航空發動機碰摩故障在線監測與診斷技術探析

郭 彪,郭麗芳

（株洲南方航空高級技工學校,湖南 株洲 412002）

航空發動機碰摩故障在線監測與診斷技術探析

郭 彪,郭麗芳

（株洲南方航空高級技工學校,湖南 株洲 412002）

發動機的正常運行對大型機械的性能和正常運轉起著至關重要的作用，在飛機運行過程中，如果能夠在第一時間找到發動機的故障并解決，則在一定程度上可以控制故障的發展，確保飛機正常飛行落地。而在大型機械的運轉過程中，發動機的碰摩故障是較為常見的故障類型，對碰摩故障的準確快速判斷，則對整個發動機故障的處理有著重要的意義。傳統的診斷方法雖然應用面比較廣，但是效率比較低，對碰摩故障也不能第一時間監測到。在技術發展的基礎上，本文就對航空發動機碰摩故障的在線監測系統進行分析。

航空發動機;大型機械;故障;在線監測;診斷

1 引言

航空發動機在運行過程中，容易發生轉子件與定子件之間的相互摩擦，摩擦故障會導致發動機轉子系統失穩，從而影響轉子系統的穩定性，最終導致整機震動加劇、發動機性能下降或其他后繼故障，故障嚴重的將危害發動機的正常運行。近年來，隨著航空機發動機的性能和工作效率越來越高，發動機的葉尖間隙也在逐漸地變小，這使得航空發動機的碰摩故障發生頻率提高。傳統的航空發動機碰摩監測方法主要是定期孔探檢測、性能監控、振動信號監控等方法。這些傳統的監測手段，或是無法準確地定位故障，或是只能對二次故障進行監測，無法滿足對航空發電機的高性能要求。從航空發動機在實際使用過程中的需求和情況來看，迫切需要一種新的新的監測手段來提高監測質量。本文就對航空發動機碰摩故障的在線監測與診斷技術進行探析。

2 航空發電機碰摩故障探析

2.1 摩擦過程分析

航空發動機的碰摩故障按照故障的嚴重程度可以分為間歇性碰摩、局部碰摩和整周碰摩三種類型。簡潔性碰摩是指氣壓機葉片在發動機轉速等情況下發生的偶然碰摩；局部碰摩是指發動機在一個或幾個周期內發生一次碰摩故障，而整周碰摩是指在多個轉速周期中始終按發生碰摩。從摩擦學的角度我們可以分析到，葉片機和機匣之間的碰摩屬于干摩擦過程中，兩者碰撞之間并沒有潤滑劑等固體。

2.2 碰摩顆粒產生機理

航空發動機的發動機葉片和機匣發生漸進的碰摩接觸時，會因為摩擦產生較小的顆粒，發動機葉片和機匣發生較激烈的碰摩接觸時，會產生較大的顆粒。通常情況下，對干摩擦進行分析時，可以采用磨損定律表示摩擦過程的各參數關系及影響程度。

3 航空發動機碰摩故障監測原理

3.1 航空發動機碰摩故障在線監測原理

航空發動機主要基于精密的信號處理系統運行，依靠靜電監測原理對碰摩故障進行監測。在線監測系統運行過程中，航空飛機上會有一個特定的信號處理器對航空發動機的碰摩故障進行監測，及分析對故障的具體解決辦法。因此此種監測方法是在線監測，可以對發動機進行全天候的監測，從而保證飛機在飛行全程的穩定性。同時利用處理器進行監測和分析故障，更加準確可信，效率也更高。

3.2 碰摩故障靜電監測原理

在線監測系統的基本原理是靜電監測原理。當發動機發生故障時，會產生一些細小的帶電顆粒物，這些顆粒物會對靜電荷的數量產生影響，從而會使電荷場中的電量出現異常波動的情況。而信號處理器通過對整個靜電場的監測，能夠監測到電流波動狀況，并將監測結構輸送到信號處理器上，信號處理器通過分析監測，從而判斷發動機是否出現碰摩故障。在碰摩故障處理中，信號探測是一個傳感器探測針，它可以將探測結果實時地發送給處理器終端，終端會對信號進行除噪、過濾、放大處理，將信號的特征提取出來，再傳輸給信號分析終端進行分析，最終在監測器上顯示是否出現發動機的碰摩故障。因為采用在線系統監測，可以對發動機進行實時監測、及時反饋解決，以確保發動機的正常運行和飛機的安全飛行。

3.3 碰摩故障診斷及處理

對航天發動機的碰摩故障的診斷，大致的流程如下：在靜電信號圖像顯示完全后，可以根據公式計算出靜電場內電荷信號的活動頻率。在靜態靜好圖像的提出過程中，一方面會提出在連續時間范圍的電荷信號信息，另一方面一會提取離散的電荷信號，連續時間范圍的電荷信號更加真實，而離散的電荷信號則更加直觀、清晰，處理起來也比較方便。在對圖像中的電荷信號求均方根值，便可發現電信號的異常，從而判斷出發動機的碰摩故障。

在大型機械的運行過程中，發動機發出的靜電有很多種，我們應該對異常的信號做好相應的處理措施，以確保準確診斷碰摩故障并及時解決，以免減少不必要的損失。在遇到故障時，飛行員要保持清醒的頭腦，冷靜分析情況，判斷故障是否在自己的能力控制范圍之內，如果能夠解決，則要認真觀察情況，思考應對措施，如果發現故障超出自己的能力范圍，就要及時請求援助，并控制好飛機的飛行狀態，以確保飛機最大程度的安全飛行。

4 總結

在本文中，我們對航空發動機的碰摩故障進行了進一步的分析研究，并對在線監測系統的應用進行了探討。在飛機的運行過程中，其安全性和可靠程度要靠發動機的穩定運行實現。因此，對發動機的在線監測技術的研究十分有必要。發動機的碰摩故障常見但是難易準確快速診斷，采用在線監測與診斷可以在完善傳統診斷技術的基礎上，達到更好的診斷效果，從而實現飛機的安全飛行和最大程度的確保飛機乘客的生命財產安全。

[1]劉鵬鵬,左洪福,付宇.航空發動機碰摩故障在線監測與診斷研究[J].儀器儀表學報,2013(07).

[2]符嬈，張群巖，趙述元．航空發動機試飛中轉靜子碰摩故障信號處理的希爾伯特-黃變換(HHT)方法[J].噪聲與振動控制,2012(02).

[3]張波，羅澤明，于相財.航空發動機碰摩故障在線監測和診斷[J].中國機械,2014(18).

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.22.021