王小三

摘要：隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，直升機技術(shù)的不斷發(fā)展，其在軍用和民用領(lǐng)域的作用日益增強，與此同時直升機在運行過程中的傳動系統(tǒng)故障診斷和管理也逐漸成為社會各界關(guān)注的焦點問題，本文將從診斷研究和管理系統(tǒng)設(shè)計的角度出發(fā)，結(jié)合直升機傳動系統(tǒng)的故障實際，對直升機傳動系統(tǒng)故障及管理系統(tǒng)設(shè)計進行簡要的分析。

關(guān)鍵詞：直升機；傳動系統(tǒng)；故障診斷及管理系統(tǒng)設(shè)計

前言

直升機作為一種特殊形式的飛行器，其在運行過程中的傳動系統(tǒng)作用重大，一旦傳動系統(tǒng)發(fā)生故障直升機就有墜毀的風(fēng)險，所以在直升機發(fā)展的歷程中傳動系統(tǒng)的安全性和傳動系統(tǒng)故障診斷一直是其研究領(lǐng)域的主要研究方向，在直升機在社會經(jīng)濟生活中應(yīng)用日益廣泛的今天，對其傳動系統(tǒng)故障診斷及管理系統(tǒng)設(shè)計進行研究具有鮮明的現(xiàn)實意義。

1.直升機傳動系統(tǒng)故障診斷

1.1傳動軸故障診斷

在直升機的運行活動中傳動軸是將發(fā)動機動力傳送到旋翼的傳動機構(gòu)，其自身的運行狀態(tài)對直升機傳動系統(tǒng)和整個直升機的運行狀態(tài)都會產(chǎn)生影響，傳動軸在運行中可能會產(chǎn)生的故障主要有三種，分別是傳動軸的不平衡、不對中、與靜止件摩擦，對直升機傳動軸的故障判斷主要通過直升機靜止?fàn)顟B(tài)下傳動軸的運行狀態(tài)來判斷，主要有兩個判斷指標(biāo)分別是時域和頻域[1]。

對傳動軸不平衡故障的診斷。通過計算傳動軸在固定時間內(nèi)的轉(zhuǎn)動頻率和轉(zhuǎn)動時震動的頻率進行計算來診斷，存在故障的表現(xiàn)為固定轉(zhuǎn)速的傳動軸震動與震動標(biāo)準(zhǔn)差距大，震動隨轉(zhuǎn)速變化明顯、傳動軸轉(zhuǎn)動軌跡為橢圓。

對傳動軸不對中故障的診斷。存在故障的表現(xiàn)為傳動軸處于中檔轉(zhuǎn)速時震動最大，在低轉(zhuǎn)速和高轉(zhuǎn)速時震動隨轉(zhuǎn)速的變化明顯，傳動軸的轉(zhuǎn)動軌跡為雙橢圓。

傳動軸與靜止件摩擦故障的診斷。在一定時間內(nèi)傳動軸的轉(zhuǎn)動速度相較于發(fā)動機功率有差異，軸心軌跡較為散亂[2]。

1.2滾動軸承故障診斷

當(dāng)滾動軸承出現(xiàn)局部損傷時，其在運行中因為承受旋翼轉(zhuǎn)動的滾動壓力，所以會對滾動軸承內(nèi)部的其他構(gòu)件造成周期性的撞擊，造成其他構(gòu)件的撞擊損傷，產(chǎn)生的沖擊力會直接影響到傳動軸運行中的軌跡穩(wěn)定性。在對滾動軸承進行故障診斷的時候，主要的方法就是對其運行過程中的震動幅度和震動頻率進行檢測，如果滾動軸承的震動幅度變大而且震動頻率表現(xiàn)出明顯的周期性，就基本能夠確定滾軸承內(nèi)部出現(xiàn)了損傷[3]。

1.3齒輪箱故障診斷

在直升機運行過程中要將發(fā)動機的功率傳送到主旋翼和尾槳兩個位置差距極大的旋翼上，同時還要對傳動的功率進行精確的控制，這脫離了齒輪箱的幫助是不可能實現(xiàn)的。在直升機運行過程中齒輪箱內(nèi)部因為齒輪自身的鋼性會產(chǎn)生振動，但是這種振動表現(xiàn)為一種逐漸衰減的周期性，同時齒輪箱的震動幅度會隨著發(fā)動機的功率提高而產(chǎn)生一種線性變化，但是在齒輪箱運行過程中如果發(fā)生齒輪不同軸的故障，因為齒輪自身鋼性的變化其在運行中的震動幅度會形成一種不規(guī)則的震動波形。

2.直升機傳動故障管理系統(tǒng)設(shè)計

2.1系統(tǒng)流程和結(jié)構(gòu)

直升機傳動系統(tǒng)故障管理系統(tǒng)在運行中主要的任務(wù)，就是要監(jiān)視直升機在運行中的各個主要故障參數(shù)，在直升機運行過程中故障管理系統(tǒng)通過安裝在直升機機身上的各種數(shù)據(jù)傳感器，對直升機傳動系統(tǒng)運行中的溫度、壓力、震動等參數(shù)進行記錄，這些記錄信息由電信號轉(zhuǎn)換為二進制文件，存儲在直升機傳動故障管理系統(tǒng)中。在直升機完成飛行任務(wù)降落后由地勤人員將數(shù)據(jù)記錄卡取出，用移動解碼設(shè)備進行解碼后形成直升機飛行中的傳動系統(tǒng)運行狀況報告，在經(jīng)過飛行員確認后上傳至故障分析中心，由專業(yè)的故障分析人員進行直升機傳動系統(tǒng)故障的分析[4]。

2.2軟件總體設(shè)計

直升機傳動故障管理系統(tǒng)的軟件主要分為表示層、業(yè)務(wù)層和數(shù)據(jù)層，其中業(yè)務(wù)層為系統(tǒng)的主要功能實現(xiàn)層，軟件系統(tǒng)的使用者通過登錄模塊登錄系統(tǒng)，通過系統(tǒng)對用戶權(quán)限的判斷，允許使用者調(diào)用其權(quán)限范圍內(nèi)的子系統(tǒng)來實現(xiàn)直升機傳動故障管理系統(tǒng)的運行。軟件系統(tǒng)的子系統(tǒng)都包括有外場使用系統(tǒng)、維護管理系統(tǒng)、專家系統(tǒng)和系統(tǒng)維護系統(tǒng)。各個子系統(tǒng)之間相互獨立，獨立與總數(shù)據(jù)庫連接。

其中外場系統(tǒng)主要提供給地勤人員使用，主要負責(zé)數(shù)據(jù)的上傳和下載，以及直升機的快速維護；維護子系統(tǒng)以及系統(tǒng)維護子系統(tǒng)分別提供為直升機的維護人員和系統(tǒng)的維護人員使用；專家系統(tǒng)提供給直升機專家使用，為專家實現(xiàn)對直升機系統(tǒng)故障的遠程診斷提供數(shù)據(jù)支持[5]。

3.結(jié)論

直升機傳動系統(tǒng)是保護直升機安全的重要系統(tǒng)，對其存在故障的診斷和對故障的管理是維護直升機安全運行的關(guān)鍵所在，所以本文從直升機傳動系統(tǒng)故障診斷、直升機傳動故障管理系統(tǒng)設(shè)計兩個角度分別對直升機的故障診斷和管理系統(tǒng)設(shè)計進行了簡要的分析，以期為直升機傳動系統(tǒng)的運行安全和管理水平提高提供支持和借鑒。

參考文獻：

[1]張新鵬.直升機傳動鏈故障診斷與健康管理系統(tǒng)設(shè)計及關(guān)鍵技術(shù)研究[D].國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2011.

[2]徐英帥.直升機動力傳動系統(tǒng)振動信號分析及故障診斷[D].南昌航空大學(xué)，2012.

[3]程哲.直升機傳動系統(tǒng)行星輪系損傷建模與故障預(yù)測理論及方法研究[D].國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2011.

[4]李岳.機械動力傳動系統(tǒng)核基故障識別與狀態(tài)預(yù)測技術(shù)研究[D].國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2007.

[5]王珉，胡蔦慶，秦國軍.基于不完備信息的直升機傳動系統(tǒng)故障診斷規(guī)則提取方法[J]. 振動與沖擊，2011，12：185-190.