◎司文東

航空發(fā)動(dòng)機(jī)被譽(yù)為飛機(jī)的“心臟”，一旦出現(xiàn)故障問題就會(huì)帶來比較嚴(yán)重飛行事故。因此需要通過故障診斷的形式，對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行運(yùn)行監(jiān)測(cè)，并對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際情況進(jìn)行評(píng)估，確定其鼓掌等級(jí)并制定相應(yīng)的保養(yǎng)和維修措施。由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷技術(shù)有著比較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值，同時(shí)也是保障飛機(jī)安全、可靠飛行的重要措施，因此這項(xiàng)技術(shù)也已經(jīng)成為廣大技術(shù)人員積極研究的內(nèi)容。

一、航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷的必要性

航空發(fā)動(dòng)機(jī)是航空設(shè)備在飛行過程中的主要?jiǎng)恿碓?，其精度和密度都非常高，而且?nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜。發(fā)動(dòng)機(jī)的故障診斷技術(shù)應(yīng)用的主要目的是對(duì)故障的類型進(jìn)行分析，并對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行確認(rèn)，然后通過計(jì)算與分析對(duì)故障的維修計(jì)劃進(jìn)行制定。一般情況下，可以將航空發(fā)動(dòng)機(jī)的故障大體可以分為機(jī)械性能故障、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性故障以及其他輔助系統(tǒng)故障等方面。航空發(fā)動(dòng)機(jī)由于其自身的精密性和復(fù)雜性，以及使用環(huán)境的特殊性，出現(xiàn)運(yùn)行故障問題是無法避免的。因此航空發(fā)動(dòng)機(jī)的故障診斷工作是非常有必要的。首先，故障診斷技術(shù)具有比較突出的及時(shí)性、準(zhǔn)確性和適應(yīng)性，可以在最短的時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)故障問題，識(shí)別故障類型并對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行確認(rèn)，可以提高故障檢修的工作質(zhì)量和效率；其次，能夠避免航空發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)更為嚴(yán)重的故障問題、或者出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性損傷或者永久性破壞，可以降低航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修過程中的人力、物力和財(cái)力的投入成本；第三，故障診斷可以減少飛機(jī)故障停飛的時(shí)間，同時(shí)在縮減故障檢修成本的基礎(chǔ)上，提高飛機(jī)的實(shí)際運(yùn)行價(jià)值，提升其經(jīng)濟(jì)收益。

二、航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷的流程分析

1.故障信息的收集。

對(duì)故障信息進(jìn)行收集，這是故障診斷的基礎(chǔ)，也是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通常情況下，一切與航空發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)的數(shù)據(jù)都可以作為信息進(jìn)行收集，例如發(fā)動(dòng)機(jī)的震動(dòng)情況、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、是否存在噪音、葉片是否存在受損等方面。如果沒有完整的故障信息作為支撐，也就無從談起故障診斷。技術(shù)人員在收集信息時(shí)，需要特別注意航空發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)部傳感器，這是信息收集的主要位置。

2.故障診斷信息的處理與分析。

故障信息在收集完畢后，需要對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，主要是辨別數(shù)據(jù)信息的價(jià)值以及是否準(zhǔn)確、真實(shí)，要將數(shù)據(jù)變?yōu)槟軌驗(yàn)楣收显\斷提供支持和決策干預(yù)的有用信息。數(shù)據(jù)信息的分析方法比較多，例如頻域分析、時(shí)域分析、倒頻譜分析等處理方法，技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇，從而保證故障診斷結(jié)論的準(zhǔn)確性。

3.故障的類型診斷。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)的故障類型比較多，既有機(jī)械方面的故障，也會(huì)存在電力系統(tǒng)故障、動(dòng)力故障等方面。技術(shù)人員需要根據(jù)接收到的故障反饋信息，根據(jù)相關(guān)技術(shù)原理、故障識(shí)別技術(shù)以及診斷處理措施，對(duì)故障的類型及未來變化趨勢(shì)進(jìn)行分析，從而判斷故障的威脅度，判斷故障是否存在進(jìn)一步發(fā)展的情況，并為維護(hù)和修理提供技術(shù)方案支持。

三、航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷技術(shù)分析

1.物理化學(xué)故障診斷技術(shù)。

通過伴隨出現(xiàn)的各種物理和化學(xué)現(xiàn)象，直接檢測(cè)故障。例如可以利用振動(dòng)、聲、光、熱、電、磁、射線、化學(xué)等多種手段，觀測(cè)其變化規(guī)律和特征，用以直接檢測(cè)和診斷故障。這種方法形象、快速，十分有效，但只能檢測(cè)部分故障。

2.基于信號(hào)處理故障診斷技術(shù)。

該方法是診斷領(lǐng)域應(yīng)用較早的方法之一，主要采用閾值模型。信號(hào)分析采用較多的主要有時(shí)域、頻域、幅值、時(shí)—頻域特性分析等。信號(hào)處理方法主要有：峰值、均方根值、波峰系數(shù)、波形系數(shù)、偏斜度指標(biāo)等參數(shù)分析，相關(guān)分析法，包絡(luò)分析法，最大熵譜法，倒頻譜法，同步信號(hào)平均法，自回歸譜分析法，小波分析，分形分析等。信號(hào)分析方法是其它診斷方法的基礎(chǔ)。

3. 基于規(guī)則的專家系統(tǒng)故障診斷技術(shù)。

基于規(guī)則的方法又稱產(chǎn)生式方法，早期的故障診斷專家系統(tǒng)都是基于規(guī)則的，這些規(guī)則是從專家的經(jīng)驗(yàn)中總結(jié)出來，用來描述故障和征兆的關(guān)系。該方法的優(yōu)點(diǎn)是知識(shí)表示簡單、直觀、形象、方便，使用直接的知識(shí)表示和相對(duì)簡單的啟發(fā)式知識(shí)，診斷推理速度快；要求數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)空間相對(duì)較?。灰子诰幊毯鸵子陂_發(fā)出快速原型系統(tǒng)。缺點(diǎn)是知識(shí)庫覆蓋的故障模式有限，對(duì)未出現(xiàn)過的和經(jīng)驗(yàn)不足的故障診斷就顯得無能為力；當(dāng)知識(shí)庫中沒有相應(yīng)的與征兆匹配的規(guī)則時(shí)，易造成誤診或診斷失敗。

4.基于故障樹的故障診斷技術(shù)。

故障樹是一種體現(xiàn)故障傳播關(guān)系的有向圖，它以診斷對(duì)象最不希望發(fā)生的事件作為頂事件，按照對(duì)象的結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系逐層展開，直到不可分事件（底事件）為止。它的優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)崿F(xiàn)快速診斷；知識(shí)庫很容易動(dòng)態(tài)修改，并能保持一致性；概率推理可在一定程度上被用于選擇規(guī)則的搜尋通道，提高診斷效率；診斷技術(shù)與領(lǐng)域無關(guān)，只要相應(yīng)的故障樹給定，就可以實(shí)現(xiàn)診斷。缺點(diǎn)是由于故障樹是建立在元件聯(lián)系和故障模式分析的基礎(chǔ)之上的，因此不能診斷不可預(yù)知的故障；診斷結(jié)果嚴(yán)重依賴故障樹信息的完全程度。

5. 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理的故障診斷技術(shù)。

從映射的角度分析，故障診斷的實(shí)質(zhì)是建立從征兆到故障源的映射過程。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)是高度非線性、高度容錯(cuò)和聯(lián)想記憶等。但是，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于故障診斷也存在許多不足，診斷方法屬“黑箱”方法，不能揭示出系統(tǒng)內(nèi)部的一些潛在關(guān)系，無法對(duì)診斷過程給予明確解釋。網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練時(shí)間較長，并且對(duì)未在訓(xùn)練樣本中出現(xiàn)的故障無診斷能力，甚至得出錯(cuò)誤診斷結(jié)論，這些都增加了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際應(yīng)用中的困難。

結(jié)語：航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷是一項(xiàng)長期性工作，需要技術(shù)人員和故障診斷人員對(duì)這項(xiàng)工作有足夠的責(zé)任心，對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷有足夠的了解，要認(rèn)識(shí)到加強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷的重要性和必要性。技術(shù)人員要靈活運(yùn)用各種故障診斷技術(shù)，每項(xiàng)技術(shù)都有其獨(dú)特的應(yīng)用效果。同時(shí)要提高對(duì)故障診斷的辨識(shí)能力，積極完成技術(shù)的創(chuàng)新，這樣才能提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)的故障診斷技術(shù)的應(yīng)用效果，保證發(fā)動(dòng)機(jī)可以安全穩(wěn)定運(yùn)行，確保這項(xiàng)工作可以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。