航空發(fā)動機(jī)狀態(tài)趨勢監(jiān)控方法

吳云鋒 陳潔

【摘? 要】一般來說，航空發(fā)動機(jī)工作性能以及狀態(tài)情況往往會對飛行安全產(chǎn)生直接影響。鑒于航空發(fā)動機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的重要性，研究人員需要重點(diǎn)針對航空發(fā)動機(jī)運(yùn)行情況進(jìn)行準(zhǔn)確掌握與分析。通過合理判斷當(dāng)前發(fā)動機(jī)狀態(tài)好壞，確定航空飛機(jī)是否處于安全運(yùn)行狀態(tài)當(dāng)中。目前，為進(jìn)一步加強(qiáng)對航空發(fā)動機(jī)狀態(tài)趨勢的研究力度，研究人員主張從多個(gè)方面針對航空發(fā)動機(jī)狀態(tài)趨勢監(jiān)控方法問題進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃與合理研究，以期可以給航空飛行安全提供保障。

【Abstract】Generally speaking， the performance and status of aeroengine will have a direct impact on flight safety. In view of the importance of aeroengine operation， researchers need to focus on the accurate control and analysis of aeroengine operation. Through reasonable judgment of the current engine state， determine whether the aircraft is in safe operation. At present， in order to further strengthen the research of aeroengine status trend， the researchers propose to plan and study the monitoring methods of aeroengine status trend from many aspects， so as to provide guarantee for aviation flight safety.

【關(guān)鍵詞】航空發(fā)動機(jī);狀態(tài)趨勢;監(jiān)控方法

【Keywords】aeroengine; state trend; monitoring method

【中圖分類號】V263.6? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）02-0176-02

1 引言

航空發(fā)動機(jī)在很大程度上可以視為飛機(jī)的“心臟系統(tǒng)”，其的性能質(zhì)量往往會對飛行安全產(chǎn)生關(guān)聯(lián)影響。根據(jù)不完全的統(tǒng)計(jì)調(diào)查，近年來因發(fā)動機(jī)故障造成的飛行事故已經(jīng)占據(jù)機(jī)械故障的50%左右。對此，研究人員重點(diǎn)針對航空發(fā)動機(jī)狀態(tài)監(jiān)控問題進(jìn)行了合理規(guī)劃與部署，力求可以從多個(gè)方面深化航空發(fā)動機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，確保飛行安全。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)來看，發(fā)動機(jī)空中停車率基本上可以視為衡量一個(gè)航空發(fā)動機(jī)質(zhì)量好壞的重要指標(biāo)。針對于此，建議研究人員應(yīng)該根據(jù)影響航空發(fā)動機(jī)性能質(zhì)量的相關(guān)因素，進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測與維修管理，確保航空發(fā)動機(jī)運(yùn)行安全。

2 航空發(fā)動機(jī)狀態(tài)監(jiān)控問題的相關(guān)研究與分析

現(xiàn)代民用航空發(fā)動機(jī)在狀態(tài)檢測方面主要圍繞發(fā)動機(jī)工作狀況監(jiān)控、機(jī)械狀況監(jiān)控以及氣熱力性能變化監(jiān)控等內(nèi)容開展。其中，在發(fā)動機(jī)監(jiān)控參數(shù)問題的界定方面，主要以下述內(nèi)容為主。

關(guān)于發(fā)動機(jī)狀態(tài)監(jiān)控參數(shù)問題的界定，我們一般可以從發(fā)動機(jī)工作狀況監(jiān)控、發(fā)動機(jī)機(jī)械狀況監(jiān)控以及發(fā)動機(jī)氣動熱力學(xué)狀況監(jiān)控等方面進(jìn)行有效掌握。其中，在發(fā)動機(jī)工作狀況監(jiān)控方面，我們需要重點(diǎn)掌握發(fā)動機(jī)工作參數(shù)、發(fā)動機(jī)指示參數(shù)以及發(fā)動機(jī)警告參數(shù)等;在發(fā)動機(jī)機(jī)械狀況監(jiān)控方面，我們需要重點(diǎn)掌握發(fā)動機(jī)震動監(jiān)控參數(shù)與發(fā)動機(jī)滑油監(jiān)控參數(shù)等[1]，以發(fā)動機(jī)滑油監(jiān)控參數(shù)為例，監(jiān)控期間，我們需要針對滑油壓力監(jiān)控參數(shù)、滑油溫度監(jiān)控參數(shù)等進(jìn)行重點(diǎn)掌握;在發(fā)動機(jī)氣動熱力學(xué)狀況監(jiān)控方面，我們需要針對發(fā)動機(jī)壓力比、排氣溫度、燃油流量等參數(shù)進(jìn)行重點(diǎn)掌握。

通過科學(xué)有效地掌握上述發(fā)動機(jī)狀態(tài)監(jiān)控參數(shù)，不僅可以為發(fā)動機(jī)操縱過程提供可靠的指示與反應(yīng)，如顯示當(dāng)前發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)，同時(shí)還可以為發(fā)動機(jī)健康狀況提供良好的保障，如利用監(jiān)控技術(shù)實(shí)現(xiàn)對發(fā)動機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的分析與預(yù)測過程[2]。根據(jù)當(dāng)前研究發(fā)展來看，如何科學(xué)合理地利用發(fā)動機(jī)狀態(tài)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，儼然成為當(dāng)前準(zhǔn)確衡量發(fā)動機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的重要指標(biāo)。針對于此，建議研究人員應(yīng)該嚴(yán)格按照發(fā)動機(jī)狀態(tài)監(jiān)控參數(shù)情況進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃與合理部署，通過選定科學(xué)、合理的監(jiān)控方法，實(shí)現(xiàn)對航空發(fā)動機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的全方位管理。

3 基于監(jiān)控參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)下的航空發(fā)動機(jī)狀態(tài)趨勢監(jiān)控方法研究

目前，基于監(jiān)控參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)下的航空發(fā)動機(jī)狀態(tài)趨勢監(jiān)控方法得到廣泛推廣與應(yīng)用。究其原因，主要是這種狀態(tài)趨勢監(jiān)控方法操作流程較為簡單。通過針對上述發(fā)動機(jī)狀態(tài)監(jiān)控參數(shù)中的某一參數(shù)或者多個(gè)參數(shù)進(jìn)行持續(xù)性監(jiān)控，在一段時(shí)間之后，將監(jiān)控得到的數(shù)據(jù)與該參數(shù)的基準(zhǔn)值進(jìn)行全面對比。如果出現(xiàn)差值過大問題時(shí)或者是在某一時(shí)刻發(fā)生突變問題時(shí)，我們就可以判斷當(dāng)前發(fā)動機(jī)運(yùn)行狀態(tài)出現(xiàn)隱患問題，也就是發(fā)動機(jī)健康狀況出現(xiàn)惡化。以下針對監(jiān)控參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)下航空發(fā)動機(jī)狀態(tài)趨勢監(jiān)控方法的應(yīng)用與實(shí)踐展開研究。

3.1 發(fā)動機(jī)滑油消耗量監(jiān)控技術(shù)

發(fā)動機(jī)滑油消耗量監(jiān)控技術(shù)主要以發(fā)動機(jī)滑油消耗量參數(shù)變化為監(jiān)控對象，通過觀測該參數(shù)數(shù)據(jù)的變化情況，判斷與分析當(dāng)前發(fā)動機(jī)滑油系統(tǒng)的運(yùn)行情況，是否存在風(fēng)險(xiǎn)隱患問題。其中，在監(jiān)控參數(shù)數(shù)據(jù)的研究與分析中，可以從滑油添加量、滑油添加次數(shù)以及發(fā)動機(jī)使用時(shí)間等方面進(jìn)行研究與分析。按照一定的計(jì)算原則，確定滑油消耗量單點(diǎn)值以及趨勢值。根據(jù)數(shù)值情況繪制滑油消耗量曲線圖，直觀地對發(fā)動機(jī)內(nèi)部中的滑油消耗情況進(jìn)行準(zhǔn)確監(jiān)控與分析[3]。

3.2 發(fā)動機(jī)氣動熱力學(xué)性能狀況監(jiān)控技術(shù)

與發(fā)動機(jī)滑油消耗量監(jiān)控技術(shù)相比，氣動熱力學(xué)性能狀況監(jiān)測技術(shù)就顯得復(fù)雜得多。究其原因主要是發(fā)動機(jī)滑油消耗量監(jiān)控技術(shù)涉及的監(jiān)控參數(shù)較少，且在監(jiān)控方法方面也相對簡單。而發(fā)動機(jī)氣動熱力學(xué)性能狀況監(jiān)控技術(shù)涉及的參數(shù)問題較多，且機(jī)理較為復(fù)雜。因此，在實(shí)際應(yīng)用過程中，要求操作人員運(yùn)用專門的性能監(jiān)控軟件進(jìn)行合理監(jiān)控。如狀態(tài)監(jiān)控性能分析軟件系統(tǒng)、發(fā)動機(jī)健康監(jiān)控系統(tǒng)等。根據(jù)以往的監(jiān)控操作經(jīng)驗(yàn)來看，監(jiān)控內(nèi)容主要以下述為主：

首先，處于巡航狀態(tài)下，發(fā)動機(jī)性能會發(fā)生一定的偏差問題，也就是被監(jiān)控的發(fā)動機(jī)在參數(shù)實(shí)際值方面與名義值存在一定差距，在數(shù)值形式上以原始值與平滑值為主。一般來說，差值的變化趨勢往往能夠真實(shí)反映出當(dāng)前發(fā)動機(jī)性能衰退實(shí)況。如果差值發(fā)生較大突變，則表明發(fā)動機(jī)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)存在異常風(fēng)險(xiǎn)，或者是因?yàn)樘鎿Q了發(fā)動機(jī)某些部件而引發(fā)該類現(xiàn)象[4]。

其次，處于起飛狀態(tài)下，發(fā)動機(jī)的排氣溫度與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之間會存在一定差值，也就是我們常說的裕度值?；蛘呤强梢愿鶕?jù)全功率起飛狀態(tài)時(shí)，外界大氣溫度給予的限制值作為衡量判斷標(biāo)準(zhǔn)。無論是采取上述哪一種判斷方法，其反饋出的參數(shù)數(shù)據(jù)都可以直接反映出發(fā)動機(jī)在全功率起飛狀態(tài)時(shí)所具備的性能條件以及表現(xiàn)能力等。

最后，警告信息。一般來說，出現(xiàn)警告信息的直接原因在于發(fā)動機(jī)工作發(fā)出不正常指示，而觸動引發(fā)警告裝置，并發(fā)出警告信息。面對此種情況，建議操作人員應(yīng)該及時(shí)定位故障，并采取針對性的維修措施進(jìn)行管理，防止發(fā)動機(jī)故障問題的進(jìn)一步擴(kuò)大。

4 基于總功效函數(shù)的發(fā)動機(jī)狀態(tài)趨勢監(jiān)控方法研究

基于監(jiān)控參數(shù)的發(fā)動機(jī)狀態(tài)趨勢監(jiān)控方法在操作流程方面較為簡單，但是從客觀角度上來看，這種方法更加適用于監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)簡單處理以及應(yīng)用管理工作當(dāng)中，無法對整個(gè)發(fā)動機(jī)的總體性能變化趨勢進(jìn)行全方位衡量與分析，局限問題比較明顯。目前為全面推動航空發(fā)動機(jī)狀態(tài)趨勢監(jiān)控方法的創(chuàng)新發(fā)展，研究人員主張?jiān)谠斜O(jiān)控方法的基礎(chǔ)上，提出一種基于總功效函數(shù)的發(fā)動機(jī)狀態(tài)趨勢監(jiān)控方法。

所謂的基于總功效函數(shù)的發(fā)動機(jī)狀態(tài)趨勢監(jiān)控方法主要是指，通過科學(xué)記錄發(fā)動機(jī)狀態(tài)監(jiān)控的各類參數(shù)數(shù)據(jù)，衡量并判斷當(dāng)前工作參數(shù)是否接近理想數(shù)值。在此基礎(chǔ)上，利用科學(xué)、合理的算法，對這些監(jiān)控參數(shù)的功效函數(shù)進(jìn)行綜合研究與分析，目的在于通過得出功效函數(shù)變化規(guī)律情況，明確當(dāng)前發(fā)動機(jī)總體性能水平。其中，在計(jì)算方法方面可以運(yùn)用權(quán)值綜合參數(shù)法得出發(fā)動機(jī)總功效函數(shù)。另外，在預(yù)警分析方面，可以通過建立一個(gè)參考標(biāo)準(zhǔn)，將計(jì)算得出的總功效函數(shù)數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值進(jìn)行綜合對比。如果總功效函數(shù)低于標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值時(shí)，可以發(fā)出相應(yīng)的預(yù)警信號，表明當(dāng)前發(fā)動機(jī)運(yùn)行性能不佳，必須予以及時(shí)維修處理。

5 結(jié)語

對于航空發(fā)動機(jī)狀態(tài)趨勢監(jiān)控方法研究的問題，建議研究人員立足于當(dāng)前航空發(fā)動機(jī)實(shí)際運(yùn)行情況，從多個(gè)方面針對現(xiàn)有監(jiān)控方法進(jìn)行優(yōu)化與分析。最好可以主動結(jié)合新興技術(shù)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)對航空發(fā)動機(jī)狀態(tài)趨勢的全方位監(jiān)測。與此同時(shí)，重點(diǎn)針對當(dāng)前研究工作存在的不足進(jìn)行積極改正與加強(qiáng)，以期可以為航空發(fā)動機(jī)的強(qiáng)化應(yīng)用提供良好保障。根據(jù)現(xiàn)有研究情況來看，國內(nèi)航空發(fā)動機(jī)在狀態(tài)趨勢監(jiān)控方法方面已經(jīng)取得較多突破性成就，但是從整體研究發(fā)展來看，尚未與國際先進(jìn)技術(shù)接軌，仍舊需要研究人員不斷努力，克服技術(shù)難題。

【參考文獻(xiàn)】

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