Y12 系列發動機的狀態趨勢監控

◎馬騰飛

發動機狀態趨勢監控（ECTM）是用戶監測發動機的一種維護手段，可以：1.跟蹤發動機燃氣發生器德使用的狀態，早期探測發動機性能的衰減和退化（特別是潛在的故障）；2.在最佳經濟點進行修理，能降低使用和維護費用，因為狀態趨勢監控能在早期發現故障的隱患，不等發動機損壞到嚴重的程度就采取措施，因而降低了使用和維修費用。3.協助判斷故障問題來源，減少了分析故障的時間；4. 對熱段檢查實行“軟時間”，即視情熱檢；5.增加了運行（航班）的可靠性。

一、狀態趨勢監控簡介

1.什么是發動機狀態趨勢監控。

發動機狀態趨勢監控就是定期地對發動機進行性能檢查，記錄發動機儀表讀數，例如扭矩TQ，螺旋槳轉數NP，渦輪間溫度ITT，壓氣機的渦輪轉數Ng 和燃油流量Wf 等參數，并根據壓力高度HP，環境溫度OAT 和指示空速進行校正，然后與發動機數學模型（發動機的基準線參數值）的參數比較，比較的結果產生一組ITT、NG、Wf 偏差數值。當一臺新的發動機或剛剛做過熱檢（熱部件檢查）或最近翻修過的發動機投入使用時，將這些偏差繪入曲線中，形成發動機的基準線，隨著更多點的繪入，就建立起發動機的狀態趨勢曲線。

在發動機使用過程中，只要發動機不出現性能衰減，這些趨勢線將保持穩定，一旦發動機出現性能衰減，趨勢線將漸漸出現偏移。對偏移數值進行準確的分析，使得用戶采取相應校正維護工作，從而延長發動機的使用壽命，使用戶獲得實際利益。

將實際獲得值與發動機基準線參數值（相對標準值）相減，得一組差值，這些差值就是監控趨勢線所需的差值。

Ng=實際Ng 值-相對標準Ng 值

△ITT=實際ITT 值-相對標準ITT 值△Wf=實際Wf 值-相對標準Wf 值

2、如何做狀態監控

收集數據，計算數值，曲線的繪制，結果分析。

二、發動機性能檢查

1.發動機性能檢查概述。

在不超過扭矩和渦輪間溫度限制的前提允許在寬的環境溫度下驗證發動機的狀態。發動機在一定的環境條件下，進行性能試車檢查發動機的參數ITT，Wf，Ng，根據外界不同的大氣條件，在發動機功率TQ（按曲線查得標準值）和螺旋槳NP＝1700Rpm（PT6A-65B 發動機）、1900（PT6A-135A 發動機）、2120（PT6A-27 發動機）恒定的條件下，建立發動機的基準線（數學模型）或性能檢查曲線。

一般在如下情況下進行性能試車：發動機安裝之后，熱部件的檢查前和后，有規律的定期檢查。

2.發動機性能檢查的程序。

發動機性能檢查可在地面開車或巡航飛行進行檢查。（1）飛機應迎風停放（如不迎風，則尾氣進到發動機里，影起發動機參數的波動），不使用慣性分離器；（2）確定大氣溫度和壓力高度，確定目標扭矩；（3）起動發動機，如在地面慢車則至少平穩5分鐘，發電機和P3 引氣必須斷開；（4）增加功率直到特定的螺旋槳轉速和目標扭矩已達到，等待發動機和儀表的數值穩定。（5）記錄發動機實際的ITT、Ng 和Wf 的值。（6）建立發動機的基準線（數學模型）或性能檢查曲線。（7）如偏離圖表的數值，應分析發動機參數，排除故障。簡單分析：由于壓氣機問題引起的故障進氣濾網損壞，壓氣機第一級葉片損壞，壓氣機臟，放氣活門常開，慣性分離器在旁通位等。在恒定扭矩的情況下，ITT、Wf、Ng 總是表現不正常的升高。（屬于冷段問題）如壓氣機渦輪葉片間隙大、葉片腐蝕、葉片過燒，在恒定扭矩的情況下，ITT、Wf 總是表現不正常的升高，Ng 保持不變或下降。（屬于熱段問題）

三、發動機狀態監控程序

1.收集數據。

因為用于計算差值的發動機數學模型是建立在巡航狀態的，因此為保證所收集數據的準確性，必須保證發動機處于巡航狀態并穩定3-5 分鐘后開始記錄參數，同時每次收集數據時，發動機的狀態例如電氣負載好引氣等必須一致。發動機穩定后，為減少誤差，按合理的順序，即先記錄一臺發動機參數，然后記錄環境參數，然后記錄另一臺發動機參數。

2.計算差值。

為了減少計算的復雜性，可以將固定的公式編成程序輸入到計算機內，只要把收集的數據輸入到計算機之內，就可以直接得到Ng、ITT、Wf 的差值△Ng、△ITT、△Wf。

3.曲線的繪制。

依計算結果，將△Ng、△ITT、△Wf 繪制到一張連續的圖上，為避免混淆，建議每臺發動機的曲線都是獨立的。

同時為了便于趨勢線的分析，繪制時要記錄下主要的維護工作，作為一般原則，應記錄下列工作：（1）壓氣機的工作：更換燃油調節器；更換有故障的管路；放氣活門的更換、清理或清洗；壓氣機的外物損傷；燃油噴嘴的更換、修理和流量檢查等；壓氣機的清洗。（2）與狀態趨勢監控有關的儀表系統的工作：指示器、傳感器、導線的更換、修理或校準等。（3）熱段的檢查：渦輪清洗；動力段熱檢或更換；動力渦輪導向環級別的更換。（4）渦輪間溫度傳感器系統的工作：T1 配平補償器的更換；T5 導線或T5 熱電偶的更換。

4.結果分析。

曲線繪制完成后，最好在5 天內分析，為了便于分析，首先給出下列定義：（1）基線：就是特定發動機，在已知條件下，巡航狀態下每種參數的參考線，根據此線能檢測到發動機性能的變化。其中已知條件為新發動機、或新翻修的發動機，或熱檢后的發動機在100 飛行小時后的時間里。（2）靜變量：就是某一特定位置，通過差值點的線與基準線的差值。（3）基線的修改：是指最初建立的基線已經不準確，這時要進行基線的修改。

如果進行了下列一項或多項的更改，就應基線的修改：新的或重新校正的儀表；空氣進氣效率的更改；發動機的更換；發動機附件出現故障等。

經驗表明，△ITT 是一個非常重要的變量，它將隨多數性能的變化而變化，在趨勢線是顯示出較重要的趨勢。△Ng 同樣重要，在圖表上表明性能的變化趨勢。△Wf 在圖表上不能表明發動機的性能變化，但沒有這個參數，可能失去一些性能變化的征兆。

一臺性能良好的發動機的趨勢線將是比較平坦的曲線，如果數據開始嚴重偏移，并慢慢地偏離基線，說明發動機的性能開始出現變化，必須采取工作以確定原因并進行校正，重新建立基線。

結語：發動機狀態監控（ECTM）是一個典型的數學計算程序，手動計算或編成計算機程序語言將所收集到的發動機巡航數據進行標準化。為發動機的燃氣發生器狀態提供一種可視的圖表。通過對對圖表的正確分析，對發動機工作原理的正確理解，對發動機所做的維護工作的詳細記錄，當然還有豐富的工作經驗。通過對發動機早期的監測與判斷，可以提高發動機的使用效率，增加運行或者航班的可靠性。

發動機的狀態趨勢監控可以延長熱段檢查時間和提高發動機的使用壽命，并降低用戶的使用費用，隨著科技水平的進步及其在航空領域的發展，在科研人員不懈的努力下，在不久的將來，會有更多先進的狀態監控技術應用于發動機的使用，發動機的狀態監控無論是在軍事領域還是在民用領域的發展前景也會更加廣闊。希望廣大用戶使用狀態趨勢監控來更好地監測和合理地使用發動機，降低成本，提高工作效率。