可能存在問題，目前軍用直升機(jī)機(jī)械部件失效的檢測(cè)技術(shù)主要有兩種：

1.1油液檢測(cè)技術(shù)

這里的油液指的是軍用直升機(jī)的潤滑部件以及液壓部件產(chǎn)生的滑油，對(duì)這類滑油進(jìn)行收集，之后采用金屬屑的分析方法，對(duì)油液中的金屬成分進(jìn)行檢測(cè)和分析，并確定不同成分的含量。需要注意的是，在檢測(cè)過程中，需要注意和保持一定的時(shí)間間隔，這樣可以確定金屬屑的來源。與此同時(shí)，對(duì)于金屬屑的形態(tài)和特征進(jìn)行分析，可以確定金屬的磨損情況，并結(jié)合金屬部件的工作狀態(tài)，可以起到很好的預(yù)測(cè)作用。這種檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用十分廣泛，尤其是軍用直升機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)以及減速器，都安裝了金屬屑探測(cè)器，便于對(duì)滑油進(jìn)行檢測(cè)。如果滑油中的金屬屑的含量超標(biāo)，那么就會(huì)發(fā)出警報(bào)提示，這樣便于地面工作人員對(duì)金屬屑進(jìn)行分析，判斷部件的磨損程度，從而采取相應(yīng)的防范手段。

1.2振動(dòng)監(jiān)控技術(shù)

除了油液檢測(cè)技術(shù)以外，還有一種技術(shù)，它能夠?qū)娪弥鄙龣C(jī)機(jī)械部件的振動(dòng)頻率進(jìn)行監(jiān)控，從而發(fā)現(xiàn)問題，這種技術(shù)就是振動(dòng)監(jiān)控技術(shù)。一般而言，振動(dòng)頻率與部件的完整性息息相關(guān)，如果部件出現(xiàn)裂痕，那么相應(yīng)的振動(dòng)頻率會(huì)有所上升，這時(shí)候根據(jù)頻率的變化，可以確定發(fā)生故障的部件位置。但是需要強(qiáng)調(diào)的是，軍用直升機(jī)部件的形狀多樣，應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜，載荷范圍較廣，如果想要應(yīng)用這一技術(shù)，需要事先對(duì)軍用直升機(jī)各個(gè)機(jī)械部件的振動(dòng)情況進(jìn)行深入的分析，只有把握各個(gè)部件的振動(dòng)特點(diǎn)，才能為機(jī)械部件的故障判斷和失效分析提供科學(xué)和可靠的依據(jù)[1]。

通過分析上述兩種技術(shù)，我們還要介紹一下健康管理系統(tǒng)，軍用直升機(jī)應(yīng)用這一系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)發(fā)送部件的狀態(tài)，而地面控制中心根據(jù)匯報(bào)的狀態(tài)可以對(duì)部件的剩余壽命進(jìn)行診斷，并且在了解部件失效的機(jī)理之后，繪制部件性能退化的過程曲線，從而得出數(shù)據(jù)輸出與物理變化的關(guān)系。

2.軍用直升機(jī)機(jī)械部件失效的分析結(jié)果

簡而言之，軍用直升機(jī)機(jī)械部件的失效意味著部件無法完成預(yù)定的功能，常見的失效表現(xiàn)主要有裂痕、磨損、腐蝕以及變形。對(duì)軍用直升機(jī)機(jī)械部件失效進(jìn)行分析，就是要找到導(dǎo)致失效的具體原因，并制定應(yīng)對(duì)的措施，防止失效再次發(fā)生。這需要注意的是，應(yīng)對(duì)措施包括部件的設(shè)計(jì)、材料的選擇、制造的過程以及后期的維護(hù)等內(nèi)容，同時(shí)還需要對(duì)改進(jìn)后的設(shè)備進(jìn)行測(cè)試。調(diào)查顯示，軍用直升機(jī)機(jī)械部件的失效原因不一而足，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷是失效的主要原因，占所有事故的37%，其次是環(huán)境惡劣占19%，維護(hù)不當(dāng)占13%，制造缺陷占9%，材料問題占9%，使用不當(dāng)占7%，意外撞擊占6%。下面具體分析一下幾類主要的失效原因：

2.1設(shè)計(jì)缺陷

目前，很多軍用直升機(jī)機(jī)械部件失效都與設(shè)計(jì)缺陷密不可分，比如使用十字鉸萬向接頭連接發(fā)動(dòng)機(jī)和減速器，如果連接螺栓與襯套之間沒有導(dǎo)角，那么就會(huì)導(dǎo)致螺栓截面承載更多的應(yīng)力，從而發(fā)生斷裂。

2.2加工失誤

在對(duì)部件進(jìn)行加工時(shí)，需要考慮溫度和時(shí)間，因?yàn)檐娪弥鄙龣C(jī)工作的環(huán)境十分惡劣，部件對(duì)于材料的缺陷異常敏感，如果表面處理的溫度和時(shí)間沒有控制到位，很可能導(dǎo)致整個(gè)材料的強(qiáng)度下降[2]。比如在加工軸承時(shí)，如果不慎摻入一些雜質(zhì)，直升機(jī)在工作過程中整個(gè)軸承就會(huì)出現(xiàn)剝落，所以任何一個(gè)微小的部件都要認(rèn)真加工，杜絕災(zāi)難性事故的發(fā)生。

2.3操作不當(dāng)

在直升機(jī)投入使用之后，操作不當(dāng)也很可能導(dǎo)致部件失效，尤其是執(zhí)行一些特殊任務(wù)時(shí)，需要接觸惡劣的環(huán)境，加上維修出現(xiàn)差錯(cuò)，就會(huì)導(dǎo)致機(jī)械部件發(fā)生腐蝕。比如一些軍用直升機(jī)經(jīng)常在海面上飛行，而由于直升機(jī)的鉸鏈軸和固定螺帽的材料性質(zhì)不同，就會(huì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，從而導(dǎo)致直升機(jī)部件出現(xiàn)腐蝕。為了避免這種情況，需要對(duì)直升機(jī)暴露在外的部件進(jìn)行油封處理，或者是直接采用不銹鋼材料。

經(jīng)過上述分析，需要重點(diǎn)從設(shè)計(jì)、加工和操作三方面入手，提高部件的可靠性。可以說，軍用直升機(jī)機(jī)械部件失效的原因是多方面的，只有徹底分析可能存在的風(fēng)險(xiǎn)因素，并且做好預(yù)防工作，才能最大程度地避免部件失效，從而保障軍用直升機(jī)正常工作。

結(jié)論：

綜上所述，軍用直升機(jī)機(jī)械部件的失效原因多種多樣，需要格外重視，一旦發(fā)現(xiàn)失效，需要立刻進(jìn)行失效分析，并總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，吸取教訓(xùn)，從而做好機(jī)械部件的設(shè)計(jì)和維護(hù)工作，延長機(jī)械部件的使用壽命，提高軍用直升機(jī)的工作效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]姜義堯，胡小舟，孫凱.某型直升機(jī)中減速器飛濺潤滑流場(chǎng)特性分析[J].航空動(dòng)力學(xué)報(bào)，2018，33（12）：3032-3040.

[2]紀(jì)華東，胡雪明，劉照興.基于飛行參數(shù)的直升機(jī)智能故障診斷系統(tǒng)研究[J].電子技術(shù)與軟件工程，2018（23）：99-102.

作者簡介：張洋，出生年月：1984年3月，男，漢，籍貫：遼寧沈陽。

黃碩，出生年月：1990.04，性別：男，民族：回，籍貫：河南南陽。

許國杰，出生年月：1977.09，性別：男，民族：漢，籍貫：河南新鄉(xiāng)。