航空發動機機械故障診斷研究

徐中達 朱元昊 李岱潤

摘要：飛機發動機常見的有活塞發動機、渦輪噴氣式發動機、渦輪螺旋槳式發動機、渦輪風扇式發動機、渦輪軸式發動機等。發動機與輔助動力裝置被合稱為飛機動力裝置。該發動機和輔助動力裝置稱作飛行器發動機組件。航空器，如果電力系統故障，很可能造成災難性災難。

關鍵詞：機械故障診斷;基礎研究;發動機;故障診斷

引 言

經過幾十年的實際應用和發展，機械診斷故障已日趨成熟，它深入到社會生產生活的各個領域中，比如機械、石化等企業的各個部門，所涉范圍非常廣泛。雖然機械故障診斷經過了近幾十年的發展之后，取得了有效的成果，但是，隨著應用的逐漸深入和普遍應用，也漸漸產生了一些問題和不足之處。筆者在本文最先是指明了機械故障診斷的含義，緊接著揭示了機械故障的研究現狀，并對此提出一些實用性建議。

我們大多數飛機都使用活塞式發動機。美國波音系列飛機首先使用了噴氣式發動機，然后將一些飛機轉換為風扇式發動機。發動機一般安裝在機身兩側，有些在機翼，數目從1到4不等。美國生產了一臺波音737、兩臺懸掛在機翼下的發動機和四臺波音747發動機，使得其他發動機在發生故障時正常運行，從而有效地減少了因發動機故障造成的飛行事故。

1 發動機機械故障的分類與特點

電動機的當前故障類型相對復雜，其特性因位置和原因而不同。發動機有強烈的沖擊感和燃油流量增加，但有時發動機有強烈的沖擊感和噪音。此外，發動機的某些故障具有某種相似性。這使得評估飛機發動機機械故障更為困難。通常，飛機發動機故障區分為暫時和永久故障，或突然或反復故障。而且，缺陷調節系統的大多數參數都可以調節。在永久性故障的情況下，必須更換零件，例如，當圓筒頭裂開，飛機“振蕩”，飛行不穩定。飛機發動機故障的詳細分類旨在建立一個系統的飛機系統診斷系統，并提高飛機維修的智能。發動機機械故障的分類使維修人員能夠準確和迅速地探測問題，避免某些飛機事故，提高發動機維修效率。有效的維護和維護可以降低飛機發動機故障的頻率，并有助于檢測和控制發動機故障。

1.1歸納分析機械故障環節薄弱

針對機械設備故障的機理方面， 距今為止此項目的研究仍然存在著很明顯的問題，具體來講， 機械的故障機理分析原理在于以理論知識、實驗結果作為基礎數據，從理論知識中歸納運行機理和分析機械發生故障的規律。基本操作步驟如下：總結將需要用來作為分析對象的機械設備的多方面特征，并以此來建立一個數據模型，然后通過這個來進行仿真性質的研究，從而來獲取類似的特征，“實驗是檢驗真理的唯一標準”，因此之后再通過實踐的檢驗來對數據模型進行改造，找出最為符合的特征。根據調查分析，由于專業人才欠缺，目前這類情況的研究在多個方面都存在很大的不足，比如，針對大型、超大型的機械設備，分析其故障機理是需要足夠的數據作為依據，而數據模型的建立相對來講，要更為復雜困難。

2 發動機機械故障的診斷

2.1發動機常見機械故障分析

發動機常見機械故障：發動機故障、液壓故障、油箱故障、金屬疲勞故障。發動機故障時，飛機失去飛行功率，這是非常危險的。解決辦法是關閉故障的發動機和在著陸時，當發生液壓故障時，飛機失去控制，與發動機一樣危險。油箱故障率低，火災時飛機爆炸的風險高，事故的后果難以控制。在現代飛機上安裝燃料以防止此類事故并取得良好的效果。金屬疲勞是飛機發動機最常見的機械故障，而機械故障往往伴隨著發動機的異常振動。主要原因是發動機部件的老化和疲勞，還有一些發動機內部部件由于磨損等問題而損壞或損壞的情況。燃料流量沒有發生很大變化，發動機的旋轉速度相對穩定，發動機常常以頻率異常、斷裂噪聲或金屬沖擊的方式運行。為了便于檢測偶然停車場。為了診斷發動機的機械故障，首先需要收集、比較、分析和處理有關飛機飛行的信息，以便得出最后結論。

2.2發動機機械事故診斷的原則

發動機機械故障的復雜原因，復雜的診斷過程，緊急情況，飛機發動機故障的特征，研究飛機發動機故障診斷原則的優化，能夠有效地提高飛機發動機故障目標的準確性和效率。首先，操作原則。負責飛機發動機維修的每一位工作人員都必須明確規定其責任。了解郵局系統的意圖并嚴格遵守規則和條例。例如，獅子航空公司墜毀的波音737-8max報告了幾次事故前飛行中的速度和高度異常，但沒有引起注意。更先進的探測器，檢查員能夠嚴格按照規定行事。即使發動機沒有問題，也可以意識到飛機的異常情況，即使不能完全避免飛行故障。至少可以制定相對的應急計劃，從而在發生故障時提供更大的安全性。許多機械故障無法直接檢測到。完全依賴飛行數據來診斷故障使得飛行員的飛行極其危險。同步診斷檢測出飛機可能的安全風險，并排除事故前的故障。飛機機械故障的一般診斷周期為一周，即每七天。飛機引擎必須被診斷，以便能夠迅速和準確地運行，包括油氣監視、振動監視、噪聲監視等。第三，在空中速度異常的情況下逐案診斷的原則。在汽油消耗、發動機振動和飛行中發動機異常的情況下，維修人員必須及時檢查和維修發動機，發現異常，避免嚴重的發動機故障。速度正在下降，而且有一種“震動”現象，必須迅速診斷飛機的故障，首先是發動機點火系統故障、部件故障等，以便確定發動機故障的原因，并在起飛前確保發動機的良好狀態。

2.3航空發動機機械故障診斷方法

常見的發動機故障診斷方法有數據分析法、模糊故障診斷法、人工智能診斷法等，在發動機故障診斷時，應該按照“數據采集-數據處理-故障診斷”的流程進行。例如，模糊故障診斷法，這一診斷方法具有較高的準確性，能夠發現發動機的潛在故障。診斷之初，先對飛機的飛行數據進行收集整理，將采集到的數據與故障數據進行對比。再利用模糊數學原理對故障發生的可能性進行預測，進而確保發動機運行的安全性、穩定性。

3 結語

綜上所述，機械診斷作為一門新興的學科，其特點體現在將理論研究與實踐工作有機地結合到一起，機械故障診斷技術能夠對設備進行監測。隨著研究工作的開展以及技術不斷成熟，診斷技術應用于生產實踐，發揮的作用將會更加的明顯，從而使企業經濟效益得到保障。

隨著航天業的發展，航空發動機機械故障的診斷將繼續向著智能化趨勢發展，但在任何時候，人在發動機診斷環節中的重要性都是不容忽視的。現代航空發動機機械故障的診斷，不僅要重視現代科技的應用，更要重視維修人員崗位工作能力的培養，維修、保養經驗的積累，在任何時候都要以人的思想為指引，以現代化的診斷方式為輔助，準確、快速的確定發動機的運行狀態，卻被每架飛機的飛行的安全、可靠。

參考文獻：

[1] 雷亞國，賈峰，孔德同等，大數據下機械智能故障診斷的機遇與挑戰[J]，機械工程學報，2018（05）：94-104.