航空發(fā)動機(jī)機(jī)械故障診斷研究

徐中達(dá) 朱元昊 李岱潤

摘要：飛機(jī)發(fā)動機(jī)常見的有活塞發(fā)動機(jī)、渦輪噴氣式發(fā)動機(jī)、渦輪螺旋槳式發(fā)動機(jī)、渦輪風(fēng)扇式發(fā)動機(jī)、渦輪軸式發(fā)動機(jī)等。發(fā)動機(jī)與輔助動力裝置被合稱為飛機(jī)動力裝置。該發(fā)動機(jī)和輔助動力裝置稱作飛行器發(fā)動機(jī)組件。航空器，如果電力系統(tǒng)故障，很可能造成災(zāi)難性災(zāi)難。

關(guān)鍵詞：機(jī)械故障診斷;基礎(chǔ)研究;發(fā)動機(jī);故障診斷

引 言

經(jīng)過幾十年的實際應(yīng)用和發(fā)展，機(jī)械診斷故障已日趨成熟，它深入到社會生產(chǎn)生活的各個領(lǐng)域中，比如機(jī)械、石化等企業(yè)的各個部門，所涉范圍非常廣泛。雖然機(jī)械故障診斷經(jīng)過了近幾十年的發(fā)展之后，取得了有效的成果，但是，隨著應(yīng)用的逐漸深入和普遍應(yīng)用，也漸漸產(chǎn)生了一些問題和不足之處。筆者在本文最先是指明了機(jī)械故障診斷的含義，緊接著揭示了機(jī)械故障的研究現(xiàn)狀，并對此提出一些實用性建議。

我們大多數(shù)飛機(jī)都使用活塞式發(fā)動機(jī)。美國波音系列飛機(jī)首先使用了噴氣式發(fā)動機(jī)，然后將一些飛機(jī)轉(zhuǎn)換為風(fēng)扇式發(fā)動機(jī)。發(fā)動機(jī)一般安裝在機(jī)身兩側(cè)，有些在機(jī)翼，數(shù)目從1到4不等。美國生產(chǎn)了一臺波音737、兩臺懸掛在機(jī)翼下的發(fā)動機(jī)和四臺波音747發(fā)動機(jī)，使得其他發(fā)動機(jī)在發(fā)生故障時正常運(yùn)行，從而有效地減少了因發(fā)動機(jī)故障造成的飛行事故。

1 發(fā)動機(jī)機(jī)械故障的分類與特點

電動機(jī)的當(dāng)前故障類型相對復(fù)雜，其特性因位置和原因而不同。發(fā)動機(jī)有強(qiáng)烈的沖擊感和燃油流量增加，但有時發(fā)動機(jī)有強(qiáng)烈的沖擊感和噪音。此外，發(fā)動機(jī)的某些故障具有某種相似性。這使得評估飛機(jī)發(fā)動機(jī)機(jī)械故障更為困難。通常，飛機(jī)發(fā)動機(jī)故障區(qū)分為暫時和永久故障，或突然或反復(fù)故障。而且，缺陷調(diào)節(jié)系統(tǒng)的大多數(shù)參數(shù)都可以調(diào)節(jié)。在永久性故障的情況下，必須更換零件，例如，當(dāng)圓筒頭裂開，飛機(jī)“振蕩”，飛行不穩(wěn)定。飛機(jī)發(fā)動機(jī)故障的詳細(xì)分類旨在建立一個系統(tǒng)的飛機(jī)系統(tǒng)診斷系統(tǒng)，并提高飛機(jī)維修的智能。發(fā)動機(jī)機(jī)械故障的分類使維修人員能夠準(zhǔn)確和迅速地探測問題，避免某些飛機(jī)事故，提高發(fā)動機(jī)維修效率。有效的維護(hù)和維護(hù)可以降低飛機(jī)發(fā)動機(jī)故障的頻率，并有助于檢測和控制發(fā)動機(jī)故障。

1.1歸納分析機(jī)械故障環(huán)節(jié)薄弱

針對機(jī)械設(shè)備故障的機(jī)理方面， 距今為止此項目的研究仍然存在著很明顯的問題，具體來講， 機(jī)械的故障機(jī)理分析原理在于以理論知識、實驗結(jié)果作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，從理論知識中歸納運(yùn)行機(jī)理和分析機(jī)械發(fā)生故障的規(guī)律。基本操作步驟如下：總結(jié)將需要用來作為分析對象的機(jī)械設(shè)備的多方面特征，并以此來建立一個數(shù)據(jù)模型，然后通過這個來進(jìn)行仿真性質(zhì)的研究，從而來獲取類似的特征，“實驗是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”，因此之后再通過實踐的檢驗來對數(shù)據(jù)模型進(jìn)行改造，找出最為符合的特征。根據(jù)調(diào)查分析，由于專業(yè)人才欠缺，目前這類情況的研究在多個方面都存在很大的不足，比如，針對大型、超大型的機(jī)械設(shè)備，分析其故障機(jī)理是需要足夠的數(shù)據(jù)作為依據(jù)，而數(shù)據(jù)模型的建立相對來講，要更為復(fù)雜困難。

2 發(fā)動機(jī)機(jī)械故障的診斷

2.1發(fā)動機(jī)常見機(jī)械故障分析

發(fā)動機(jī)常見機(jī)械故障：發(fā)動機(jī)故障、液壓故障、油箱故障、金屬疲勞故障。發(fā)動機(jī)故障時，飛機(jī)失去飛行功率，這是非常危險的。解決辦法是關(guān)閉故障的發(fā)動機(jī)和在著陸時，當(dāng)發(fā)生液壓故障時，飛機(jī)失去控制，與發(fā)動機(jī)一樣危險。油箱故障率低，火災(zāi)時飛機(jī)爆炸的風(fēng)險高，事故的后果難以控制。在現(xiàn)代飛機(jī)上安裝燃料以防止此類事故并取得良好的效果。金屬疲勞是飛機(jī)發(fā)動機(jī)最常見的機(jī)械故障，而機(jī)械故障往往伴隨著發(fā)動機(jī)的異常振動。主要原因是發(fā)動機(jī)部件的老化和疲勞，還有一些發(fā)動機(jī)內(nèi)部部件由于磨損等問題而損壞或損壞的情況。燃料流量沒有發(fā)生很大變化，發(fā)動機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度相對穩(wěn)定，發(fā)動機(jī)常常以頻率異常、斷裂噪聲或金屬沖擊的方式運(yùn)行。為了便于檢測偶然停車場。為了診斷發(fā)動機(jī)的機(jī)械故障，首先需要收集、比較、分析和處理有關(guān)飛機(jī)飛行的信息，以便得出最后結(jié)論。

2.2發(fā)動機(jī)機(jī)械事故診斷的原則

發(fā)動機(jī)機(jī)械故障的復(fù)雜原因，復(fù)雜的診斷過程，緊急情況，飛機(jī)發(fā)動機(jī)故障的特征，研究飛機(jī)發(fā)動機(jī)故障診斷原則的優(yōu)化，能夠有效地提高飛機(jī)發(fā)動機(jī)故障目標(biāo)的準(zhǔn)確性和效率。首先，操作原則。負(fù)責(zé)飛機(jī)發(fā)動機(jī)維修的每一位工作人員都必須明確規(guī)定其責(zé)任。了解郵局系統(tǒng)的意圖并嚴(yán)格遵守規(guī)則和條例。例如，獅子航空公司墜毀的波音737-8max報告了幾次事故前飛行中的速度和高度異常，但沒有引起注意。更先進(jìn)的探測器，檢查員能夠嚴(yán)格按照規(guī)定行事。即使發(fā)動機(jī)沒有問題，也可以意識到飛機(jī)的異常情況，即使不能完全避免飛行故障。至少可以制定相對的應(yīng)急計劃，從而在發(fā)生故障時提供更大的安全性。許多機(jī)械故障無法直接檢測到。完全依賴飛行數(shù)據(jù)來診斷故障使得飛行員的飛行極其危險。同步診斷檢測出飛機(jī)可能的安全風(fēng)險，并排除事故前的故障。飛機(jī)機(jī)械故障的一般診斷周期為一周，即每七天。飛機(jī)引擎必須被診斷，以便能夠迅速和準(zhǔn)確地運(yùn)行，包括油氣監(jiān)視、振動監(jiān)視、噪聲監(jiān)視等。第三，在空中速度異常的情況下逐案診斷的原則。在汽油消耗、發(fā)動機(jī)振動和飛行中發(fā)動機(jī)異常的情況下，維修人員必須及時檢查和維修發(fā)動機(jī)，發(fā)現(xiàn)異常，避免嚴(yán)重的發(fā)動機(jī)故障。速度正在下降，而且有一種“震動”現(xiàn)象，必須迅速診斷飛機(jī)的故障，首先是發(fā)動機(jī)點火系統(tǒng)故障、部件故障等，以便確定發(fā)動機(jī)故障的原因，并在起飛前確保發(fā)動機(jī)的良好狀態(tài)。

2.3航空發(fā)動機(jī)機(jī)械故障診斷方法

常見的發(fā)動機(jī)故障診斷方法有數(shù)據(jù)分析法、模糊故障診斷法、人工智能診斷法等，在發(fā)動機(jī)故障診斷時，應(yīng)該按照“數(shù)據(jù)采集-數(shù)據(jù)處理-故障診斷”的流程進(jìn)行。例如，模糊故障診斷法，這一診斷方法具有較高的準(zhǔn)確性，能夠發(fā)現(xiàn)發(fā)動機(jī)的潛在故障。診斷之初，先對飛機(jī)的飛行數(shù)據(jù)進(jìn)行收集整理，將采集到的數(shù)據(jù)與故障數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。再利用模糊數(shù)學(xué)原理對故障發(fā)生的可能性進(jìn)行預(yù)測，進(jìn)而確保發(fā)動機(jī)運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性。

3 結(jié)語

綜上所述，機(jī)械診斷作為一門新興的學(xué)科，其特點體現(xiàn)在將理論研究與實踐工作有機(jī)地結(jié)合到一起，機(jī)械故障診斷技術(shù)能夠?qū)υO(shè)備進(jìn)行監(jiān)測。隨著研究工作的開展以及技術(shù)不斷成熟，診斷技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)實踐，發(fā)揮的作用將會更加的明顯，從而使企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益得到保障。

隨著航天業(yè)的發(fā)展，航空發(fā)動機(jī)機(jī)械故障的診斷將繼續(xù)向著智能化趨勢發(fā)展，但在任何時候，人在發(fā)動機(jī)診斷環(huán)節(jié)中的重要性都是不容忽視的?，F(xiàn)代航空發(fā)動機(jī)機(jī)械故障的診斷，不僅要重視現(xiàn)代科技的應(yīng)用，更要重視維修人員崗位工作能力的培養(yǎng)，維修、保養(yǎng)經(jīng)驗的積累，在任何時候都要以人的思想為指引，以現(xiàn)代化的診斷方式為輔助，準(zhǔn)確、快速的確定發(fā)動機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，卻被每架飛機(jī)的飛行的安全、可靠。

參考文獻(xiàn)：

[1] 雷亞國，賈峰，孔德同等，大數(shù)據(jù)下機(jī)械智能故障診斷的機(jī)遇與挑戰(zhàn)[J]，機(jī)械工程學(xué)報，2018（05）：94-104.