直升機滑油監控探析

安占領+崔國軍

摘 要 滑油監控是現代直升機新的維修手段，它是通過儀器檢驗方法，進行數據分析，達到預測軍隊直升機磨擦損壞情況，及時采取預防措施，保持直升機飛行安全的一門綜合技術。文章通過分析幾種監控方式，讓讀者對滑油監控一個基本認識。

關鍵詞 直升機；滑油；監控

中圖分類號：V267 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）06-0062-01

隨著航空工業的發展，維修方式已由定期維修發展到目前的視情維修和狀態監控，體現了一種革命和進步。狀態監控是貫徹“以可靠性為中心”的維修思想、主動預防故障、提高可靠性、保證飛行安全的一種新型維修方式，它可以有效避免事故與故障的發生，在維修方式上是一種質的飛躍。

1 滑油監控的作用

發動機滑油監控是通過對發動機中滑油定期采樣、分析檢測，根據滑油中各磨損金屬的濃度及濃度增長率，達到監控發動機當前工作狀態和預測在未來一段時間內發動機是否會產生異常磨損故障的目的。其主要功用是準確判斷發動機工作狀態，早期預報發動機故障；檢測滑油污染、變質，保證油液質量。滑油監控是及時采取措施，保持發動機可靠性與經濟性的重要手段這一，其作用是十分明顯的。

2 直升機的滑油監控

對磨損元素界限值理論和方法國內外均在研究之中。針對所監控直升機、發動機潤滑、傳動系統的磨損特點，研究磨損元素界限值制定的方法，即選擇監控參數和怎樣準確制定磨損元素濃度增長率界限值。選擇濃度增長率界限值參數，主要是為了彌補在某些磨損元素即使沒有超過濃度極限值，但是它瞬間升高的狀況下，可能漏報異常磨損的局限。

經過系統深入的研究，提出了數據的分析模型，并結合直升機、發動機使用情況，動態制定臨界值的方法。即利用科學取樣、補油校正、光譜數據分析，使用概率方塊圖、線性回歸圖、控制圖評判等方法，結合外場直升機、發動機出現異常情況，經過綜合分析判斷。為了更好的反映直升機實際使用狀況，制定磨損元素濃度臨界值使用修正濃度方法。這是由于直升機飛行過程中，由于滑油消耗，需要及時添加油料，為消除添加油對光譜分析數據的影響，根據洛坦計算公式，對磨損元素濃度值進行修改。采用磨損曲線能很好地掌握發動機磨損規律。

對直升機發動機滑油光譜分析得到12種磨損元素重要程度進行區分。原則是：磨損元素構成的發動機摩擦的重要程度、在實際使用過程中容易出現問題的程度。對重要元素與參考元素變化控制是有差別的。對重要元素采用濃度和濃度增長率兩個參數監控，濃度值采用正常、警告、異常三檔，濃度增長率采用正常、異常兩檔。而對參數元素只采用濃度值（正常、異常）表征數據的變化加以控制，體現了對次重要元素的監控程度、對發動機危害程度的考慮，保證監控的有效性。

2.1 故障診斷系統

為了很好地形成規則，對發動機磨損元素濃度機發動機狀況主要判斷依據。這是定性的研究，從深度和濃度增長率變化的定量關系進行發動機磨損判斷，應用濃度與濃度增長率的模糊綜合評判。規則的建立基本上按診斷故障的規律以及系統工作方法將已制定出前提和結論按一定的次序進行組合排列。在這項工作過程中，要特別關注知識庫的完整性和一致性，經反復檢驗證明，建立系統工作知識庫。知識庫中規律大概分為3類：

1）根據發動機磨損元素濃度值，大概確定發動機磨損程度。

2）根據發動機及磨損元素異常情況推測發動機磨損位置。

3）根據發動機磨損狀況來確定必須要采補救方法。

2.2 軟件開發

該軟件具備數據分析、結果判斷和措施決斷功能。基于Windows2000以上平臺，數據應用軟件外框架可以和中心數據庫進行交互，由數據庫編程語言編制；其框架部分由C++等編程語言編制。

1）自動從通用數據庫調用所需要數據。

2）故障診斷并給出結論和建議。

3）知識庫的編輯和維護。

4）提出在線幫助和必要的解釋。

5）結論輸出打印、存儲。

2.3 磨損碎屑監測

直升機、發動機使用過程中，特別是失效前容易產生較大的磨損顆粒，而由于光譜儀對大于10 um的磨損顆粒檢測有效性差，這使得一些非正常磨損產生的大顆粒金屬碎屑不能通過滑油光譜分析檢測到，由此將不可避免的漏報一些磨損故障。由于磨損碎屑部分被吸附在磁塞或過濾在油濾上，需要建立直升機油濾或磁塞上磨損碎屑檢測方法，并制定相應的檢測標準。

1）研究一套磨損碎屑識別系統。主要包括攝像頭和計算機磨粒圖像識別軟件。通過對磁塞或油濾上磨屑的攝像、掃描，計算機對磨屑邊緣、形狀、尺寸、紋理和結構等進行識別，實現磨屑信息的自動檢測、分類和磨損故障和自動監測、診斷。避免人工區分磨屑的繁瑣和誤差，提高故障診斷的準確性。

2）采用光譜分析法：即結合光譜儀，研制一套快速、方便、實用的磨損碎屑檢測裝置，并制定相應的檢測標準，方便使用。主要磨屑的采集，應用光譜儀輔助大顆粒檢測裝置測定磨屑的成分和半定量的含量，用重要法對磨屑進行定量分析。

3）應用X-射線熒光能譜法。首先是對油濾上的磨屑抽樣，然后檢測其成分和含量，對磨損元素的顯著性程度判別，確定磨損顆粒的來源和磨損嚴重的部件。

3 滑油監控預測

開展滑油監控所追求的是不斷提高故障診斷的準確率和針對性，盡可能的將漏報和誤報減少到最小。滑油監控除結合磨損元素界限值，利用故障診斷的豐富知識和經驗外，就是建立各發動機磨損元素變化勢圖，更清楚掌握發動機狀態；針對已有的檢測情況，預測以后的發展趨勢，為提前采取相應措施創造條件，需要開發故障預測系統。若某臺發動機滑油光譜分析結果較高，而通過模型分析預測發現濃度變化總趨勢較慢，就不應急于預報采取措施以免誤報；同樣，若某臺發動機滑油光譜分析結果不是很高，而通過模型擬合分析預測發現濃度變化呈較快的增長趨勢，此時應建議加密取樣；否則有可能在下次正常取樣前發生故障。磨損元素變化趨勢圖建立的是線性圖和直方圖；磨損元素濃度和濃度增長率預測采用灰色系統法、多項式擬合、冪函數、線性回歸等方法。

參考文獻

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