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        北京產后恢復中心中心

        航空發動機健康管理技術進展及趨勢研究

        航空維修與工程2021-07-08 13:42:25

        介紹當前航空發動機健康管理系統的發展背景以及現狀,以及對航空發動機健康管理系統的檢測方法進行了簡單的介紹。并提出了航空發動機健康管理系統所面臨的壓力,以及對未來發展趨勢的展望。

        前言


        隨著航空發動機的性能和復雜程序的持續增加,災害性天氣不可預測性,航空發動機所面臨的穩定性,經濟性,可靠性等問題浮出水面。嚴格進行實地監測,采用診斷系統進行故障分析盡可能地避免飛行事故的發生,以保證飛機的穩定運行以及乘客的安全。


        隨著科學技術的不斷發展,發動機的監測系統也跟著完善起來,從控制系統中脫離出來,為了應對安全的需要,成立了獨立的發動機健康管理系統。


        發動機是飛機的“心臟”,是飛機的重要系統,其任何“疾病”都可能會影響飛行安全,甚至帶來災難性的后果。因此,民航行業視發動機的安全保障為重中之重。


        隨著各航空公司飛機機隊規模的快速擴張,各航空公司不可避免地面臨多種型號飛機和多地域運行所帶來的安全保障問題;加之,目前在保障發動機安全使用方面國內航空公司過多地依賴各 OEM 廠家提供的技術保障服務,使得航空公司正逐漸削弱或喪失已建立起來的安全保障監控技術能力,若航空公司自身不研發具有獨立自主產權的監控技術,一旦將來由于某種原因導致 OEM 的服務中斷,則飛機的安全運行將無法得到保障。因此,實現發動機的集中高效管理,保持并提高發動機安全保障能力,從行業發展的長遠來看顯得尤為重要。實現此目標只能通過科技創新,研發具有自主知識產權的飛機發動機安全保障系統平臺,增強我國航空公司的自我保障能力。


        航空發動機狀態診斷


        統計資料表明,發動機故障在所有的飛機里,資源耗費高,效率低,而且與發動機有關的零部件維修費用相當高。因些建立一個有經濟實用的發動機健康管理系統絕對是有必要的。最初的航空發動機健康管理系統很簡單,是依照發動機工作時的參數來斷送發動機的老化程度,再根據老化程度進行發動機的維護。隨著民用航空的日益廣泛,競爭也越來越激烈,降低發動機的維護成本已經勢在必行。由此,發動機健康管理技術在這種雙重壓力下漸漸發展起來。健康管理系統能夠在最大的基礎上檢測出發動機零部件的健康狀況,并做好及時維護修理,避免發動機在飛機飛行時間出現意外而無法正常工作,減少因發動機事故帶來的經濟損失和人員傷害。


        健康管理系統的檢測方法


        當一臺新的發動機在工作時,發動機里面的各零部件都會在不同程序上有一定的損耗。隨著使用時間的增加,其部件的與當初的性能差距越來越遠,直到停止工作。在一些情況中,發動機是由于外力因素而損傷,或者損耗嚴重。而發動機健康管理系統就起到一個監督的作用,如遇到發動機損耗或者停止工作的狀態時進行修復應急或者報警。?


        振動頻率分析

        發動機的振動分析分為兩種,一種是整體突發性增強,另一種是在某個階段頻率大。前者一般是發動機已出現故障,后者可能是零部件損壞。


        振動問題是航空發動機和傳動系統研制及使用中常見而不容易解決的難題,涉及到設計、制造、材料、環境、使用等方面。為了從根本上解決航空發動機的振動控制難題,通過長期深入的理論和實驗研究,重點實驗室在航空發動機振動控制、發動機狀態監測和健康管理等幾個關鍵領域取得了較大的突破,解決了現代中小型航空發動機因轉速高、重量輕、結構復雜、尺寸效應明顯等帶來的設計和試驗難度增大等難題。


        使用壽命監控

        這項監控是對發動機以及其部件使用時長的監控。發動機在工作時承受著巨大的機械和熱應力,一旦罷工將會造成很大的災難,破壞性及其強大。這些損傷是在發動機常期工作以及與空氣的氧化,還有使用的環境造成的。


        發展與挑戰


        當下最大的問題是民用航空發動機健康管理系統雖然相對較完善了,但是當其預警時,航空人員對其的可信度仍持質疑態度。


        其次,由健康管理系統傳輸到工作總臺的數據量非常大,怎么樣從這些數據中高速而有效的分析出來結果,和相應的故障問題,仍是一個很艱難的任務。


        結語


        航空發動機健康管理系統主要是通過對發動機和各部件的工作狀態進行監督和檢測,而對于在這一線上的工作人員,維護發動機對他們來說責任重大,他們可以根據檢測結果提前做好維護,以避免災害性事故的發生,并且可以提高經濟性和安全性。健康管理系統的最終目的是為了降低維護費用,以達到經濟安全的效果。


        為滿足未來需要,發動機健康管理系統在設計上必須首先解決幾個問題是:高成本、設計復雜度,以及由于關鍵部件燃油冷卻導致的物理限制問題。基于耐高溫技術的設備,為減少電子器件的燃油冷卻需要提供了可能。分布式結構和構造模塊,能夠為研發人員提供通用、靈活和可伸縮的模塊組和提高經濟性。新的健康管理技術也將為先進控制律的使用提供機會,以解決下一代推進系統控制面臨的問題和挑戰。

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        文章轉自:適航與維修


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