民用航空發動機遠程監控系統運用實例

朱劍

摘要： 民用航空發動機遠程監控是進行發動機性能管理的重要手段，在機隊管理和發動機故障診斷方面發揮著關鍵作用。隨著監控方法的不斷優化，遠程監控系統的作用會越來越凸顯。

Abstract： Civil aviation engine remote monitoring is an important means for engine performance management， which plays a key role in fleet management and engine fault diagnosis. With the constant optimization of monitoring method， the role of the remote monitoring system will be more and more highlighted.

關鍵詞： 民用航空發動機；遠程監控系統；機隊管理；故障診斷

Key words： civil aviation engine；remote monitoring system；fleet management；fault diagnosis

中圖分類號：X924.3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）28-0054-02

0 引言

現代民用航空發動機普遍采用遠程監控系統用于發動機健康管理和故障分析。遠程監控系統通過機載ACARS系統（飛機通信尋址和報告系統）將飛行數據自動地傳送到地面站，隨后地面站將數據傳送給航空公司或發動機廠商數據處理中心進行分析和處理。遠程監控系統具有實時性的特點，飛機起飛后30分鐘內監控人員即可獲得發動機參數。

1 發動機遠程監控系統在發動機機隊管理方面的作用實例

1.1 發動機遠程監控系統在發動機健康管理方面作用突出，隨著民航事業的發展，航空公司機隊規模逐步擴大。對于幾十甚至上百架規模的機隊，監控人員每天獲得的發動機監控數據量非常龐大，單純依靠盯每臺發動機的參數趨勢，耗時太長、效率低，這個時候，就需要使用遠程監控系統的QUERY（排隊）功能，對發動機主要參數進行排序處理，進行排序發動機的主要參數應包括發動機起飛EGT裕度、發動機巡航滑油壓力、發動機振動值等。監控人員應重點關注排序后數據最大和最小兩端的發動機參數是否有超限或不正常的參數漂移。如對發動機振動值進行排隊，并選取與整個發動機振動值關聯度最大的風扇段振動值進行排序，能夠快速找出振動值最大的發動機1（如表1），這時監控人員就能快速判斷出需配平的發動機進行配平，從而降低機隊振動最高發動機的振動值，經常對發動機機隊的振動值進行“消峰”處理可保證機隊發動機振動值保持比較低的水平，對在翼發動機使用壽命的延長有很大的作用。又如通過對發動機巡航滑油壓力的排隊，可以快速地甄別出機隊發動機滑油油路堵塞和滑油泵的性能異常的事件，往往可以在機組報告故障前介入排故工作。

1.2 發動機遠程監控系統在發動機起飛性能監控方面發揮著重要作用，發動機起飛溫度是發動機性能的重要指標，當夏季氣溫高或發動機老化性能衰退時，發動機起飛排溫將顯著升高，防止發動機超溫是一項重要的監控工作。以B737-NG機隊的CFM56-7B發動機為例，通常發動機排溫與大氣溫度、起飛海拔高度及減推力比率有表2關系。

例如：從監控系統數據中得到某一臺發動機起飛時數據：外界溫度20℃，海拔1150英尺、全推力起飛溫度900℃，其對應的EGTM為10℃。則可推算外界溫度升高至30℃時，其余外界條件不變時 EGT（predicted）=900+3*（30-20）=930℃。

如圖1所示的發動機性能曲線AB，該發動機性能已有所衰減，如果繼續衰減到最上部那條虛線，這時使用全推力起飛將不能保證在外界氣溫達到FRT溫度前，發動機起飛排溫在EGT紅線之內。

所以為防止發動機超溫，要注意：

①每日首個航班，冷發起飛EGT裕度比熱發低，性能差的發動機更易超溫，建議增加15分鐘左右的發動機暖車時間。②對性能差的發動機，建議機組在運行條件允許時，采用輸入假設高氣溫的方式進行減推力起飛。減推力起飛對降低起飛EGT作用非常顯著。③水洗發動機，也能獲得一定的發動機性能恢復。

2 運用發動機遠程監控系統進行發動機故障診斷實例

2.1 監控人員發現某雙發飛機的兩臺發動機燃油消耗率上升，最高至增加4.5%FF，同時核心轉速N2下降1%左右?？紤]兩臺發動機的共用總溫信號TAT參與執行VBV活門開度、高、低壓渦輪間隙控制，這些部件控制不準確，將導致發動機效率下降。監控人員決定更換TAT傳感器，從圖2可看出更換TAT傳感器后燃油消耗回歸至正常水平。

2.2 監控人員發現某臺發動機的DELTA EGT大幅上升，說明發動機性能快速下降了。在排除傳感器故障的可能性后，決定對發動機進行全面內窺，結果發現高壓渦輪葉片頂部的罩環板脫落了一片，附近罩環板也有脫落的可能。燃氣從高壓渦輪葉片頂部滲漏導致發動機效率大幅降低。最后更換了該發動機，防止了發動機的進一步損傷和不安全事件發生。

現代民航發動機的使用壽命很長，經統計首次翻修前的在翼使用時間超過2萬飛行小時，跨度超過8年。在這期間要保障發動機正常運行必須進行有效的狀態監控。

民航發動機性能監控系統的核心工作在于及時發現和修正不正常的發動機參數漂移，保障發動機正常工作。發動機性能監控與發動機內窺檢查、滑油系統磁堵檢查是防止航空發動機空中停車三大重要手段。隨著監控方法的不斷優化，它提供的信息也會越來越及時和準確，遠程監控的重要作用進一步凸顯。

參考文獻：

[1]GE Aviation Engine Condition Monitoring.2010年7月.

[2]單曉明，宋云峰，黃金泉，仇小杰，魯峰.基于神經網絡和模糊邏輯的航空發動機狀態監視[J].航空動力學報，2009（10）.

[3]朱大明，朱之麗，唐海龍.發動機試車氣路故障診斷系統的設計與應用[J].航空動力學報，2009（12）.endprint

摘要： 民用航空發動機遠程監控是進行發動機性能管理的重要手段，在機隊管理和發動機故障診斷方面發揮著關鍵作用。隨著監控方法的不斷優化，遠程監控系統的作用會越來越凸顯。

Abstract： Civil aviation engine remote monitoring is an important means for engine performance management， which plays a key role in fleet management and engine fault diagnosis. With the constant optimization of monitoring method， the role of the remote monitoring system will be more and more highlighted.

關鍵詞： 民用航空發動機；遠程監控系統；機隊管理；故障診斷

Key words： civil aviation engine；remote monitoring system；fleet management；fault diagnosis

中圖分類號：X924.3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）28-0054-02

0 引言

現代民用航空發動機普遍采用遠程監控系統用于發動機健康管理和故障分析。遠程監控系統通過機載ACARS系統（飛機通信尋址和報告系統）將飛行數據自動地傳送到地面站，隨后地面站將數據傳送給航空公司或發動機廠商數據處理中心進行分析和處理。遠程監控系統具有實時性的特點，飛機起飛后30分鐘內監控人員即可獲得發動機參數。

1 發動機遠程監控系統在發動機機隊管理方面的作用實例

1.1 發動機遠程監控系統在發動機健康管理方面作用突出，隨著民航事業的發展，航空公司機隊規模逐步擴大。對于幾十甚至上百架規模的機隊，監控人員每天獲得的發動機監控數據量非常龐大，單純依靠盯每臺發動機的參數趨勢，耗時太長、效率低，這個時候，就需要使用遠程監控系統的QUERY（排隊）功能，對發動機主要參數進行排序處理，進行排序發動機的主要參數應包括發動機起飛EGT裕度、發動機巡航滑油壓力、發動機振動值等。監控人員應重點關注排序后數據最大和最小兩端的發動機參數是否有超限或不正常的參數漂移。如對發動機振動值進行排隊，并選取與整個發動機振動值關聯度最大的風扇段振動值進行排序，能夠快速找出振動值最大的發動機1（如表1），這時監控人員就能快速判斷出需配平的發動機進行配平，從而降低機隊振動最高發動機的振動值，經常對發動機機隊的振動值進行“消峰”處理可保證機隊發動機振動值保持比較低的水平，對在翼發動機使用壽命的延長有很大的作用。又如通過對發動機巡航滑油壓力的排隊，可以快速地甄別出機隊發動機滑油油路堵塞和滑油泵的性能異常的事件，往往可以在機組報告故障前介入排故工作。

1.2 發動機遠程監控系統在發動機起飛性能監控方面發揮著重要作用，發動機起飛溫度是發動機性能的重要指標，當夏季氣溫高或發動機老化性能衰退時，發動機起飛排溫將顯著升高，防止發動機超溫是一項重要的監控工作。以B737-NG機隊的CFM56-7B發動機為例，通常發動機排溫與大氣溫度、起飛海拔高度及減推力比率有表2關系。

例如：從監控系統數據中得到某一臺發動機起飛時數據：外界溫度20℃，海拔1150英尺、全推力起飛溫度900℃，其對應的EGTM為10℃。則可推算外界溫度升高至30℃時，其余外界條件不變時 EGT（predicted）=900+3*（30-20）=930℃。

如圖1所示的發動機性能曲線AB，該發動機性能已有所衰減，如果繼續衰減到最上部那條虛線，這時使用全推力起飛將不能保證在外界氣溫達到FRT溫度前，發動機起飛排溫在EGT紅線之內。

所以為防止發動機超溫，要注意：

①每日首個航班，冷發起飛EGT裕度比熱發低，性能差的發動機更易超溫，建議增加15分鐘左右的發動機暖車時間。②對性能差的發動機，建議機組在運行條件允許時，采用輸入假設高氣溫的方式進行減推力起飛。減推力起飛對降低起飛EGT作用非常顯著。③水洗發動機，也能獲得一定的發動機性能恢復。

2 運用發動機遠程監控系統進行發動機故障診斷實例

2.1 監控人員發現某雙發飛機的兩臺發動機燃油消耗率上升，最高至增加4.5%FF，同時核心轉速N2下降1%左右?？紤]兩臺發動機的共用總溫信號TAT參與執行VBV活門開度、高、低壓渦輪間隙控制，這些部件控制不準確，將導致發動機效率下降。監控人員決定更換TAT傳感器，從圖2可看出更換TAT傳感器后燃油消耗回歸至正常水平。

2.2 監控人員發現某臺發動機的DELTA EGT大幅上升，說明發動機性能快速下降了。在排除傳感器故障的可能性后，決定對發動機進行全面內窺，結果發現高壓渦輪葉片頂部的罩環板脫落了一片，附近罩環板也有脫落的可能。燃氣從高壓渦輪葉片頂部滲漏導致發動機效率大幅降低。最后更換了該發動機，防止了發動機的進一步損傷和不安全事件發生。

現代民航發動機的使用壽命很長，經統計首次翻修前的在翼使用時間超過2萬飛行小時，跨度超過8年。在這期間要保障發動機正常運行必須進行有效的狀態監控。

民航發動機性能監控系統的核心工作在于及時發現和修正不正常的發動機參數漂移，保障發動機正常工作。發動機性能監控與發動機內窺檢查、滑油系統磁堵檢查是防止航空發動機空中停車三大重要手段。隨著監控方法的不斷優化，它提供的信息也會越來越及時和準確，遠程監控的重要作用進一步凸顯。

參考文獻：

[1]GE Aviation Engine Condition Monitoring.2010年7月.

[2]單曉明，宋云峰，黃金泉，仇小杰，魯峰.基于神經網絡和模糊邏輯的航空發動機狀態監視[J].航空動力學報，2009（10）.

[3]朱大明，朱之麗，唐海龍.發動機試車氣路故障診斷系統的設計與應用[J].航空動力學報，2009（12）.endprint

摘要： 民用航空發動機遠程監控是進行發動機性能管理的重要手段，在機隊管理和發動機故障診斷方面發揮著關鍵作用。隨著監控方法的不斷優化，遠程監控系統的作用會越來越凸顯。

Abstract： Civil aviation engine remote monitoring is an important means for engine performance management， which plays a key role in fleet management and engine fault diagnosis. With the constant optimization of monitoring method， the role of the remote monitoring system will be more and more highlighted.

關鍵詞： 民用航空發動機；遠程監控系統；機隊管理；故障診斷

Key words： civil aviation engine；remote monitoring system；fleet management；fault diagnosis

中圖分類號：X924.3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）28-0054-02

0 引言

現代民用航空發動機普遍采用遠程監控系統用于發動機健康管理和故障分析。遠程監控系統通過機載ACARS系統（飛機通信尋址和報告系統）將飛行數據自動地傳送到地面站，隨后地面站將數據傳送給航空公司或發動機廠商數據處理中心進行分析和處理。遠程監控系統具有實時性的特點，飛機起飛后30分鐘內監控人員即可獲得發動機參數。

1 發動機遠程監控系統在發動機機隊管理方面的作用實例

1.1 發動機遠程監控系統在發動機健康管理方面作用突出，隨著民航事業的發展，航空公司機隊規模逐步擴大。對于幾十甚至上百架規模的機隊，監控人員每天獲得的發動機監控數據量非常龐大，單純依靠盯每臺發動機的參數趨勢，耗時太長、效率低，這個時候，就需要使用遠程監控系統的QUERY（排隊）功能，對發動機主要參數進行排序處理，進行排序發動機的主要參數應包括發動機起飛EGT裕度、發動機巡航滑油壓力、發動機振動值等。監控人員應重點關注排序后數據最大和最小兩端的發動機參數是否有超限或不正常的參數漂移。如對發動機振動值進行排隊，并選取與整個發動機振動值關聯度最大的風扇段振動值進行排序，能夠快速找出振動值最大的發動機1（如表1），這時監控人員就能快速判斷出需配平的發動機進行配平，從而降低機隊振動最高發動機的振動值，經常對發動機機隊的振動值進行“消峰”處理可保證機隊發動機振動值保持比較低的水平，對在翼發動機使用壽命的延長有很大的作用。又如通過對發動機巡航滑油壓力的排隊，可以快速地甄別出機隊發動機滑油油路堵塞和滑油泵的性能異常的事件，往往可以在機組報告故障前介入排故工作。

1.2 發動機遠程監控系統在發動機起飛性能監控方面發揮著重要作用，發動機起飛溫度是發動機性能的重要指標，當夏季氣溫高或發動機老化性能衰退時，發動機起飛排溫將顯著升高，防止發動機超溫是一項重要的監控工作。以B737-NG機隊的CFM56-7B發動機為例，通常發動機排溫與大氣溫度、起飛海拔高度及減推力比率有表2關系。

例如：從監控系統數據中得到某一臺發動機起飛時數據：外界溫度20℃，海拔1150英尺、全推力起飛溫度900℃，其對應的EGTM為10℃。則可推算外界溫度升高至30℃時，其余外界條件不變時 EGT（predicted）=900+3*（30-20）=930℃。

如圖1所示的發動機性能曲線AB，該發動機性能已有所衰減，如果繼續衰減到最上部那條虛線，這時使用全推力起飛將不能保證在外界氣溫達到FRT溫度前，發動機起飛排溫在EGT紅線之內。

所以為防止發動機超溫，要注意：

①每日首個航班，冷發起飛EGT裕度比熱發低，性能差的發動機更易超溫，建議增加15分鐘左右的發動機暖車時間。②對性能差的發動機，建議機組在運行條件允許時，采用輸入假設高氣溫的方式進行減推力起飛。減推力起飛對降低起飛EGT作用非常顯著。③水洗發動機，也能獲得一定的發動機性能恢復。

2 運用發動機遠程監控系統進行發動機故障診斷實例

2.1 監控人員發現某雙發飛機的兩臺發動機燃油消耗率上升，最高至增加4.5%FF，同時核心轉速N2下降1%左右。考慮兩臺發動機的共用總溫信號TAT參與執行VBV活門開度、高、低壓渦輪間隙控制，這些部件控制不準確，將導致發動機效率下降。監控人員決定更換TAT傳感器，從圖2可看出更換TAT傳感器后燃油消耗回歸至正常水平。

2.2 監控人員發現某臺發動機的DELTA EGT大幅上升，說明發動機性能快速下降了。在排除傳感器故障的可能性后，決定對發動機進行全面內窺，結果發現高壓渦輪葉片頂部的罩環板脫落了一片，附近罩環板也有脫落的可能。燃氣從高壓渦輪葉片頂部滲漏導致發動機效率大幅降低。最后更換了該發動機，防止了發動機的進一步損傷和不安全事件發生。

現代民航發動機的使用壽命很長，經統計首次翻修前的在翼使用時間超過2萬飛行小時，跨度超過8年。在這期間要保障發動機正常運行必須進行有效的狀態監控。

民航發動機性能監控系統的核心工作在于及時發現和修正不正常的發動機參數漂移，保障發動機正常工作。發動機性能監控與發動機內窺檢查、滑油系統磁堵檢查是防止航空發動機空中停車三大重要手段。隨著監控方法的不斷優化，它提供的信息也會越來越及時和準確，遠程監控的重要作用進一步凸顯。

參考文獻：

[1]GE Aviation Engine Condition Monitoring.2010年7月.

[2]單曉明，宋云峰，黃金泉，仇小杰，魯峰.基于神經網絡和模糊邏輯的航空發動機狀態監視[J].航空動力學報，2009（10）.

[3]朱大明，朱之麗，唐海龍.發動機試車氣路故障診斷系統的設計與應用[J].航空動力學報，2009（12）.endprint