直升机传动系统故障诊断研究及管理系统设计

王小三

摘要：随着我国社会经济的快速发展，直升机技术的不断发展，其在军用和民用领域的作用日益增强，与此同时直升机在运行过程中的传动系统故障诊断和管理也逐渐成为社会各界关注的焦点问题，本文将从诊断研究和管理系统设计的角度出发，结合直升机传动系统的故障实际，对直升机传动系统故障及管理系统设计进行简要的分析。

关键词：直升机；传动系统；故障诊断及管理系统设计

前言

直升机作为一种特殊形式的飞行器，其在运行过程中的传动系统作用重大，一旦传动系统发生故障直升机就有坠毁的风险，所以在直升机发展的历程中传动系统的安全性和传动系统故障诊断一直是其研究领域的主要研究方向，在直升机在社会经济生活中应用日益广泛的今天，对其传动系统故障诊断及管理系统设计进行研究具有鲜明的现实意义。

1.直升机传动系统故障诊断

1.1传动轴故障诊断

在直升机的运行活动中传动轴是将发动机动力传送到旋翼的传动机构，其自身的运行状态对直升机传动系统和整个直升机的运行状态都会产生影响，传动轴在运行中可能会产生的故障主要有三种，分别是传动轴的不平衡、不对中、与静止件摩擦，对直升机传动轴的故障判断主要通过直升机静止状态下传动轴的运行状态来判断，主要有两个判断指标分别是时域和频域[1]。

对传动轴不平衡故障的诊断。通过计算传动轴在固定时间内的转动频率和转动时震动的频率进行计算来诊断，存在故障的表现为固定转速的传动轴震动与震动标准差距大，震动随转速变化明显、传动轴转动轨迹为椭圆。

对传动轴不对中故障的诊断。存在故障的表现为传动轴处于中档转速时震动最大，在低转速和高转速时震动随转速的变化明显，传动轴的转动轨迹为双椭圆。

传动轴与静止件摩擦故障的诊断。在一定时间内传动轴的转动速度相较于发动机功率有差异，轴心轨迹较为散乱[2]。

1.2滚动轴承故障诊断

当滚动轴承出现局部损伤时，其在运行中因为承受旋翼转动的滚动压力，所以会对滚动轴承内部的其他构件造成周期性的撞击，造成其他构件的撞击损伤，产生的冲击力会直接影响到传动轴运行中的轨迹稳定性。在对滚动轴承进行故障诊断的时候，主要的方法就是对其运行过程中的震动幅度和震动频率进行检测，如果滚动轴承的震动幅度变大而且震动频率表现出明显的周期性，就基本能够确定滚轴承内部出现了损伤[3]。

1.3齿轮箱故障诊断

在直升机运行过程中要将发动机的功率传送到主旋翼和尾桨两个位置差距极大的旋翼上，同时还要对传动的功率进行精确的控制，这脱离了齿轮箱的帮助是不可能实现的。在直升机运行过程中齿轮箱内部因为齿轮自身的钢性会产生振动，但是这种振动表现为一种逐渐衰减的周期性，同时齿轮箱的震动幅度会随着发动机的功率提高而产生一种线性变化，但是在齿轮箱运行过程中如果发生齿轮不同轴的故障，因为齿轮自身钢性的变化其在运行中的震动幅度会形成一种不规则的震动波形。

2.直升机传动故障管理系统设计

2.1系统流程和结构

直升机传动系统故障管理系统在运行中主要的任务，就是要监视直升机在运行中的各个主要故障参数，在直升机运行过程中故障管理系统通过安装在直升机机身上的各种数据传感器，对直升机传动系统运行中的温度、压力、震动等参数进行记录，这些记录信息由电信号转换为二进制文件，存储在直升机传动故障管理系统中。在直升机完成飞行任务降落后由地勤人员将数据记录卡取出，用移动解码设备进行解码后形成直升机飞行中的传动系统运行状况报告，在经过飞行员确认后上传至故障分析中心，由专业的故障分析人员进行直升机传动系统故障的分析[4]。

2.2软件总体设计

直升机传动故障管理系统的软件主要分为表示层、业务层和数据层，其中业务层为系统的主要功能实现层，软件系统的使用者通过登录模块登录系统，通过系统对用户权限的判断，允许使用者调用其权限范围内的子系统来实现直升机传动故障管理系统的运行。软件系统的子系统都包括有外场使用系统、维护管理系统、专家系统和系统维护系统。各个子系统之间相互独立，独立与总数据库连接。

其中外场系统主要提供给地勤人员使用，主要负责数据的上传和下载，以及直升机的快速维护；维护子系统以及系统维护子系统分别提供为直升机的维护人员和系统的维护人员使用；专家系统提供给直升机专家使用，为专家实现对直升机系统故障的远程诊断提供数据支持[5]。

3.结论

直升机传动系统是保护直升机安全的重要系统，对其存在故障的诊断和对故障的管理是维护直升机安全运行的关键所在，所以本文从直升机传动系统故障诊断、直升机传动故障管理系统设计两个角度分别对直升机的故障诊断和管理系统设计进行了简要的分析，以期为直升机传动系统的运行安全和管理水平提高提供支持和借鉴。

参考文献：

[1]张新鹏.直升机传动链故障诊断与健康管理系统设计及关键技术研究[D].国防科学技术大学，2011.

[2]徐英帅.直升机动力传动系统振动信号分析及故障诊断[D].南昌航空大学，2012.

[3]程哲.直升机传动系统行星轮系损伤建模与故障预测理论及方法研究[D].国防科学技术大学，2011.

[4]李岳.机械动力传动系统核基故障识别与状态预测技术研究[D].国防科学技术大学，2007.

[5]王珉，胡茑庆，秦国军.基于不完备信息的直升机传动系统故障诊断规则提取方法[J]. 振动与冲击，2011，12：185-190.