航空發動機機械磨損故障研究

張宗奎 黃少江 梁宇鯤

摘 要：隨著時代的進步，科學技術的不斷發展，航空發動機系統變得越來越復雜。而航空航天無小事，一旦出事就是會造成很大損失的重大事故。而在實際航空的維修過程中，發動機存在的異常機械的磨損是造成航空發動機功能失效，不受控制的最主要的原因。因此，對航空發動機機械磨損的研究很有必要。本文從航空發動機機械故障的原理出發。對航空發動機產生故障的原因進行分析，并基于自己多年的一線工作經驗，為航空發動機機械磨損故障提供診斷技術的支持。

關鍵詞：航空發動機 機械磨損故障 研究

據中國民航總局的資料統計顯示，因為機械故障而產生的重大飛行事故占總故障數的25%，而航空發動機機械磨損占所有機械故障總數的60%，因此發動機磨損的問題必須引起維護人員的高度重視。在信息化程度不高的情況，航空發動機磨損故障采用的檢測方法多為主觀性較強的方法，需要技術人員對零部件知識的高度熟悉，對自己專業技能的掌握非常透徹，同時要求技術人員不能犯一點錯誤，這是很難做到的。而近幾年航空公司排查航空發動機的磨損故障走向信息化，智能化，系統化，為保證航空發動機的正常運行保駕護航。

1.航空發動機機械磨損的問題

1.1發動機的被磨損原理

航空發動機由于是在不停地運轉的過程，進行運轉的時對中間的軸承和齒輪造成很嚴重的磨損現象產生，因此對于發動機的磨損可以從這兩個方面入手。而航空發動機的軸承的磨損主要分為三個步驟，磨合階段，正常使用階段，和高度磨損階段。在磨損的階段，軸承內部由于與機器的接觸面積較小，軸承表面有些粗糙，所以在磨合的階段，軸承的損耗會有些大，這是在可接受的范圍之內；而進過一段時間的磨合之后，軸承的實際接觸面積變大，機械的磨損從一開始的較大不穩定變為較小穩定，而如果在這一階段能保證發動機的軸承的潤滑油的合理使用，將會有效減少軸承的磨損情況，軸承的壽命得到很好地延長。而當軸承進入高度磨損階段時，它的磨損速度將會非常快，即使采取正確的，合理的保養軸承的方法，也不會像第二階段那樣效果那么明顯。在這一階段的軸承的運轉重，軸承的不合理的磨損很大，磨損的速度非常快，軸承的溫度上升得很快，噪聲將不斷持續的產生直至軸承報廢。處于這一階段的軸承的發動機故障率最高。

1.2航空發動機的磨損種類

航空發動機的機械磨損主要分為三種，分別為疲勞磨損，磨屑磨損，和粘著磨損。其中，粘著磨損是指，發動機內部器件的表面在正常運行時不停接觸而產生的磨損，而這種磨損如果不注意，將會在不停地磨損的過程中產生疲勞作用，致使發動機內部的元器件產生磨屑，對發動機產生不好的影響。此外，航空發動機在摩擦的過程中會產生大量的人。使得內部元器件受熱變形，或者導致某些元器件粘著在其他構件的表便，使得發動機的壽命降低；磨屑磨損主要包括兩大類，一種是兩體磨屑磨損，另外一種是多體磨屑磨損，磨屑磨損的定義指的是航空發動機內部的構件表面在持續的運轉的過程中產生表面的損傷，進而對發動機的正常運轉形成威脅，這需要引起工作人員對磨屑磨損的高度重視；而疲勞磨損指的是發動機在正常的運行過程中。內部元器件不斷地來回滾動而導致元件表面產生的疲勞的現象，在不斷地工作中，發動機內部的零件表面會產生變形和裂紋等情況，更有甚者，則是會產生裂紋現象的進一步加深，內部零件的產生脫落，凹坑，這樣的發動機如果長時間投入工作，出現問題也是必定的。

2.目前航空發動機機械磨損的診斷技術

2.1網絡化診斷

隨著互聯網技術的不斷發展，網絡化診斷正成為發動機故障診斷的首選。網路化診斷依托于高度發達的科學技術和互聯網的應用，具有很快的診斷速度和較高的準確性，而且成本相比于之前的診斷技術降低了許多。然而只使用網絡化診斷會存在著誤差的問題，因此在進行網絡化診斷的同時，還要加上人工的診斷進行驗證。

2.2磨損監測儀器的診斷

國外許多大型的技術公司對航空發動機故障監測儀器的市場虎視眈眈，他們相繼退出了011view監測器，PFC200監測器，MetalSCAN監測器等，這些一起對航空發動機的故障的監測很有作用，效果也好，只是成套的解決方案的價格較高，對于國內大部分的航空公司都是較大的負擔，因此直接采取磨損監測一起進行航空發動機機械磨損監測的公司不多。

2.3早期化診斷

航空發動機的磨損故障氛圍兩種，一種是誘發型的故障，另外一種是原生型故障。而大部分故障都是誘發型故障，而誘發型故障可以通過對發動機的早期化診斷進行很好地解決。因此，航空公司要對發動機的故障的診斷要早，對可能誘發故障的因素，對發動機已經產生的問題零容忍，如果能在早期化的診斷中就能將發動機機械磨損的問題找出，對減少故障將會形成很大的幫助。

2.4專家系統專斷

在工程診斷領域中，專家系統有非常重要的作用，對智能故障的診斷發展起著決定性的作用。專家系統磨損故障診斷比以往的傳統的磨損故障診斷相比，它的診斷效果更好，效率更高。而專家系統診斷不僅可以對發動機的磨損進行診斷，還能對發動機的壽命進行有效估計，對發動機將來可能產生的故障進行預報，因此專家系統診斷在航空發動機的診斷中倍受歡迎，很多航空公司都愿意使用這種診斷方法。

3.結束語

航空業是我國交通運輸中不可忽略的一部分，保障出行安全，保證航空進行發展的過程中沒有問題產生是航空企業必須要做的，因此航空企業對于故障的排查要做到位，而航空故障中，機械故障占據很大比例，而發動機故障是機械故障中最主要的內容。因此，本文對航空發動機存在的問題進行分析，還有導致這些問題發生的原因，主要是因為軸承，以及內部元器件的磨損較為嚴重。而為了更好地解決這些問題，需要航空企業對癥下藥，找到問題的根源進行解決，這就需要企業運用合適的診斷方法，對問題可能產生之處進行診斷。而各個診斷方法不是孤立的存在，非此即彼，而是需要航空公司根據自己的公司的需要，去選擇合適的解決方法，這需要考慮準確性，成本，而國內大多數的航空公司的資金現況不是特別理想，大規模使用磨損監測儀器不現實，因此傳統的診斷，專家診斷，早期診斷，以及網絡化診斷是現在航空公司能接受的。

參考文獻

[1] 李艷軍，左洪福，吳振鋒.基于磨粒分析方法的發動機磨損故障智能診斷技術[J].南京航空航天大學學報，2001，33（3）：221-226.

[2] 鮮倪軍.基于ABC-BP神經網絡的航空發動機故障診斷方法[J].裝備制造技術，2018，（5）：173-175，178.

[3] 劉毅，任廣銀.航空發動機機械磨損的故障探析[J].軍民兩用技術與產品，2018，（12）：30.