航空發(fā)動機故障診斷技術現(xiàn)狀和發(fā)展分析

代慶杰 袁飛

摘 要：航空發(fā)動機故障診斷工作的開展，關系到航空設備運行的安全性與可靠性，經(jīng)現(xiàn)代化技術手段的綜合應用，能在此方面給予大力支持，由專業(yè)化技術隊伍規(guī)范操作，在實踐中掌握易發(fā)生的故障問題及影響因素，通過技術手段有效處理，避免航空發(fā)動機故障問題持續(xù)發(fā)生。在此基礎上，為航空設備安全運行提供良好的基礎保障，顯著提高發(fā)動機故障診斷準確度。

關鍵詞：航空;發(fā)動機故障;診斷技術

引言：

基于新形勢發(fā)展背景下，我國在自主航空設備研發(fā)領域中取得了良好成就，主要是借助科技的力量改變發(fā)展現(xiàn)狀，積極開展航空發(fā)動機故障診斷及治理工作，直接關系到航空設備的綜合性能。針對目前航空發(fā)動機故障診斷技術的應用實況探究，主要的技術手段包括油液分析診斷技術、信號處理診斷技術、IMOS-ELM診斷技術、解析模型診斷技術等，均能為我國航空事業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展提供有利條件。

一、航空發(fā)動機故障診斷技術現(xiàn)狀分析

（一）油液分析診斷技術

油液分析診斷技術在航空發(fā)動機磨損故障方面發(fā)揮著重要作用，能準確判斷出航空發(fā)動機油液攜帶設備運行狀況，在診斷中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，工作重心始終落實在實踐中，有針對性地提出解決方案與措施，最終達到預防性維護目的。同時，油液分析診斷技術應用中還涉及到鐵譜分析技術、光譜分析技術[1]。

鐵譜分析技術：是在高梯度磁場作用下對航空發(fā)動機中的油樣進行采集，并把磨損顆粒與油樣分離，在普片上按照大小、磨損程度、數(shù)量、形狀等方式有效排列，進一步分析出航空設備的運轉(zhuǎn)情況。

光譜分析技術：工作原理是探究物質(zhì)自身性質(zhì)、物質(zhì)吸收能等條件，測定物質(zhì)發(fā)射及吸收光譜的波長、強度，掌握物質(zhì)元素含量、成分的變化情況，經(jīng)準確判斷后提出相應的解決方案，也能保證航空設備運行安全性。

（二）信號處理診斷技術

首先，探析航空發(fā)動機控制系統(tǒng)的運行實況，借助信號處理診斷技術，掌握具體的頻率、相位、幅值等與故障源的關系，常用方法包括三點：

第一，小波變換診斷方法。強調(diào)對信號小波的變換，與時頻分析法綜合運用，變換處理后其奇異點成為系統(tǒng)故障點的分析依據(jù)，能在故障診斷的過程中就了解航空發(fā)動機是否存在故障問題，并對故障位置精準定位。

第二，主元分析法。強調(diào)航空設備在飛行狀態(tài)下，通過對各項信息數(shù)據(jù)的搜集與整理，在主元分析法的合理應用下，通過主元模型對正常數(shù)據(jù)探析，了解模型信號與實測信號間的關系，為故障診斷提供相應的參考依據(jù)[2]。

第三，δ算子診斷分析法。以δ算子空間為主，關于最小M乘正交投影向量集的處理，推導出格形濾波器，并建立故障檢測系統(tǒng)，在故障診斷中掌握描述性預測誤差向量元素關系，在航空發(fā)動機故障敏感度診斷中發(fā)揮著重要作用。

（三）I MOS-ELM診斷技術

運用MOS-ELM算法推算航空設備內(nèi)部計算機網(wǎng)絡故障矩陣，符合航空發(fā)動機故障診斷要求。結(jié)合目前我國在此方面取得的成效探究，I MOS-ELM診斷技術應用效果較突出，主要是因傳感器對航空設備的控制系統(tǒng)穩(wěn)定運行有一定影響，在處理時要不斷地完善與改進，關系到航空設備運行綜合性能。

與其他故障診斷技術對比分析，I MOS-ELM診斷技術最突出的優(yōu)勢就是診斷結(jié)果的準確性較高、修正性較高，也可在實際應用的過程中對航空設備傳感器故障合理診斷，不受系統(tǒng)元件類別因素的干擾，保證故障診斷準確性。

（四）解析模型診斷技術

關于航空發(fā)動機的模型表達信息、可信信息驗證會應用到解析模型診斷技術，配合等價空間評估法、參數(shù)評估法、狀態(tài)評估法保證實踐工作質(zhì)量。

等價空間評估法：主要信息依據(jù)是航空發(fā)動機系統(tǒng)實際測量值、模型值，確保兩項數(shù)據(jù)的一致性，是實現(xiàn)故障分離的主要條件之一。

例如：關于航空發(fā)動機磨損故障檢測，重要的信息依據(jù)是發(fā)動機原始數(shù)據(jù)，通過計算機技術的應用，能構建相應的系統(tǒng)模型，對系統(tǒng)實際輸出、輸入的磨損值反復檢測，最終精準確定磨損點的具體位置，與非線性模型修改方式綜合應用，高效率、高質(zhì)量地完成特定故障分離與修正工作。

參數(shù)評估法：考慮航空發(fā)動機在不同狀態(tài)下其參數(shù)會發(fā)生相應的變化，還需對其特征、規(guī)律等內(nèi)容細致分析，也成為航空發(fā)動機故障診斷的重要依據(jù)。參數(shù)評估方法的應用是建立數(shù)學模型，信息數(shù)據(jù)是故障與參數(shù)，為統(tǒng)計學決策處理也提供基礎條件，精準分析航空發(fā)動機故障點[3]。

狀態(tài)評估法：簡單的說就是根據(jù)航空發(fā)動機的實際狀態(tài)進行準確性地診斷與評估，此環(huán)節(jié)中也會產(chǎn)生相應的信息數(shù)據(jù)，均需完整、準確地記錄，根據(jù)殘差序列矛盾點構成模型序列，應用狀態(tài)評估法進一步預估航空發(fā)動機的故障問題，也為實踐檢測工作開展提供有利條件，始終強調(diào)航空發(fā)動機的穩(wěn)定性。

二、航空發(fā)動機故障診斷技術發(fā)展趨勢

（一）與激光測試技術充分融合

當前，在我國工業(yè)領域、醫(yī)療領域中均加大了激光技術應用力度，主要是此項技術優(yōu)勢與特點，能最大化地滿足各領域的創(chuàng)新需求。同時，在航空發(fā)動機故障診斷中也逐漸應用，主要作用是在旋轉(zhuǎn)機械中掌握轉(zhuǎn)子不對中、不平衡等測量工作成效，并把應用中所產(chǎn)生的信息數(shù)據(jù)詳細記錄，為故障診斷與處理提供重要的參考依據(jù)。

（二）依據(jù)非線性特征準確診斷

從航空設備故障處理角度分析，為在根本上解決常規(guī)問題，還需先做好故障診斷工作，能保證各項信息數(shù)據(jù)精準、完整，精準確定具體的故障位置，再通過非線性特征準確診斷，掌握旋轉(zhuǎn)機械轉(zhuǎn)子在不平衡外力的作用下會產(chǎn)生非線性振動，解決以往幾何方法中的不足與缺陷，也是該領域創(chuàng)新發(fā)展的核心內(nèi)容之一。再加上技術人員在此方面的重點探析與創(chuàng)新，航空發(fā)動機故障診斷技術手段也向多樣化方向發(fā)展，最大化地滿足航空事業(yè)創(chuàng)新發(fā)展需求。

（三）提升多元傳感技術水平

多元傳感技術水平提升，是對航空發(fā)動機各種狀態(tài)下的運行情況進行多角度、全方位地檢測，各項措施與方法的制定，均有重要的參考依據(jù)，為設備維護、性能提升等均提供便捷條件，并降低實踐工作難度[4]。尤其是在航空發(fā)動機故障診斷時，可以根據(jù)監(jiān)測位置及數(shù)量，設置相應數(shù)量的傳感器，由專業(yè)化的技術人員對各項監(jiān)測數(shù)據(jù)細致分析，解決常規(guī)問題的同時，還能創(chuàng)新更多的技術手段。

結(jié)語：

結(jié)合上述內(nèi)容分析，可掌握航空發(fā)動機故障診斷技術類別，主要包括油液分析診斷技術、信號處理診斷技術、I MOS-ELM診斷技術、解析模型診斷技術等，不同的技術手段在實際應用的過程中還有相應的配合方法，目的是能保證各項技術手段合理化應用，并在各項工作環(huán)節(jié)中強調(diào)數(shù)據(jù)完整性、準確性，為航空設備的安全運行提供良好的基礎保障。從長遠化發(fā)展角度探析，航空發(fā)動機故障診斷技術在創(chuàng)新發(fā)展中還需與激光測試技術充分融合，并依據(jù)非線性特征準確診斷，顯著提升多元傳感技術水平，為我國航空事業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展帶來積極影響。

參考文獻：

[1]陳清陽.航空發(fā)動機整機振動故障及其處理技術[J].河南科技，2020，32（20）：54-56.

[2]高強，葛向東，路陽等.航空發(fā)動機盤腔積油振動故障分析[J].燃氣渦輪試驗與研究，2020，33（03）：37-41.

[3]闞德臣.航空發(fā)動機故障診斷方法及測試流程分析[J].內(nèi)燃機與配件，2019，48（11）：154-155.

[4]陳禮順，程禮，張晗等.航空發(fā)動機錐齒輪故障診斷技術研究[J].航空精密制造技術，2019，55（01）：41-45.FEB5486E-3A9C-46F9-B869-6A3B701552D6