航空发动机碰摩故障在线监测与诊断技术探析

郭 彪,郭丽芳

（株洲南方航空高级技工学校,湖南 株洲 412002）

航空发动机碰摩故障在线监测与诊断技术探析

郭 彪,郭丽芳

（株洲南方航空高级技工学校,湖南 株洲 412002）

发动机的正常运行对大型机械的性能和正常运转起着至关重要的作用，在飞机运行过程中，如果能够在第一时间找到发动机的故障并解决，则在一定程度上可以控制故障的发展，确保飞机正常飞行落地。而在大型机械的运转过程中，发动机的碰摩故障是较为常见的故障类型，对碰摩故障的准确快速判断，则对整个发动机故障的处理有着重要的意义。传统的诊断方法虽然应用面比较广，但是效率比较低，对碰摩故障也不能第一时间监测到。在技术发展的基础上，本文就对航空发动机碰摩故障的在线监测系统进行分析。

航空发动机;大型机械;故障;在线监测;诊断

1 引言

航空发动机在运行过程中，容易发生转子件与定子件之间的相互摩擦，摩擦故障会导致发动机转子系统失稳，从而影响转子系统的稳定性，最终导致整机震动加剧、发动机性能下降或其他后继故障，故障严重的将危害发动机的正常运行。近年来，随着航空机发动机的性能和工作效率越来越高，发动机的叶尖间隙也在逐渐地变小，这使得航空发动机的碰摩故障发生频率提高。传统的航空发动机碰摩监测方法主要是定期孔探检测、性能监控、振动信号监控等方法。这些传统的监测手段，或是无法准确地定位故障，或是只能对二次故障进行监测，无法满足对航空发电机的高性能要求。从航空发动机在实际使用过程中的需求和情况来看，迫切需要一种新的新的监测手段来提高监测质量。本文就对航空发动机碰摩故障的在线监测与诊断技术进行探析。

2 航空发电机碰摩故障探析

2.1 摩擦过程分析

航空发动机的碰摩故障按照故障的严重程度可以分为间歇性碰摩、局部碰摩和整周碰摩三种类型。简洁性碰摩是指气压机叶片在发动机转速等情况下发生的偶然碰摩；局部碰摩是指发动机在一个或几个周期内发生一次碰摩故障，而整周碰摩是指在多个转速周期中始终按发生碰摩。从摩擦学的角度我们可以分析到，叶片机和机匣之间的碰摩属于干摩擦过程中，两者碰撞之间并没有润滑剂等固体。

2.2 碰摩颗粒产生机理

航空发动机的发动机叶片和机匣发生渐进的碰摩接触时，会因为摩擦产生较小的颗粒，发动机叶片和机匣发生较激烈的碰摩接触时，会产生较大的颗粒。通常情况下，对干摩擦进行分析时，可以采用磨损定律表示摩擦过程的各参数关系及影响程度。

3 航空发动机碰摩故障监测原理

3.1 航空发动机碰摩故障在线监测原理

航空发动机主要基于精密的信号处理系统运行，依靠静电监测原理对碰摩故障进行监测。在线监测系统运行过程中，航空飞机上会有一个特定的信号处理器对航空发动机的碰摩故障进行监测，及分析对故障的具体解决办法。因此此种监测方法是在线监测，可以对发动机进行全天候的监测，从而保证飞机在飞行全程的稳定性。同时利用处理器进行监测和分析故障，更加准确可信，效率也更高。

3.2 碰摩故障静电监测原理

在线监测系统的基本原理是静电监测原理。当发动机发生故障时，会产生一些细小的带电颗粒物，这些颗粒物会对静电荷的数量产生影响，从而会使电荷场中的电量出现异常波动的情况。而信号处理器通过对整个静电场的监测，能够监测到电流波动状况，并将监测结构输送到信号处理器上，信号处理器通过分析监测，从而判断发动机是否出现碰摩故障。在碰摩故障处理中，信号探测是一个传感器探测针，它可以将探测结果实时地发送给处理器终端，终端会对信号进行除噪、过滤、放大处理，将信号的特征提取出来，再传输给信号分析终端进行分析，最终在监测器上显示是否出现发动机的碰摩故障。因为采用在线系统监测，可以对发动机进行实时监测、及时反馈解决，以确保发动机的正常运行和飞机的安全飞行。

3.3 碰摩故障诊断及处理

对航天发动机的碰摩故障的诊断，大致的流程如下：在静电信号图像显示完全后，可以根据公式计算出静电场内电荷信号的活动频率。在静态静好图像的提出过程中，一方面会提出在连续时间范围的电荷信号信息，另一方面一会提取离散的电荷信号，连续时间范围的电荷信号更加真实，而离散的电荷信号则更加直观、清晰，处理起来也比较方便。在对图像中的电荷信号求均方根值，便可发现电信号的异常，从而判断出发动机的碰摩故障。

在大型机械的运行过程中，发动机发出的静电有很多种，我们应该对异常的信号做好相应的处理措施，以确保准确诊断碰摩故障并及时解决，以免减少不必要的损失。在遇到故障时，飞行员要保持清醒的头脑，冷静分析情况，判断故障是否在自己的能力控制范围之内，如果能够解决，则要认真观察情况，思考应对措施，如果发现故障超出自己的能力范围，就要及时请求援助，并控制好飞机的飞行状态，以确保飞机最大程度的安全飞行。

4 总结

在本文中，我们对航空发动机的碰摩故障进行了进一步的分析研究，并对在线监测系统的应用进行了探讨。在飞机的运行过程中，其安全性和可靠程度要靠发动机的稳定运行实现。因此，对发动机的在线监测技术的研究十分有必要。发动机的碰摩故障常见但是难易准确快速诊断，采用在线监测与诊断可以在完善传统诊断技术的基础上，达到更好的诊断效果，从而实现飞机的安全飞行和最大程度的确保飞机乘客的生命财产安全。

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10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.22.021