直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)故障診斷研究及管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王小三

摘要：隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，直升機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，其在軍用和民用領(lǐng)域的作用日益增強(qiáng)，與此同時(shí)直升機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中的傳動(dòng)系統(tǒng)故障診斷和管理也逐漸成為社會(huì)各界關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題，本文將從診斷研究和管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，結(jié)合直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的故障實(shí)際，對(duì)直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)故障及管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析。

關(guān)鍵詞：直升機(jī)；傳動(dòng)系統(tǒng)；故障診斷及管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

前言

直升機(jī)作為一種特殊形式的飛行器，其在運(yùn)行過(guò)程中的傳動(dòng)系統(tǒng)作用重大，一旦傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生故障直升機(jī)就有墜毀的風(fēng)險(xiǎn)，所以在直升機(jī)發(fā)展的歷程中傳動(dòng)系統(tǒng)的安全性和傳動(dòng)系統(tǒng)故障診斷一直是其研究領(lǐng)域的主要研究方向，在直升機(jī)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)生活中應(yīng)用日益廣泛的今天，對(duì)其傳動(dòng)系統(tǒng)故障診斷及管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究具有鮮明的現(xiàn)實(shí)意義。

1.直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)故障診斷

1.1傳動(dòng)軸故障診斷

在直升機(jī)的運(yùn)行活動(dòng)中傳動(dòng)軸是將發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳送到旋翼的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其自身的運(yùn)行狀態(tài)對(duì)直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和整個(gè)直升機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)都會(huì)產(chǎn)生影響，傳動(dòng)軸在運(yùn)行中可能會(huì)產(chǎn)生的故障主要有三種，分別是傳動(dòng)軸的不平衡、不對(duì)中、與靜止件摩擦，對(duì)直升機(jī)傳動(dòng)軸的故障判斷主要通過(guò)直升機(jī)靜止?fàn)顟B(tài)下傳動(dòng)軸的運(yùn)行狀態(tài)來(lái)判斷，主要有兩個(gè)判斷指標(biāo)分別是時(shí)域和頻域[1]。

對(duì)傳動(dòng)軸不平衡故障的診斷。通過(guò)計(jì)算傳動(dòng)軸在固定時(shí)間內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率和轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)震動(dòng)的頻率進(jìn)行計(jì)算來(lái)診斷，存在故障的表現(xiàn)為固定轉(zhuǎn)速的傳動(dòng)軸震動(dòng)與震動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)差距大，震動(dòng)隨轉(zhuǎn)速變化明顯、傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)軌跡為橢圓。

對(duì)傳動(dòng)軸不對(duì)中故障的診斷。存在故障的表現(xiàn)為傳動(dòng)軸處于中檔轉(zhuǎn)速時(shí)震動(dòng)最大，在低轉(zhuǎn)速和高轉(zhuǎn)速時(shí)震動(dòng)隨轉(zhuǎn)速的變化明顯，傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)軌跡為雙橢圓。

傳動(dòng)軸與靜止件摩擦故障的診斷。在一定時(shí)間內(nèi)傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)速度相較于發(fā)動(dòng)機(jī)功率有差異，軸心軌跡較為散亂[2]。

1.2滾動(dòng)軸承故障診斷

當(dāng)滾動(dòng)軸承出現(xiàn)局部損傷時(shí)，其在運(yùn)行中因?yàn)槌惺苄磙D(zhuǎn)動(dòng)的滾動(dòng)壓力，所以會(huì)對(duì)滾動(dòng)軸承內(nèi)部的其他構(gòu)件造成周期性的撞擊，造成其他構(gòu)件的撞擊損傷，產(chǎn)生的沖擊力會(huì)直接影響到傳動(dòng)軸運(yùn)行中的軌跡穩(wěn)定性。在對(duì)滾動(dòng)軸承進(jìn)行故障診斷的時(shí)候，主要的方法就是對(duì)其運(yùn)行過(guò)程中的震動(dòng)幅度和震動(dòng)頻率進(jìn)行檢測(cè)，如果滾動(dòng)軸承的震動(dòng)幅度變大而且震動(dòng)頻率表現(xiàn)出明顯的周期性，就基本能夠確定滾軸承內(nèi)部出現(xiàn)了損傷[3]。

1.3齒輪箱故障診斷

在直升機(jī)運(yùn)行過(guò)程中要將發(fā)動(dòng)機(jī)的功率傳送到主旋翼和尾槳兩個(gè)位置差距極大的旋翼上，同時(shí)還要對(duì)傳動(dòng)的功率進(jìn)行精確的控制，這脫離了齒輪箱的幫助是不可能實(shí)現(xiàn)的。在直升機(jī)運(yùn)行過(guò)程中齒輪箱內(nèi)部因?yàn)辇X輪自身的鋼性會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，但是這種振動(dòng)表現(xiàn)為一種逐漸衰減的周期性，同時(shí)齒輪箱的震動(dòng)幅度會(huì)隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的功率提高而產(chǎn)生一種線(xiàn)性變化，但是在齒輪箱運(yùn)行過(guò)程中如果發(fā)生齒輪不同軸的故障，因?yàn)辇X輪自身鋼性的變化其在運(yùn)行中的震動(dòng)幅度會(huì)形成一種不規(guī)則的震動(dòng)波形。

2.直升機(jī)傳動(dòng)故障管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1系統(tǒng)流程和結(jié)構(gòu)

直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)故障管理系統(tǒng)在運(yùn)行中主要的任務(wù)，就是要監(jiān)視直升機(jī)在運(yùn)行中的各個(gè)主要故障參數(shù)，在直升機(jī)運(yùn)行過(guò)程中故障管理系統(tǒng)通過(guò)安裝在直升機(jī)機(jī)身上的各種數(shù)據(jù)傳感器，對(duì)直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行中的溫度、壓力、震動(dòng)等參數(shù)進(jìn)行記錄，這些記錄信息由電信號(hào)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制文件，存儲(chǔ)在直升機(jī)傳動(dòng)故障管理系統(tǒng)中。在直升機(jī)完成飛行任務(wù)降落后由地勤人員將數(shù)據(jù)記錄卡取出，用移動(dòng)解碼設(shè)備進(jìn)行解碼后形成直升機(jī)飛行中的傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行狀況報(bào)告，在經(jīng)過(guò)飛行員確認(rèn)后上傳至故障分析中心，由專(zhuān)業(yè)的故障分析人員進(jìn)行直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)故障的分析[4]。

2.2軟件總體設(shè)計(jì)

直升機(jī)傳動(dòng)故障管理系統(tǒng)的軟件主要分為表示層、業(yè)務(wù)層和數(shù)據(jù)層，其中業(yè)務(wù)層為系統(tǒng)的主要功能實(shí)現(xiàn)層，軟件系統(tǒng)的使用者通過(guò)登錄模塊登錄系統(tǒng)，通過(guò)系統(tǒng)對(duì)用戶(hù)權(quán)限的判斷，允許使用者調(diào)用其權(quán)限范圍內(nèi)的子系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)直升機(jī)傳動(dòng)故障管理系統(tǒng)的運(yùn)行。軟件系統(tǒng)的子系統(tǒng)都包括有外場(chǎng)使用系統(tǒng)、維護(hù)管理系統(tǒng)、專(zhuān)家系統(tǒng)和系統(tǒng)維護(hù)系統(tǒng)。各個(gè)子系統(tǒng)之間相互獨(dú)立，獨(dú)立與總數(shù)據(jù)庫(kù)連接。

其中外場(chǎng)系統(tǒng)主要提供給地勤人員使用，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的上傳和下載，以及直升機(jī)的快速維護(hù)；維護(hù)子系統(tǒng)以及系統(tǒng)維護(hù)子系統(tǒng)分別提供為直升機(jī)的維護(hù)人員和系統(tǒng)的維護(hù)人員使用；專(zhuān)家系統(tǒng)提供給直升機(jī)專(zhuān)家使用，為專(zhuān)家實(shí)現(xiàn)對(duì)直升機(jī)系統(tǒng)故障的遠(yuǎn)程診斷提供數(shù)據(jù)支持[5]。

3.結(jié)論

直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)是保護(hù)直升機(jī)安全的重要系統(tǒng)，對(duì)其存在故障的診斷和對(duì)故障的管理是維護(hù)直升機(jī)安全運(yùn)行的關(guān)鍵所在，所以本文從直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)故障診斷、直升機(jī)傳動(dòng)故障管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩個(gè)角度分別對(duì)直升機(jī)的故障診斷和管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析，以期為直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行安全和管理水平提高提供支持和借鑒。

參考文獻(xiàn)：

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