探析航空發(fā)動機(jī)常見故障診斷技術(shù)

景曉旭

摘要：航空發(fā)動機(jī)在運(yùn)行過程中難免會發(fā)生故障，想要第一時間迅速了解故障起因，進(jìn)行維修，掌握航空發(fā)動機(jī)常見的故障診斷技術(shù)是維持發(fā)動機(jī)正常運(yùn)行的重要一環(huán)。航空發(fā)動機(jī)故障診斷技術(shù)是實(shí)現(xiàn)航空發(fā)動機(jī)視情維修的重要一環(huán)，它是航空發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用和維護(hù)過程中的“指揮先鋒”。本文將在航空發(fā)動機(jī)故障診斷的必要性、航空發(fā)動機(jī)的故障類型、以及航空發(fā)動機(jī)在發(fā)生故障時如何進(jìn)行診斷進(jìn)行深入探討。在以上幾點(diǎn)的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新航空發(fā)動機(jī)的診斷技術(shù)，展望航空發(fā)動機(jī)診斷技術(shù)在未來的使用中的重要發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：航空發(fā)動機(jī);故障診斷;技術(shù)分析;實(shí)施方法

0? 引言

航空發(fā)動機(jī)一般都會有發(fā)動機(jī)狀態(tài)監(jiān)控與故障診斷兩大售后服務(wù)機(jī)構(gòu)，這不僅保障了隨時隨地發(fā)現(xiàn)故障，還能快速有效地診斷故障類型。對發(fā)動機(jī)工作運(yùn)行時的各種參數(shù)實(shí)時監(jiān)測，在結(jié)合各部件工作運(yùn)行時的發(fā)展趨勢做出有價值的判斷，簡單來說，就是對航空發(fā)動機(jī)發(fā)生故障時做出診斷結(jié)論，或預(yù)報(bào)即將可能會發(fā)生的故障，來保證及時制定合理的維修技術(shù)內(nèi)容，從而有效保證飛行安全，提高經(jīng)濟(jì)效益。

1? 航空發(fā)動機(jī)故障診斷的意義

航空事業(yè)的發(fā)展不僅與我國國防戰(zhàn)略息息相關(guān)，一定程度上還承載著數(shù)以萬計(jì)的乘客的安全，航空事業(yè)發(fā)展處于世界前沿，既能展現(xiàn)我國的綜合國力，又能體現(xiàn)我國的大國重器、大國威望。航空領(lǐng)域中，發(fā)動機(jī)系統(tǒng)是整個飛行系統(tǒng)的核心，只有保障了發(fā)動機(jī)系統(tǒng)正常的運(yùn)行，才能使飛行過程安全有保障。由此一來，航空發(fā)動機(jī)故障診斷是航空事業(yè)發(fā)展中必不可少的環(huán)節(jié)。

另外，航空發(fā)動機(jī)故障診斷技術(shù)第一時間找準(zhǔn)發(fā)動機(jī)發(fā)生故障的部位，并且根據(jù)實(shí)際情況判斷發(fā)動機(jī)故障的嚴(yán)重程度，這種高效率的故障排查診斷技術(shù)極大的保證了飛行安全，同時，又有效減少了發(fā)生故障時，所需要的人力、物力、財(cái)力的消耗，縮短了飛行系統(tǒng)停運(yùn)時間，大大提高飛行器的利用率。另一方面，航空發(fā)動機(jī)故障診斷技術(shù)又可以實(shí)現(xiàn)前沿的飛行維修技術(shù)理念，創(chuàng)造先進(jìn)的維修技術(shù)的基礎(chǔ)條件。重視航空發(fā)動機(jī)故障診斷技術(shù)，就是掌握了飛行器安全駕駛，保證乘客人身安全的法寶，因此，深入探索航空發(fā)動機(jī)故障診斷技術(shù)，于國于民都意義重大。

2? 航空發(fā)動機(jī)常見的故障類型

一般來說，航空發(fā)動機(jī)的故障發(fā)生類型比較復(fù)雜多變，其中常見的發(fā)動機(jī)故障類型有性能故障、結(jié)構(gòu)抗壓能力破損故障、附件故障以及系統(tǒng)數(shù)據(jù)故障等。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，我國航空發(fā)動機(jī)故障發(fā)生情況如下：發(fā)動機(jī)性能故障占比15%-25%，結(jié)構(gòu)抗壓能力破損故障占比65%-80%，附件故障及系統(tǒng)數(shù)據(jù)故障均占比5%-10%。

發(fā)動機(jī)性能故障主要表現(xiàn)在發(fā)動機(jī)內(nèi)部的葉片斷裂故障、渦旋輪破裂、包容失效等，原因在于發(fā)動機(jī)材料經(jīng)長期使用已經(jīng)承受不住外界對部分零部件的施壓和荷載了，由此引發(fā)的一系列發(fā)動機(jī)性能故障;結(jié)構(gòu)抗壓能力故障主要表現(xiàn)在年久失修導(dǎo)致抗壓系統(tǒng)老化、風(fēng)雨腐蝕引發(fā)的抗壓系統(tǒng)的隱形故障;附件及系統(tǒng)數(shù)據(jù)故障主要表現(xiàn)在工作系統(tǒng)癱瘓、附件傳送機(jī)構(gòu)失靈等方面。以上大部分故障來源于材料的不穩(wěn)定性，要想快速找到問題所在，迅速解決問題，首先要從發(fā)動機(jī)的新型概念、新型技術(shù)、新型材料入手。要將航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)在地面內(nèi)燃機(jī)和彈用內(nèi)燃機(jī)方面的應(yīng)用概況了如指掌，才有助于進(jìn)一步探索航空發(fā)動機(jī)的常見故障類型。

3? 航空發(fā)動機(jī)故障診斷的技術(shù)的具體實(shí)施方法

航空發(fā)動機(jī)故障診斷技術(shù)歸根結(jié)底服務(wù)于飛行器本身，技術(shù)人員根據(jù)不同的機(jī)型，不同的診斷目的，不同的診斷要求，采用不同類型的技術(shù)診斷人員和設(shè)備，采取不同的診斷方法和應(yīng)對措施，對各種發(fā)動機(jī)“對癥下藥”的進(jìn)行診斷。以下是航空發(fā)動機(jī)常見的故障診斷技術(shù)所采用的具體的不同方法。

3.1 表層簡易診斷方法

表層簡易診斷主要針對的是較輕的發(fā)動機(jī)故障類型，是指在航空發(fā)動機(jī)運(yùn)行過程中，對發(fā)動機(jī)進(jìn)行初步的診斷與判斷，有助于飛行員能夠準(zhǔn)確地掌握飛行器的運(yùn)行狀態(tài)，在出現(xiàn)個別狀況時能迅速發(fā)現(xiàn)問題所在。建議的診斷一般是檢測發(fā)動機(jī)當(dāng)中某一個特定的零部件，檢驗(yàn)其特征參數(shù)是否正常，其飛行狀態(tài)是否正常，如果測量結(jié)果在指定的參數(shù)范圍內(nèi)，則發(fā)動機(jī)系統(tǒng)測定為正常運(yùn)行。如果對航空發(fā)動機(jī)連續(xù)進(jìn)行簡易的表層測定和定時監(jiān)測，就可以輕松地獲得發(fā)動機(jī)運(yùn)營趨勢規(guī)律，以此數(shù)據(jù)可以做出相應(yīng)的故障預(yù)測，必要時還要語音預(yù)報(bào)?？傮w而言，簡易診斷方法優(yōu)勢在于儀器簡單，便于操作，對監(jiān)測員的技術(shù)要求不高，只能作為一種初步檢測方法，但更加深入的檢測方法還要取決于以下幾點(diǎn)。

3.2 發(fā)動機(jī)模型故障診斷方法

發(fā)動機(jī)在建造組裝之前都會利用模型進(jìn)行性能測試，除了大小不同以外，在結(jié)構(gòu)、性能、工作原理、零件組裝上都完全相同，因此，利用發(fā)動機(jī)模型進(jìn)行故障的診斷排查，能夠快速找到問題所在，直接對實(shí)體發(fā)動機(jī)進(jìn)行修繕。同時，這種診斷方法又稱為理論知識診斷法。這種方法相對于表層簡易診斷法更加精確，深度更強(qiáng)。它不僅可以解決理論知識層面的問題，又能解決實(shí)踐操作的瓶頸，因此，此種方法受到許多高校的深入探索。

發(fā)動機(jī)模型故障診斷法優(yōu)勢在于能夠根據(jù)模型的運(yùn)營狀況來預(yù)知實(shí)體發(fā)動機(jī)未來使用過程中會發(fā)生的未知故障，不需要經(jīng)驗(yàn)和歷史案例。但任何事情都有兩面性，其不足之處在于模型的系統(tǒng)仿真效能復(fù)雜龐大，診斷速度上相較于簡易診斷法較慢，必須嚴(yán)格要求診斷精度，診斷過程中會有所困難。因此，發(fā)動機(jī)模型故障診斷法是國內(nèi)外都趨之若鶩的研究熱點(diǎn)。

3.3 信號處理故障診斷方法

信號處理故障診斷法是發(fā)動機(jī)故障診斷領(lǐng)域應(yīng)用較早的方法之一。信號分析法重點(diǎn)利用了時間值、頻率值、振幅值、時頻值等切入點(diǎn)，進(jìn)行故障診斷分析。信號處理故障診斷法的主要類型包括波峰系數(shù)、相關(guān)分析法、信號同步分析法、峰值熵譜法、脈絡(luò)分析法、自回歸譜分析法、小波分析法、參數(shù)分析法等，其中，信號同步分析法是其他診斷方法的基礎(chǔ)前提。

3.4 物理化學(xué)診斷方法

物理化學(xué)診斷法，簡單來說，就是通過伴隨出現(xiàn)的各種物理化學(xué)現(xiàn)象，直接對航空發(fā)動機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的故障診斷。此種方法主要利用了物理現(xiàn)象中的振電磁波、聲現(xiàn)象、光原理、熱學(xué)原理、射線、電學(xué)等知識，還利用了化學(xué)現(xiàn)象中的各種化學(xué)反應(yīng)等多種手段，觀察檢測航空發(fā)動機(jī)的運(yùn)行規(guī)律和特征。這種方法形象快速，但也是只能檢測一小部分的故障。

4? 結(jié)論

一五計(jì)劃以后，我國航空發(fā)動機(jī)故障診斷技術(shù)不斷更新和發(fā)展。如今，航空發(fā)動機(jī)診斷技術(shù)已經(jīng)集數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、電子技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能技術(shù)于一體，成為一門新興的實(shí)用型交叉學(xué)科。調(diào)查顯示，航空發(fā)動機(jī)故障診斷技術(shù)生命力非常頑強(qiáng)，具有廣闊的發(fā)展前景。與此同時，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息同步技術(shù)、信號處理技術(shù)、物理科學(xué)發(fā)展技術(shù)，以及其他有關(guān)學(xué)科發(fā)展日益壯大，航空發(fā)動機(jī)故障診斷技術(shù)將會在這些先進(jìn)學(xué)科的帶領(lǐng)下不斷完善自身的功能，力求在提高診斷精度和實(shí)時性的基礎(chǔ)上降低誤診概率：現(xiàn)如今最可行的辦法就是準(zhǔn)確掌握目前擁有的診斷技術(shù)，如氣路分析、振動監(jiān)視、滑油監(jiān)視等技術(shù)相互結(jié)合，取長補(bǔ)短，共同為航空發(fā)動機(jī)故障診斷做出綜合的判斷，提高診斷精度，發(fā)展高可靠性、高智能化、高開放性以及與發(fā)動機(jī)融為一體的新型診斷技術(shù)。在將來航空發(fā)動機(jī)診斷技術(shù)的發(fā)展中，一定會全力利用當(dāng)代發(fā)展前沿的各大研究成果，巧妙地應(yīng)用于航空發(fā)動機(jī)故障診斷技術(shù)當(dāng)中，讓航空發(fā)動機(jī)性能更加優(yōu)良，在保證飛行器安全飛行的同時，保證乘客的人身安全，提高經(jīng)濟(jì)效益。

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