孔探技術在民航發動機健康管理中的應用探討

周瀛海

摘 要：民航發動機工作的可靠性直接影響到整架民航飛機的安全性和在機人員的生命安全。對民航發動機進行健康管理是非常必要的。在發動機的健康管理中對發動機內部部件狀態的檢測是關鍵之處。孔探技術是目前內窺發動機部件的最常用技術。本文首先介紹了孔探技術的發展，又描述了孔探技術在民航發動機健康管理中的應用，對這方面的研究與應用有一定的意義。

關鍵詞：孔探技術；民航發動機；健康管理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.08.241

0 緒論

民航發動機是民航飛機的“心臟”。民航發動機狀況的好壞，極大地影響到整架民航飛機的安全性能，與在機人員的生命安全。為了提高民航飛機的安全性能與保障在機人員的生命安全，需要對民航發動機制定合理系統的健康管理方案。在方案中，重點分為兩個部分，一部分是對民航發動機狀態的監探，另一部分是對民航發動機進行適時的維護與修理。對民航發動機狀態的監探，是民航發動機健康管理中的一個難題。早期，由于監探技術落后，需對民航發動機做定期維護和換件，然而這樣不僅會對民航發動機造成一定的損害，還會浪費很多材料。隨著技術的發展，定期維護轉為視情維護，孔探技術因其技術的優越性，被應用于民航發動機狀態的檢測。

1 孔探技術的出現與發展

某些重要的復雜的工業設備，比如民航的發動機，因需要保證其工作的可靠性與安全性，需要對其進行維護。定期對民航發動機進行拆卸，不但對發動機造成損害，而且費時費力。為了獲取民航發動機的狀態數據，而且不必換件的時候，不對其進行拆卸，就需要從定期維護轉為視情維護。

20世紀50年代初，利用照明燈泡和反射鏡組成的反射式管道鏡，就可以滿足不將飛機的發動機進行分解，而獲取其狀態數據的要求，這也是孔探技術的雛形。后來，美國空軍利用醫療器械中的原理，發明出光學透鏡硬式孔探儀，這種儀器在進行反射的同時，還可以將被觀察的物體進行放大。但是這種儀器的缺點是不能彎曲，所以發動機靠里的部件不能被輕易的觀察到，為了解決這個問題，能彎曲的孔探儀不久后就問世了[1]。到了60年代初，醫療器械中，出現了可彎曲的光學纖維支氣管內窺鏡。這種技術也被應用到孔探儀上，光學纖維軟式孔探儀也就被研制出來了，并且在航空發動機的狀態檢測中得到很大的應用。隨著技術的發展，對孔探儀的長度要求越來越高，孔徑越來越小。目前光學纖維孔探儀與光學透鏡孔探儀的直徑最小能做到6毫米，長度可以達到6米。

2 孔探技術在民航發動機健康管理中的應用

（1）民航發動機健康管理中的三類孔探工作。1）定期檢測規定孔探工作。一般對沒有故障的飛機進行定期檢測規定孔探工作。在進行這項工作之前，首先要找出最近一次的孔探報告進行閱讀，并將其數據作為參考，還要對發動機的技術狀況進行了解[2]。2）突發事件出現后的孔探工作。突發事件一般指的是發動機的溫度多高、發動機出現喘振現象、發動機里出現異常物體、外部的物體對進氣道進行打擊、發動機的參數異常等。突發事件發生后，通常是對發動機的特定部件進行檢查。在進行這項工作之前，首先要盡可能地了解故障，進而分析出可能損傷的部件。3）故障監控的孔探工作。故障監控的孔探工作是進行次數最多的孔探工作。發動機的缺陷能夠分為三種：可以忽略的缺陷、不影響飛行但是再發展就會出現安全問題的缺陷、超過標準必須換件的缺陷[3]。

（2）孔探檢測發動機內部損傷的測量方法。對發動機內部部件的狀態進行檢測的過程中，需要對部件的狀態進行數據量化，以便和標準進行比較，進行下一步工作。下面介紹幾種常用的損傷定量方法。1）比較測量法。比較測量法是最早被使用的測量方法。根據其方法的名字就可以得知，這種方法的原理就是將某一已經知道尺寸的物體作為參考，然后通過相對量的比較得到檢測物體上的未知數據。孔探技術中應用的比較測量法，就是先把檢測部件的尺寸提供給計算機，然后計算機根據放大的相應比例來獲取檢測部件上需要檢測的距離[4]。在測量的過程中，需要注意的一點就是鏡頭一定要和被檢測的物體保持垂直關系。這種測量方法只能得到一個不是很精確的數據。2）單物鏡陰影測量法。陰影測量的方法的原理使用的是陰影投影和三角幾何關系的理論進行測量的。首先在距離不同的平面上固定裱花，然后根據裱花的投影位置和距離之間的比例關系，將計算機上出現的畫面中投影線的位置當作標尺，以此來測量出畫面中需要測出兩點之間的距離。陰影測量法的精度非常高，使用方便，觀察起來非常便捷。由于其具有較大的放大倍數，所以計算機獲取的畫面非常清晰[5]。然而這種方法需要探測頭和被檢測的物體保持垂直的關系，否則將不能使用這種方法。3）雙物鏡立體測量法。這種方法利用的是人的雙眼看物體的原理來工作的。在兩個不同的位置分別安置一個物鏡，對同一個需要檢測的物體進行觀察。這個時候在計算機上就會出現不同觀察位置的畫面。兩個探測鏡頭形成的相同的圖像上的相同一點的距離和物鏡到被檢測物體的距離有一定的關系，然后通過計算就可以得到需要測量的兩點之間的距離[6]。這種測量方法不要求物鏡和被測物體的平面保持垂直，但是這種方法在計算機上形成的畫面不清晰。

3 總結

民航發動機是比較復雜的設備，應該利用孔探技術對其內部部件的檢測，這樣既能減少不必要的拆卸次數，又能保障檢測的效果。在民航發動機健康管理中的孔探工作有定期檢測規定孔探工作，這種工作一般是對沒有故障的飛機進行的。還有突發事件出現后的孔探工作，這種孔探工作是為了快速高效地解決突發事件而進行的。還有就是故障監控的孔探工作，排除發動機故障。為了方便記錄和分析發動機內部件的轉態，可以利用比較測量法、單物鏡陰影測量法、雙物鏡立體測量法等方法將發動機內部部件的狀態進行數據量化。

參考文獻：

[1]馬致仁.孔探技術的發展和應用[J].航空精密機械工程，1986（01）：41-47.

[2]李強.民航發動機健康管理技術與方法研究[D].南京航空航天大學，2008.

[3]陳宏杰.基于孔探技術的民航發動機健康管理研究[D].廈門大學，2014.

[4]戎翔.民航發動機健康管理中的壽命預測與維修決策方法研究[D].南京航空航天大學，2008.

[5]張勇.航空發動機故障診斷中孔探圖像特征提取技術應用研究[D].國防科學技術大學，2006.

[6]于輝.孔探技術及其在航空發動機維修中的應用[J].航空制造技術，2005（06）：94-96，99.