直升機(jī)的故障與診斷

婁國(guó)增 王瑛

摘 ?要：本文從直升機(jī)故障及其分類、故障診斷及其分類、故障診斷基本環(huán)節(jié)三個(gè)方面對(duì)直升機(jī)故障與診斷進(jìn)行了深入認(rèn)識(shí)，對(duì)機(jī)務(wù)工作人員在維修保障工作認(rèn)識(shí)、判明、排除故障有一定借鑒意義。

關(guān)鍵詞：直升機(jī);故障;診斷

直升機(jī)在使用過(guò)程中，由于受到各種載荷的作用和自然條件的侵害，或者使用不當(dāng)?shù)仍?，均?huì)使各系統(tǒng)、各部（附）件的工作狀況、機(jī)械狀態(tài)和工作性能有所變化，各河?xùn)|部分和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)也會(huì)有所磨損。當(dāng)上述變化超出了規(guī)定或允許的范圍之后，就可能出現(xiàn)異常現(xiàn)象，導(dǎo)致系統(tǒng)、部（附）件不能正常的工作，此時(shí)就稱直升機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)有了故障。

1 機(jī)械故障及其分類

所謂機(jī)械故障，就是指機(jī)械系統(tǒng)（零件、組件、部件、或整合設(shè)備乃至一系列的設(shè)備組）運(yùn)轉(zhuǎn)不平穩(wěn)等現(xiàn)象都是機(jī)械故障的表現(xiàn)形式，機(jī)械故障可以從不同的角度來(lái)進(jìn)行分類。不同的分類方法反應(yīng)了機(jī)械故障的不同側(cè)面，對(duì)機(jī)械故障進(jìn)行分類的目的是為了更好地針對(duì)不同的故障形式采取相應(yīng)的對(duì)策。以下是各種故障分類方法。

1.1按故障發(fā)生的原因分

1.1.1磨損性故障：機(jī)械系統(tǒng)因使用過(guò)程中的正常磨損面引發(fā)的一類故障。

1.1.2錯(cuò)用性故障：因使用不當(dāng)而引發(fā)的故障。

1.1.3先天性故障：由于設(shè)計(jì)或制造不當(dāng)而造成機(jī)械系統(tǒng)中存在某些薄弱環(huán)節(jié)而引發(fā)的故障。

1.2按故障造成的后果分

1.2.1危險(xiǎn)性故障：發(fā)生后會(huì)對(duì)人身、生產(chǎn)和環(huán)境造成危險(xiǎn)或危害的一類故障。

1.2.2安全性故障：故障發(fā)生不會(huì)對(duì)人身、生產(chǎn)和環(huán)境造成危害的一類故障。

1.3按故障發(fā)生的快慢分

1.3.1突發(fā)性故障：不能靠早期測(cè)試探測(cè)出來(lái)的一類故障。即此類故障是不可預(yù)測(cè)的，對(duì)這類故障只能進(jìn)行預(yù)防。

1.3.2漸發(fā)性故障：故障的發(fā)展有一個(gè)過(guò)程，因而可對(duì)其進(jìn)行預(yù)測(cè)和監(jiān)視，如疲勞裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展。

1.4按故障發(fā)生的范圍分

1.4.1部分性故障：設(shè)計(jì)功能部分喪失的一類故障。

1.4.2完全性故障：設(shè)計(jì)功能完全喪失的一類故障。

1.5按故障發(fā)生的頻次分

1.5.1偶發(fā)性故障：發(fā)生頻率很低的一類故障，即“意外現(xiàn)象”。

1.5.2多發(fā)性故障：經(jīng)常發(fā)生的一類故障。

機(jī)械故障還可從其他角度來(lái)進(jìn)行分類。在以上所列的五種分類方法中，按故障原因和按故障發(fā)生的快慢這兩種分類方法對(duì)于機(jī)械故障診斷最具現(xiàn)實(shí)意義。

2機(jī)械故障的診斷及其分類

所謂機(jī)械故障診斷，就是對(duì)機(jī)械系統(tǒng)所處的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，判斷其是否正常，當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)分析其產(chǎn)生的原因和部位，并預(yù)報(bào)其發(fā)展趨勢(shì)。機(jī)械故障診斷可以分類如下：

2.1按故障診斷目的分

2.1.1功能診斷：即對(duì)新安裝或剛維修過(guò)的機(jī)械系統(tǒng)診斷其功能是否正常，也就是投入運(yùn)行前的診斷。

2.1.2運(yùn)行診斷：即對(duì)服役中的機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行的診斷。

2.2按故障診斷方式分

2.2.1巡回檢測(cè)：就是每隔一定的時(shí)間對(duì)服役中的機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行檢查和診斷。

2.2.2在線監(jiān)測(cè)：就是連續(xù)地對(duì)服役中的機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，此時(shí)測(cè)試傳感器急二次儀表等安裝在設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)，隨機(jī)械系統(tǒng)一起工作。

2.3按提取信息的方式分

2.3.1直接診斷：診斷對(duì)象與診斷信息來(lái)源直接對(duì)應(yīng)的一種診斷方法，即一次信息診斷。

2.3.2間接診斷：診斷對(duì)象與診斷信息來(lái)源不直接對(duì)應(yīng)的一種診斷方法，即二次、三次等非一次信息的診斷。通常所說(shuō)的診斷主要是指間接診斷。

2.4按時(shí)所要求的機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)條件分

2.4.1常規(guī)狀態(tài)診斷：在機(jī)械的正常運(yùn)行條件下進(jìn)行的一種故障診斷方式。

2.4.2特殊狀態(tài)診斷：對(duì)某些機(jī)械，需為其創(chuàng)造特殊的工作條件才能對(duì)其進(jìn)行診斷。

2.5按故障診斷功能分

2.5.1簡(jiǎn)易診斷：對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的狀態(tài)做出相對(duì)粗略的判斷。一般只回答“有無(wú)故障”等問(wèn)題，而不分析故障原因、故障部位及故障程度等。

2.5.2精密診斷：是在簡(jiǎn)易診斷基礎(chǔ)上更為細(xì)致的一種診斷過(guò)程，它不僅要回答“有無(wú)故障”的問(wèn)題，而且還要詳細(xì)地分析出故障原因、故障部位、故障程度及其發(fā)展趨勢(shì)等一系列的問(wèn)題。

此外，機(jī)械故障診斷還可根據(jù)所采用的技術(shù)手段不同而分為：振動(dòng)診斷、油樣分析、溫度監(jiān)測(cè)以及無(wú)損檢測(cè)等。

3測(cè)試、分析及信息提取

主要內(nèi)容是對(duì)借助測(cè)試系統(tǒng)所獲得的信號(hào)進(jìn)行加工，包括濾波、異常數(shù)據(jù)的剔除以及各種分析算法等，其主要目的是從有限的信號(hào)中獲得盡可能多的關(guān)于被診斷對(duì)象狀態(tài)的有用信息，這是機(jī)械故障診斷的核心。

4狀態(tài)監(jiān)測(cè)、判斷及預(yù)報(bào)

是診斷工作的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，也就是機(jī)械故障診斷的最終目的之所在。這一步工作主要是構(gòu)造或選定判據(jù)，確定劃分設(shè)備狀態(tài)的各有關(guān)參量的門(mén)檻值等內(nèi)容，以此判定被診斷對(duì)象的運(yùn)行狀態(tài)，并對(duì)其未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。

5研究故障發(fā)生的規(guī)律

某一個(gè)機(jī)件某時(shí)發(fā)生了故障，初看起來(lái)好像是一件偶然的事情，但經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期若干個(gè)偶然性的綜合，就可以看出它的必然性，找出它的規(guī)律。如果我們把所有的機(jī)件發(fā)生故障的情況，都詳細(xì)認(rèn)真地記載下來(lái)，加以歸納分析，找出各種情況下的百分比，那么就會(huì)從大量的偶然現(xiàn)象中，找出必然的規(guī)律來(lái)。

在研究故障發(fā)生的規(guī)律時(shí)，應(yīng)首先了解故障產(chǎn)生的根本原因。因?yàn)橹挥辛私夤收袭a(chǎn)生的根本原因，才可能采取有效的預(yù)防措施，防止故障再次發(fā)生。研究故障規(guī)律，主要應(yīng)從以下兩方面著手：

5.1從機(jī)件、零件的使用時(shí)間方面進(jìn)行研究

大量的實(shí)踐表明，機(jī)件的故障率曲線是兩頭高，中間低，其形狀如同盆浴，習(xí)慣上成為“浴盆曲線”。

從曲線上可以看出，機(jī)件的故障率隨著時(shí)間的變化大致可分為三個(gè)階段，即早期故障期，偶然故障期和耗損故障期。裝配不當(dāng)，質(zhì)量檢查不嚴(yán)等。

5.1.1早期故障期

早期故障期出現(xiàn)在機(jī)件開(kāi)始工作后的較早時(shí)期，其特點(diǎn)是故障率較高，且故障率隨使用時(shí)間的增加而迅速下降。早期故障主要是由于制造上的缺陷引起的。不少剛出廠的機(jī)件，都有一個(gè)早期故障期，因而對(duì)剛出廠或剛分解過(guò)的機(jī)件應(yīng)嚴(yán)格按照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢查，必要時(shí)還要進(jìn)行模擬試驗(yàn)，以消除隱患。

5.1.2偶然故障期

在早期故障期之后，是產(chǎn)品的有用壽命期，其特點(diǎn)是故障率低而穩(wěn)定，與時(shí)間的變化關(guān)系不大，偶然故障是由偶然因素引起的。如維護(hù)不良，操作錯(cuò)誤，環(huán)境變化以及一些其它因素綜合出現(xiàn)。機(jī)件在使用過(guò)程中發(fā)生偶然故障是不可避免的，也是無(wú)法預(yù)測(cè)的。為預(yù)防故障而進(jìn)行拆卸、分解檢查，不但不能達(dá)到預(yù)防故障的目的，反而會(huì)破壞原有的技術(shù)狀況，造成早期故障。因而在此階段，不應(yīng)過(guò)多地進(jìn)行拆卸、分解檢查等工作。以保持機(jī)件的正常工作規(guī)律。

5.1.3耗損故障期

機(jī)件工作到后期，是主要產(chǎn)生耗損故障的時(shí)期。其特點(diǎn)是故障率隨時(shí)間的增加而上升。耗損故障主要是由于機(jī)件磨損、疲勞、腐蝕、老化等造成的。耗損故障的出現(xiàn)是機(jī)件快到壽命的征候。當(dāng)機(jī)件使用到接近耗損期時(shí)，要特別注意檢查。若能事先知道耗損故障開(kāi)始的時(shí)間，則應(yīng)事先作預(yù)防修理或更換。

上面介紹的盆浴曲線，是個(gè)典型的故障率曲線。在實(shí)際使用過(guò)程中，并不是所有的機(jī)件都遵循盆浴曲線的故障規(guī)律。有的機(jī)件只有其中的一個(gè)或兩個(gè)故障期，而有的機(jī)件則具有完全不同的故障率曲線。這就要求我們做好調(diào)查研究。收集有關(guān)的數(shù)據(jù)資料，進(jìn)行分析、處理，得出機(jī)件發(fā)生故障與工作時(shí)間的規(guī)律，以便制定有效的措施，做好預(yù)防故障的工作。

5.2從機(jī)件的工作條件和周圍環(huán)境方面進(jìn)行研究。

故障的發(fā)生還與機(jī)件的工作條件，飛行科目及周圍的環(huán)境有密切的關(guān)系，研究故障發(fā)生與工作條件、飛行科目及周圍環(huán)境等的關(guān)系，從中找出規(guī)律，采取針對(duì)性的措施。

結(jié)語(yǔ)：

如果故障不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)、準(zhǔn)確判斷、徹底排除，讓直升機(jī)帶故障上天，就會(huì)影響飛行任務(wù)的完成，危及飛行安全。因此，機(jī)務(wù)人員必須嚴(yán)肅認(rèn)真地對(duì)待故障，積極貫徹預(yù)防為主、預(yù)防和排除相結(jié)合的原則，想方設(shè)法把故障消滅在萌芽狀態(tài)中，確?！肮收喜簧咸臁?。