魯洋

【摘 要】隨著國家經濟和科技的進步，民用航空也得以進一步地發(fā)展，成為主要的交通運輸方式，對主要構件發(fā)動機的維護也逐漸從定期檢修向振動狀態(tài)監(jiān)測轉變，很大程度上提高了結構故障檢測的精確度，保證了飛行安全。本文從航空發(fā)動機震動檢測的原理和特點出發(fā)，詳細地分析了振動監(jiān)測方法。

【關鍵詞】民用航空；發(fā)動機；振動檢測；方法

一、前言

現階段，我國正在研究和發(fā)展航空發(fā)動機生產產業(yè)，以推進航空業(yè)的發(fā)展和系統(tǒng)運行的穩(wěn)定，而發(fā)動機振動的發(fā)生不僅給研發(fā)工作帶來了阻礙，也影響了飛行安全，不利于民用航空的發(fā)展。為此，深入剖析發(fā)動機振動監(jiān)測方法具有重要的現實意義。

二、民用航空發(fā)動機振動監(jiān)測原理和特點

民用航空指的是使用各類航空器進行非軍事性質的一切航空活動，由政府部門、民航企業(yè)、民航機場三大部分組成。自七十年代以后，發(fā)展的速度逐漸加快，國際和國內的航線總數可以達到二百條以上，并仍在不斷地增加。面對發(fā)展速度和數量的不斷擴大，對發(fā)動機的要求也有所提高。據不完全統(tǒng)計，從2000年到2016年為止，民用航空發(fā)動機產量，整體市場從2000年的約14，000臺發(fā)動機增長到2016年的近27，000臺發(fā)動機，增幅超過92%。但隨著發(fā)動機使用的頻率不斷增加，振動問題也逐漸顯化，需要專業(yè)化的監(jiān)測技術方法進行問題的判斷和處理[1]。

目前，民用航空發(fā)動機振動監(jiān)測使用的方法主要就是在發(fā)動機部件上安裝發(fā)動機振動監(jiān)控組件（Engine Vibration Monitoring Unit），簡稱EVMU，監(jiān)測的原理是根據加裝在發(fā)動機上的加速度檢測儀表對振動的數值變化進行測試和記錄。需注意地是發(fā)動機發(fā)生振動的位置，具有很強的激振力，也就是由回轉、不平衡質量作為振動系統(tǒng)的振動源產生的周期性振動頻率，需要將加速度檢測儀表安裝在接近振動源頭的位置，像安裝的節(jié)點、機匣的對接面等位置都是常暗星安裝儀表的位置。簡單來說，監(jiān)測原理就是通過加速度計--電荷放大器--抗混濾波器--記錄器--模數轉換器--振動計算機的流程結構，實現對振動的監(jiān)測。從監(jiān)測的特點來看，處理的信號波段多、監(jiān)測次數和連續(xù)性高、數據記錄的歷史對比以及監(jiān)測系統(tǒng)的通用性強，都是民用航空發(fā)動機監(jiān)測需要具備的性能。

三、航空發(fā)動機振動監(jiān)測方法分析

民用航空發(fā)動機對航空運行安全的重要性無需贅言，振動作為影響發(fā)動機作業(yè)的關鍵問題，需要采用有效的監(jiān)測方法對問題的發(fā)生進行控制，在實際應用振動監(jiān)測方法時，需要從以下的幾點出發(fā)。

1、發(fā)動機振動監(jiān)控組件監(jiān)測

安裝發(fā)動機振動監(jiān)測組件（EVMU）對振動進行檢測是比較常見的方式，監(jiān)測原理和步驟上都比較簡單，實際監(jiān)測的過程中，可以從三個方面入手，提高檢測的效率和準確度。

（1）明確EVMU的主要功能

想要充分地發(fā)揮EVMU的振動監(jiān)測功能，就需要發(fā)動機振動監(jiān)測組件的功能有清楚地認識，以便對各項監(jiān)測數據和工作程序形成正確地認知。從主要功能的角度來看，一是信號的接受和傳輸依靠加速度計完成。發(fā)電機振動監(jiān)測組件中，加速度計是重要的組成部分，可以對振動信號進行收集和記錄，并將獲取的數據在轉速信號驅動的作用下，形成中心頻率的波形軌跡，傳輸給監(jiān)測組件的中心系統(tǒng)，經過對速度信號的處理得出發(fā)動機振動的基本情況后，由ARINC429數據總線協議以脈沖形式發(fā)送給飛機系統(tǒng)。二是，信息自檢功能。EVMU監(jiān)測方法是在專業(yè)化的系統(tǒng)平臺上運行，具有高度的信息自檢性能，并且可以將檢測的振動信息進行存儲和提取，可以使用的信息檢索工具主要是諸如相變存儲（PCM）、磁阻式隨機存儲（MRAM）以及阻變式存儲（RRAM）等非易失性存儲技術。三是，地面狀態(tài)檢測。EVMU監(jiān)測的最后一點功能就是對地面狀態(tài)的檢測，通過對以往記錄的發(fā)動機振動信息參數數據，利用基于編程實現的配平計算軟件得出精準的發(fā)動機配平數據，經由ARINC429總線把信息傳輸給飛機操作倉后或維修人員[2]。

（2）監(jiān)測算法

振動檢測組件監(jiān)測的發(fā)動機相關數據信息，需要通過一系列的監(jiān)測數值算法得出準確的數據信息，一般可以分成振動數值測量、處理、故障特征分析和狀態(tài)識別是四種，相關的監(jiān)測算法也是以這四點為主要的處理內容。其一，振動數值的測量。通常情況下，民用航空發(fā)動機振動測量地過程中，需要對不同的振動測點進行布置和測量，并對記錄地數據進行總結和處理得出各個測點的加速度頻率波譜，進而對發(fā)動機的整體運行情況形成清楚地認識，采用精確度較高的窗口函數算法，得出振動的數值。其二，振動數值的處理。利用相應的函數算法得出振動數值后，需要將信息數據整理成為對應的波形圖示，并分別對垂直波形和加速度均方根與轉速的關系加以分析，采取二次拋物曲線的計算方式，對振動的二級慣性力進行運算。其三，故障特征分析。經過上述的兩個步驟，發(fā)動機振動的數據基本獲取完成，在進行故障特征分析的過程中，可以結合民用航空發(fā)動機的規(guī)定振動總量，與收集和計算的數值進行比對，判斷實際振動數值是否超出標準，借此判斷故障發(fā)生的種類。其四，狀態(tài)識別。這一監(jiān)測內容是綜合了振動信號計算結果和故障特征分析得出的數據，能在此基礎上判斷發(fā)動機的狀態(tài)和故障趨勢，主要是通過計算機算法實現。

2、發(fā)動機葉片受損監(jiān)測

發(fā)動機作為飛機中推進系統(tǒng)的一個組成部分，是一種高度復雜和精密的熱力機械，它的造價要遠遠的高于飛機中的其他部件，而葉片是組成發(fā)動機結構的關鍵，主要有扇葉、壓氣機葉片、高壓渦輪葉片和低壓渦輪葉片四種。飛機在長期地運行的過程中，葉片會出現不同程度的磨損，也會導致發(fā)動機振動的發(fā)生。通常情況下，葉片磨損的越嚴重，振動值也越高，在正常磨損范圍內振動值一般在2.0以下。因葉片磨損與振動值存在正相關的關系，通過對葉片磨損程度的檢測方法也可以達到發(fā)動機振動檢測的目的。監(jiān)測的過程中，需對葉片正常磨損的范圍內的油門桿角度變化時的振動值進行監(jiān)測，并根據時間和磨損程度對振動值的變化進行記錄了，經數據對比得出振動值和處理方法。

除此之外，發(fā)動機振動監(jiān)測是在完整的電子系統(tǒng)中運行，可以利用定位監(jiān)測系統(tǒng)對運行的狀況進行檢測，及時的掌握發(fā)生振動故障的位置，快速的解決問題。為了有效的減少振動故障監(jiān)測過程中的錯誤，可以運用雙向的線路，提高安全性和強度。而且，可以在發(fā)動機的不同測點上增加監(jiān)測裝置，并設置開關，如果部分區(qū)域發(fā)生振動異常的情況，可以及時關閉開關，不對總的發(fā)動機線路造成影響同時，民用航空部門要對內部的監(jiān)測工作進行整改，使不同的部門負責不敢不同的工作內容，并將責任下分到每個人。這樣可以確保在檢測過程中，能夠迅速的找出振動異常所在，如需追究責任也會比較方便。責任制的使用可以更加有效的增強員工的責任感和使命感，促使員工工作的認真和主動，提高發(fā)動機振動監(jiān)測工作的效率。

四、結語

總而言之，民用航空是社會經濟發(fā)展和全球化的必然要求，極大地降低了空間的局限，發(fā)動機作為關鍵性的動力部件，對振動的監(jiān)測工作至關重要，在實際的監(jiān)測過程中，可以借鑒上文提到的幾種方法，促進航空運行的穩(wěn)定安全發(fā)展。

【參考文獻】

[1]陳果，馮國權，姜廣義.航空發(fā)動機葉片-機匣碰摩故障的機匣振動加速度特征分析及驗證[J].航空發(fā)動機，2016，40（01）：10-16+78.

[2]張群巖，刁學敏，李成剛等.航空發(fā)動機試飛振動監(jiān)測結果的圖解分析方法[J].硅谷，2015，26（20）：170-171.