基于飞参数据的航空发动机状态监控与故障排查

发表时间:2020/5/19   来源:《中国西部科技》2020年第6期   作者:孟超
[导读] 飞行参数的应用领域自20世纪40年代出现飞行参数记录系统以来
        摘要:飞行参数的应用领域自20世纪40年代出现飞行参数记录系统以来,从早期事故原因调查发展到飞机生产全过程和维护支持阶段,系统记录飞行参数扩展到了数千个参数。国内方面,飞行参数的应用研究目前集中在飞机的设计性能测试、坠毁飞机的事故原因调查、飞行训练质量辅助评价和飞行评价、辅助地面人员对飞机的维护和监控四个方面。随着飞机和发动机结构的日益复杂和集成,飞行安全也面临着更大的困难,对维护保证的要求也越来越高,研究飞行参数,对飞机性能状态的监控成为飞行参数研究和开发的必然趋势。飞行参数的真实性直接影响航空发动机工作状态的确定、故障诊断和预测的准确性,但由于复杂的外部电磁环境,在传输和收集过程中不可避免地会被各种随机噪声扭曲或淹没真实数据。因此,有效消除飞行参数中噪音的方法对恢复飞机、航空发动机的实际运行状态、实施状态监测、及时决策、维护具有重要的研究意义。鉴于此,文章结合笔者多年工作经验,对基于飞参数据的航空发动机状态监控与故障排查提出了一些建议,仅供参考。
        关键词:基于飞参数据;航空发动机;状态监控;故障排查
引言
        利用飞行数据预测发动机故障是一种实用的方法。从转速、排气温度和进气总温度的变化速度、喷嘴面积和进气总温度的变化速度、低压和进气总温度的变化速度来看。对节气门位置、机油压力和发动机转速进行了对比分析。及时预测可能发生的故障,提醒地面人员注意发动机的检查和维护,最大限度地保证飞行安全。每次着陆后,机组将原始飞行参数数据卸载到飞行参数室进行地面处理。因此,提高飞机维修的速度、精度和飞行安全性具有十分重要的意义。   
1、飞参数据的航空发动机的背景和意义
        1.1飞参数据的航空发动机的背景
        航空工业的发展,使得了飞机发动机在火灾里面的性能不断提高。同时,飞机发动机设计复杂度的不断提高,各种故障发生的概率也越来越高。1997年以来,我国国防和民用航空领域发生了多起新型飞机严重飞行的事故。这些事故不仅给国家造成重大伤亡和财产损失,而且给飞行训练带来极大的被动性,势必影响飞行安全和战斗力的提高。调查事故的当局说,有三分之二的事故都是因为飞行员操作不当和发动机故障造成的。长期以来,飞行员的飞行技术主要依靠训练有素的飞机。这种方法最大的缺点是不能尽快纠正飞行员的异常操作,可能成为下一次飞行事故的隐患。对飞机发动机各种系统和设备的维修,维修人员的维修经验和水平不够,很难发现发动机的隐患。航空发动机是飞机中最为重要的一部分,同时也是最重要的战俘之一。从经济的角度来看,发动机的使用成本占飞机全寿命周期成本的相当大比例。据有关的部门介绍,美国航空发动机占全寿命周期成本的70%以上,而且这个数字还在上升。如何有效地对航空发动机进行监测,正确诊断和预测故障,帮助维修人员尽早发现异常的情况,迅速的查明故障原因,然后依据实际的情况,实现有专门性的维修,提高到维修质量,这是一个值得研究的课题。发动机是飞机的关键部件,其综合性能直接影响到飞机的飞行安全和可靠性,因此有必要对发动机的综合性能进行评价。经过长时间、多次的工作,发动机的脏污、磨损、变形等部件会使其性能恶化,这将通过发动机性能参数的变化来表现。跟踪和监测这些参数的变化有助于发动机维修人员掌握发动机性能的变化。在飞机飞行过程中,飞行参数记录系统(以下简称飞行参数系统)实时记录大量的发动机工作参数。这些数据真实、全面地反映了发动机的工作状态和性能变化,为发动机的综合性能评价提供了可靠的数据来源。但由于飞行参数系统记录的发动机性能参数较多,各性能参数对发动机的影响程度无法准确掌握,各性能参数值具有不同的维数,因此,很难合理确定其性能参数的权重,规范化其性能参数值。


        1.2飞参数据的航空发动机的意义
        科学技术的发展,使得了航空发动机的性能有了很大的提高。发动机的结构和内部控制规则越来越复杂,各部件的工作环境也越来越差。在结构上,从原来的固定几何通道到变几何通道,控制参数由单变量变为多变量,控制规律由单变量变为多规则组合。现在我国飞机发动机装备有飞行参数记录系统,在飞行训练、事故调查以及地面维修等的方面都发挥着重要的作用。飞行参数记录系统记录了发动机大量的内部气动、热和外部环境参数,积累了近10年来大量的机队历史数据和故障样本。这为发动机故障诊断与预测的研究提供了前提。
2、基于飞参数据的航空发动机状态监控
        2.1飞参曲线直观分析法
        飞行参数曲线直观分析是利用特殊软件将航空记录的连续量和开关飞行参数恢复为参数曲线,直观地读取飞行状态和发动机运行状态的方法。是飞行参数数据处理软件的基本功能,可以对单个记录参数进行时程分析,也可以对发动机节流角度、发动机速度和振动值的对应关系与曲线进行比较,进行确定发动机安装调试效果的数据组合比较综合分析。使用此方法分析数据具有快速直观的优点。
        2.2计算机程序快速处理法
        这是专家的解释方法。您可以将阵亡的数据导入快速处理程序,获得程序处理后的引擎运行状态和错误检测报告。工作条件报告包含四种类型的事件:(1)作业状态信息(例如,启动、输入增加;(2)发动机过热、超额旋转等故障信息;(3)发动机最大振动值、最大排气温度等参数极限统计;(4)发动机地面和航空工作时间信息等。
        2.3趋势图分析法
        趋势图分析是长期观察发动机特定参数,分析参数变化趋势,监控发动机运行状态,判断发动机损坏,预测发动机性能和可靠性变化趋势的方法。您可以使用手动或计算机收集方法,在工作积累状态下平均引擎监控参数,然后以时间积累方式逐个记录,从而生成趋势图。
3、基于飞参数据的航空发动机故障排查
        发动机故障诊断和解决是更深入地分析在飞行参数监测期间发现的可疑故障和警告信息,确定可靠的最终故障位置的最佳方法。在此阶段,有帮助的故障诊断技术包括:(1)在特定飞行中,发动机振动超过允许值的特殊设备定位和检测方法,使用轴承检测器和孔检测器检查发动机轴承和转子叶片,结合金属磨损和油检测位置错误。(2)专家分析和预测方法,引擎故障数据往往最能说明问题,专家与故障现象一起对引擎数据进行综合分析和趋势分析,一般准确定位故障,减少发动机地面驾驶复发的问题。
结束语
        总而言之,基于飞参数据的航空发动机状态监控方法可以利用飞参曲线直观分析法、计算机程序快速处理法、趋势图分析法、能够在某种程度上体现发动机状态监控与故障隐患和性能发展趋势,可为发动机状态监控和趋势预测提供重要的参考依据。
参考文献
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