劉遠航 王鐵楠 鄭 麗

（中國航發(fā)沈陽黎明航空發(fā)動機有限責任公司，遼寧 沈陽 110043）

隨著我國航空工業(yè)的不斷發(fā)展，航空發(fā)動機技術(shù)也在不斷進步，但是在航空發(fā)動機使用中可能會出現(xiàn)一些故障，其中發(fā)動機的碰磨故障是最主要的故障之一，如果航空發(fā)動機在使用過程中出現(xiàn)較大的故障，可能會出現(xiàn)飛機發(fā)動機無法運轉(zhuǎn)的情況，這將會造成重大的安全隱患。因此，航空發(fā)動機的設(shè)計單位加強對發(fā)動機故障在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究是非常必要的，這樣才能夠及時發(fā)現(xiàn)發(fā)動機的故障，在出現(xiàn)重大事故之前排除故障。發(fā)動機的轉(zhuǎn)子和靜子之間的碰磨是正?，F(xiàn)象，但是轉(zhuǎn)子系統(tǒng)難免會出現(xiàn)一些問題，從而導(dǎo)致發(fā)動機失穩(wěn)或發(fā)動機出現(xiàn)其他故障，使得飛機無法正常飛行。隨著航空技術(shù)水平的提高，對發(fā)動機故障的在線監(jiān)測提出了更高的要求，以往的監(jiān)測技術(shù)無法對故障位置進行非常準確的定位，導(dǎo)致排除故障非常困難，效率也比較低，不能滿足航空發(fā)動機的技術(shù)要求。本文首先介紹了航空發(fā)動機的故障分析情況，包括故障分析、碰磨顆粒產(chǎn)生機理、故障診斷及處理，重點講解了航空發(fā)動機故障在線監(jiān)測原理和故障靜電監(jiān)測原理。通過對航空發(fā)動機故障在線監(jiān)測原理的研究，能夠有效提高發(fā)動機的監(jiān)測技術(shù)，提高發(fā)動機故障處理效率，也為航空事業(yè)的安全發(fā)展做出貢獻。

1 航空發(fā)動機故障

1.1 故障分析

碰磨故障是發(fā)動機的主要故障，發(fā)動機碰磨故障主要可以分為3種，分別是間歇性碰磨故障、局部碰磨故障和整周碰磨故障。其中，間歇性碰磨故障是指在發(fā)動機轉(zhuǎn)速不變的情況下發(fā)生的不確定故障；局部碰磨故障是指發(fā)動機在運行一個階段后發(fā)生的一次碰磨故障；整周碰磨故障是指發(fā)動機在多個運行周期中發(fā)生的碰磨故障。一般來說，碰磨故障是一種干摩擦，是發(fā)動機葉片與發(fā)動機殼體之間的摩擦，這種摩擦過程中一般不存在潤滑劑。一般情況下，由于發(fā)動機的葉片安裝在各級輪盤上，每一個輪盤上就有著幾十個甚至有上百片葉片，所以單個發(fā)動機的葉片與封嚴材料或發(fā)動機機匣殼體的碰磨是一種類似于斷續(xù)磨削的過程，而且如果從摩擦學的角度來分析就可以知道，發(fā)動機的葉片與機匣碰磨屬于典型的高速干摩擦過程，也就是摩擦之間沒有任何潤滑劑或保護膜的純固體高速接觸摩擦的形式，根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的特殊性，碰磨過程就可以定義為高速斷續(xù)干磨削過程。

1.2 碰磨顆粒產(chǎn)生機理

航空發(fā)動機在運行過程中，葉片與發(fā)動機的機匣會發(fā)生比較輕微的碰磨，這種情況下就會產(chǎn)生非常小的碰磨顆粒；如果葉片與發(fā)動機的機匣出現(xiàn)比較大的碰磨時，就會出現(xiàn)非常大的碰磨顆粒。對于這種葉片與發(fā)動機的機匣碰磨的分析，一般情況都可以用磨損定律來確定碰磨的相關(guān)數(shù)據(jù)，還可以分析這種相互碰磨可能產(chǎn)生的后果?？梢詫Πl(fā)動機的靜電場進行檢測，時刻檢測電場的電流變化情況，同時把監(jiān)測的情況反饋給相應(yīng)的接收裝置，信號接收裝置再對其進行分析識別，這樣能夠較為準確判斷出發(fā)動機的碰磨情況，如果碰磨情況較為嚴重時就需要進行發(fā)出警報。

2 航空發(fā)動機故障監(jiān)測原理

2.1 航空發(fā)動機故障在線監(jiān)測原理

航空發(fā)動機的故障在線監(jiān)測系統(tǒng)的原理就是信號的收集和處理，這些信號的監(jiān)測系統(tǒng)主要是通過對靜電的監(jiān)測來實現(xiàn)對發(fā)動機故障進行分析處理。飛機發(fā)動機通過故障在線監(jiān)測系統(tǒng)以及信號處理系統(tǒng)，能夠使得飛機在飛行過程中對發(fā)動機的故障信號進行監(jiān)測，并分析發(fā)動機故障的具體情況，提出故障的解決辦法，從而確保發(fā)動機的各種故障能夠被及時發(fā)現(xiàn)并及時處理。所以，飛機發(fā)動機的監(jiān)測系統(tǒng)一定要是在線監(jiān)測的，只有在線監(jiān)測系統(tǒng)，才能對飛機發(fā)動機的運行情況進行實時監(jiān)測，及時了解故障情況，確保飛機安全飛行。而且，通過信號處理系統(tǒng)能夠?qū)收线M行監(jiān)測和分析，更加準確可靠。

2.2 故障靜電監(jiān)測原理

航空發(fā)動機的故障在線監(jiān)測系統(tǒng)的原理就是靜電的監(jiān)測原理。如果航空發(fā)動機出現(xiàn)問題或故障，一定會在發(fā)動機內(nèi)部出現(xiàn)一些帶電的顆粒，而這些帶電的顆粒就會對發(fā)動機內(nèi)的電荷產(chǎn)生一定的影響，就會造成發(fā)動機內(nèi)的靜電場產(chǎn)生變化。在線監(jiān)測系統(tǒng)可以通過信號的收集設(shè)備監(jiān)測發(fā)動機內(nèi)部的電場情況，及時收集電場中的電波變化情況，把這些電波信號收集到相應(yīng)的信號處理器中，通過這些處理器就能夠?qū)﹄姴ㄐ盘栠M行分析計算，并判斷發(fā)動機的故障情況。在信號處理過程中，信號的監(jiān)測裝置是一種傳感器，這種傳感器能夠把收集的信號及時地反饋給信號收集器，信號收集器再把這些信號進行過濾和放大，把有代表性的信號挑選出來，再把這些特征信號傳送給計算分析裝置進行判斷，然后就能確定發(fā)動機是否發(fā)生了碰磨故障。通過這種信號收集和監(jiān)測系統(tǒng)，就能夠及時地對發(fā)動機的情況進行監(jiān)測，從而確保發(fā)動機在出現(xiàn)故障時能夠及時地發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，保證飛機的飛行安全。

2.3 故障診斷及處理

航空發(fā)動機故障在線監(jiān)測系統(tǒng)的流程包括以下內(nèi)容：在完成靜電場的信號收集后，通過計算程序可以了解電場內(nèi)信號的強弱，在對這些信號的提取過程中，能夠了解在一段時間內(nèi)的信號強弱情況，也可以了解到電荷的離散信號，一般情況下電荷在一段固定時間內(nèi)的信號較為準確，但是電荷的離散信號也比較直觀，通過觀察離散信號也能夠較為簡單的得到相應(yīng)的信息。然后要對收集的信號進行計算分析，了解電荷信號是否屬于故障信號，進而判斷發(fā)動機是否出現(xiàn)了故障。在飛機的飛行過程中，發(fā)動機會產(chǎn)生各種各樣的信號，隨著飛行時間的增長，發(fā)動機會出現(xiàn)各種異常的情況，因此，通過這個故障在線監(jiān)測系統(tǒng)就能夠及時準確地了解發(fā)動機的異常情況，從而準確判斷發(fā)動機故障的位置，并采取正確的應(yīng)對措施，避免飛機出現(xiàn)重大的故障，減少國家的經(jīng)濟損失。另外，在飛機發(fā)動機出現(xiàn)故障時，飛行員一定要能夠認清形勢，及時查找到故障原因，能夠分析飛機的飛行情況，確定故障的嚴重程度，如果想要控制好飛機的正常飛行，就需要時刻監(jiān)測故障的進展情況，按照要求采取必要的措施，但是在不能處理發(fā)動機出現(xiàn)的故障時，就需要立即求援，最大限度地保證飛機的安全，直到飛機安全著陸或故障得到排除。

結(jié)論

本文對航空發(fā)動機的故障進行了深入的分析研究，并對在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用進行了探討。在飛機的運行過程中，飛機的安全性和可靠程度要靠發(fā)動機的穩(wěn)定運行實現(xiàn)。隨著航空發(fā)動機技術(shù)的發(fā)展，發(fā)動機故障在線監(jiān)測系統(tǒng)也一定得到會快速發(fā)展。如果沒有發(fā)動機故障在線監(jiān)測系統(tǒng)，將會無法發(fā)現(xiàn)發(fā)動機的問題，將會導(dǎo)致飛機的事故大量增加，無法保證機內(nèi)乘客的人身安全。因此，各個發(fā)動機設(shè)計研發(fā)單位應(yīng)當加強對故障在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究，增加對監(jiān)測系統(tǒng)研發(fā)的人力物力投資，加強對人才的培養(yǎng)，掌握發(fā)動機核心技術(shù)，不斷提高發(fā)動機的性能，只有這樣才能在國際和國內(nèi)的市場競爭中立于不敗之地，保證飛機的安全飛行，保障乘客的人身安全。