航空发动机故障诊断技术现状和发展分析

代庆杰 袁飞

摘 要：航空发动机故障诊断工作的开展，关系到航空设备运行的安全性与可靠性，经现代化技术手段的综合应用，能在此方面给予大力支持，由专业化技术队伍规范操作，在实践中掌握易发生的故障问题及影响因素，通过技术手段有效处理，避免航空发动机故障问题持续发生。在此基础上，为航空设备安全运行提供良好的基础保障，显著提高发动机故障诊断准确度。

关键词：航空;发动机故障;诊断技术

引言：

基于新形势发展背景下，我国在自主航空设备研发领域中取得了良好成就，主要是借助科技的力量改变发展现状，积极开展航空发动机故障诊断及治理工作，直接关系到航空设备的综合性能。针对目前航空发动机故障诊断技术的应用实况探究，主要的技术手段包括油液分析诊断技术、信号处理诊断技术、IMOS-ELM诊断技术、解析模型诊断技术等，均能为我国航空事业的创新发展提供有利条件。

一、航空发动机故障诊断技术现状分析

（一）油液分析诊断技术

油液分析诊断技术在航空发动机磨损故障方面发挥着重要作用，能准确判断出航空发动机油液携带设备运行状况，在诊断中发现问题、提出问题，工作重心始终落实在实践中，有针对性地提出解决方案与措施，最终达到预防性维护目的。同时，油液分析诊断技术应用中还涉及到铁谱分析技术、光谱分析技术[1]。

铁谱分析技术：是在高梯度磁场作用下对航空发动机中的油样进行采集，并把磨损颗粒与油样分离，在普片上按照大小、磨损程度、数量、形状等方式有效排列，进一步分析出航空设备的运转情况。

光谱分析技术：工作原理是探究物质自身性质、物质吸收能等条件，测定物质发射及吸收光谱的波长、强度，掌握物质元素含量、成分的变化情况，经准确判断后提出相应的解决方案，也能保证航空设备运行安全性。

（二）信号处理诊断技术

首先，探析航空发动机控制系统的运行实况，借助信号处理诊断技术，掌握具体的频率、相位、幅值等与故障源的关系，常用方法包括三点：

第一，小波变换诊断方法。强调对信号小波的变换，与时频分析法综合运用，变换处理后其奇异点成为系统故障点的分析依据，能在故障诊断的过程中就了解航空发动机是否存在故障问题，并对故障位置精准定位。

第二，主元分析法。强调航空设备在飞行状态下，通过对各项信息数据的搜集与整理，在主元分析法的合理应用下，通过主元模型对正常数据探析，了解模型信号与实测信号间的关系，为故障诊断提供相应的参考依据[2]。

第三，δ算子诊断分析法。以δ算子空间为主，关于最小M乘正交投影向量集的处理，推导出格形滤波器，并建立故障检测系统，在故障诊断中掌握描述性预测误差向量元素关系，在航空发动机故障敏感度诊断中发挥着重要作用。

（三）I MOS-ELM诊断技术

运用MOS-ELM算法推算航空设备内部计算机网络故障矩阵，符合航空发动机故障诊断要求。结合目前我国在此方面取得的成效探究，I MOS-ELM诊断技术应用效果较突出，主要是因传感器对航空设备的控制系统稳定运行有一定影响，在处理时要不断地完善与改进，关系到航空设备运行综合性能。

与其他故障诊断技术对比分析，I MOS-ELM诊断技术最突出的优势就是诊断结果的准确性较高、修正性较高，也可在实际应用的过程中对航空设备傳感器故障合理诊断，不受系统元件类别因素的干扰，保证故障诊断准确性。

（四）解析模型诊断技术

关于航空发动机的模型表达信息、可信信息验证会应用到解析模型诊断技术，配合等价空间评估法、参数评估法、状态评估法保证实践工作质量。

等价空间评估法：主要信息依据是航空发动机系统实际测量值、模型值，确保两项数据的一致性，是实现故障分离的主要条件之一。

例如：关于航空发动机磨损故障检测，重要的信息依据是发动机原始数据，通过计算机技术的应用，能构建相应的系统模型，对系统实际输出、输入的磨损值反复检测，最终精准确定磨损点的具体位置，与非线性模型修改方式综合应用，高效率、高质量地完成特定故障分离与修正工作。

参数评估法：考虑航空发动机在不同状态下其参数会发生相应的变化，还需对其特征、规律等内容细致分析，也成为航空发动机故障诊断的重要依据。参数评估方法的应用是建立数学模型，信息数据是故障与参数，为统计学决策处理也提供基础条件，精准分析航空发动机故障点[3]。

状态评估法：简单的说就是根据航空发动机的实际状态进行准确性地诊断与评估，此环节中也会产生相应的信息数据，均需完整、准确地记录，根据残差序列矛盾点构成模型序列，应用状态评估法进一步预估航空发动机的故障问题，也为实践检测工作开展提供有利条件，始终强调航空发动机的稳定性。

二、航空发动机故障诊断技术发展趋势

（一）与激光测试技术充分融合

当前，在我国工业领域、医疗领域中均加大了激光技术应用力度，主要是此项技术优势与特点，能最大化地满足各领域的创新需求。同时，在航空发动机故障诊断中也逐渐应用，主要作用是在旋转机械中掌握转子不对中、不平衡等测量工作成效，并把应用中所产生的信息数据详细记录，为故障诊断与处理提供重要的参考依据。

（二）依据非线性特征准确诊断

从航空设备故障处理角度分析，为在根本上解决常规问题，还需先做好故障诊断工作，能保证各项信息数据精准、完整，精准确定具体的故障位置，再通过非线性特征准确诊断，掌握旋转机械转子在不平衡外力的作用下会产生非线性振动，解决以往几何方法中的不足与缺陷，也是该领域创新发展的核心内容之一。再加上技术人员在此方面的重点探析与创新，航空发动机故障诊断技术手段也向多样化方向发展，最大化地满足航空事业创新发展需求。

（三）提升多元传感技术水平

多元传感技术水平提升，是对航空发动机各种状态下的运行情况进行多角度、全方位地检测，各项措施与方法的制定，均有重要的参考依据，为设备维护、性能提升等均提供便捷条件，并降低实践工作难度[4]。尤其是在航空发动机故障诊断时，可以根据监测位置及数量，设置相应数量的传感器，由专业化的技术人员对各项监测数据细致分析，解决常规问题的同时，还能创新更多的技术手段。

结语：

结合上述内容分析，可掌握航空发动机故障诊断技术类别，主要包括油液分析诊断技术、信号处理诊断技术、I MOS-ELM诊断技术、解析模型诊断技术等，不同的技术手段在实际应用的过程中还有相应的配合方法，目的是能保证各项技术手段合理化应用，并在各项工作环节中强调数据完整性、准确性，为航空设备的安全运行提供良好的基础保障。从长远化发展角度探析，航空发动机故障诊断技术在创新发展中还需与激光测试技术充分融合，并依据非线性特征准确诊断，显著提升多元传感技术水平，为我国航空事业的稳定发展带来积极影响。

参考文献：

[1]陈清阳.航空发动机整机振动故障及其处理技术[J].河南科技，2020，32（20）：54-56.

[2]高强，葛向东，路阳等.航空发动机盘腔积油振动故障分析[J].燃气涡轮试验与研究，2020，33（03）：37-41.

[3]阚德臣.航空发动机故障诊断方法及测试流程分析[J].内燃机与配件，2019，48（11）：154-155.

[4]陈礼顺，程礼，张晗等.航空发动机锥齿轮故障诊断技术研究[J].航空精密制造技术，2019，55（01）：41-45.FEB5486E-3A9C-46F9-B869-6A3B701552D6