直升機的故障與診斷

婁國增 王瑛

摘 ?要：本文從直升機故障及其分類、故障診斷及其分類、故障診斷基本環節三個方面對直升機故障與診斷進行了深入認識，對機務工作人員在維修保障工作認識、判明、排除故障有一定借鑒意義。

關鍵詞：直升機;故障;診斷

直升機在使用過程中，由于受到各種載荷的作用和自然條件的侵害，或者使用不當等原因，均會使各系統、各部（附）件的工作狀況、機械狀態和工作性能有所變化，各河東部分和傳動機構也會有所磨損。當上述變化超出了規定或允許的范圍之后，就可能出現異常現象，導致系統、部（附）件不能正常的工作，此時就稱直升機、發動機有了故障。

1 機械故障及其分類

所謂機械故障，就是指機械系統（零件、組件、部件、或整合設備乃至一系列的設備組）運轉不平穩等現象都是機械故障的表現形式，機械故障可以從不同的角度來進行分類。不同的分類方法反應了機械故障的不同側面，對機械故障進行分類的目的是為了更好地針對不同的故障形式采取相應的對策。以下是各種故障分類方法。

1.1按故障發生的原因分

1.1.1磨損性故障：機械系統因使用過程中的正常磨損面引發的一類故障。

1.1.2錯用性故障：因使用不當而引發的故障。

1.1.3先天性故障：由于設計或制造不當而造成機械系統中存在某些薄弱環節而引發的故障。

1.2按故障造成的后果分

1.2.1危險性故障：發生后會對人身、生產和環境造成危險或危害的一類故障。

1.2.2安全性故障：故障發生不會對人身、生產和環境造成危害的一類故障。

1.3按故障發生的快慢分

1.3.1突發性故障：不能靠早期測試探測出來的一類故障。即此類故障是不可預測的，對這類故障只能進行預防。

1.3.2漸發性故障：故障的發展有一個過程，因而可對其進行預測和監視，如疲勞裂紋的產生和擴展。

1.4按故障發生的范圍分

1.4.1部分性故障：設計功能部分喪失的一類故障。

1.4.2完全性故障：設計功能完全喪失的一類故障。

1.5按故障發生的頻次分

1.5.1偶發性故障：發生頻率很低的一類故障，即“意外現象”。

1.5.2多發性故障：經常發生的一類故障。

機械故障還可從其他角度來進行分類。在以上所列的五種分類方法中，按故障原因和按故障發生的快慢這兩種分類方法對于機械故障診斷最具現實意義。

2機械故障的診斷及其分類

所謂機械故障診斷，就是對機械系統所處的狀態進行檢測，判斷其是否正常，當出現異常時分析其產生的原因和部位，并預報其發展趨勢。機械故障診斷可以分類如下：

2.1按故障診斷目的分

2.1.1功能診斷：即對新安裝或剛維修過的機械系統診斷其功能是否正常，也就是投入運行前的診斷。

2.1.2運行診斷：即對服役中的機械系統進行的診斷。

2.2按故障診斷方式分

2.2.1巡回檢測：就是每隔一定的時間對服役中的機械系統進行檢查和診斷。

2.2.2在線監測：就是連續地對服役中的機械系統進行監測，此時測試傳感器急二次儀表等安裝在設備現場，隨機械系統一起工作。

2.3按提取信息的方式分

2.3.1直接診斷：診斷對象與診斷信息來源直接對應的一種診斷方法，即一次信息診斷。

2.3.2間接診斷：診斷對象與診斷信息來源不直接對應的一種診斷方法，即二次、三次等非一次信息的診斷。通常所說的診斷主要是指間接診斷。

2.4按時所要求的機械運行狀態條件分

2.4.1常規狀態診斷：在機械的正常運行條件下進行的一種故障診斷方式。

2.4.2特殊狀態診斷：對某些機械，需為其創造特殊的工作條件才能對其進行診斷。

2.5按故障診斷功能分

2.5.1簡易診斷：對機械系統的狀態做出相對粗略的判斷。一般只回答“有無故障”等問題，而不分析故障原因、故障部位及故障程度等。

2.5.2精密診斷：是在簡易診斷基礎上更為細致的一種診斷過程，它不僅要回答“有無故障”的問題，而且還要詳細地分析出故障原因、故障部位、故障程度及其發展趨勢等一系列的問題。

此外，機械故障診斷還可根據所采用的技術手段不同而分為：振動診斷、油樣分析、溫度監測以及無損檢測等。

3測試、分析及信息提取

主要內容是對借助測試系統所獲得的信號進行加工，包括濾波、異常數據的剔除以及各種分析算法等，其主要目的是從有限的信號中獲得盡可能多的關于被診斷對象狀態的有用信息，這是機械故障診斷的核心。

4狀態監測、判斷及預報

是診斷工作的最后一個環節，也就是機械故障診斷的最終目的之所在。這一步工作主要是構造或選定判據，確定劃分設備狀態的各有關參量的門檻值等內容，以此判定被診斷對象的運行狀態，并對其未來發展趨勢進行預測。

5研究故障發生的規律

某一個機件某時發生了故障，初看起來好像是一件偶然的事情，但經過相當長的時期若干個偶然性的綜合，就可以看出它的必然性，找出它的規律。如果我們把所有的機件發生故障的情況，都詳細認真地記載下來，加以歸納分析，找出各種情況下的百分比，那么就會從大量的偶然現象中，找出必然的規律來。

在研究故障發生的規律時，應首先了解故障產生的根本原因。因為只有了解故障產生的根本原因，才可能采取有效的預防措施，防止故障再次發生。研究故障規律，主要應從以下兩方面著手：

5.1從機件、零件的使用時間方面進行研究

大量的實踐表明，機件的故障率曲線是兩頭高，中間低，其形狀如同盆浴，習慣上成為“浴盆曲線”。

從曲線上可以看出，機件的故障率隨著時間的變化大致可分為三個階段，即早期故障期，偶然故障期和耗損故障期。裝配不當，質量檢查不嚴等。

5.1.1早期故障期

早期故障期出現在機件開始工作后的較早時期，其特點是故障率較高，且故障率隨使用時間的增加而迅速下降。早期故障主要是由于制造上的缺陷引起的。不少剛出廠的機件，都有一個早期故障期，因而對剛出廠或剛分解過的機件應嚴格按照技術標準進行檢查，必要時還要進行模擬試驗，以消除隱患。

5.1.2偶然故障期

在早期故障期之后，是產品的有用壽命期，其特點是故障率低而穩定，與時間的變化關系不大，偶然故障是由偶然因素引起的。如維護不良，操作錯誤，環境變化以及一些其它因素綜合出現。機件在使用過程中發生偶然故障是不可避免的，也是無法預測的。為預防故障而進行拆卸、分解檢查，不但不能達到預防故障的目的，反而會破壞原有的技術狀況，造成早期故障。因而在此階段，不應過多地進行拆卸、分解檢查等工作。以保持機件的正常工作規律。

5.1.3耗損故障期

機件工作到后期，是主要產生耗損故障的時期。其特點是故障率隨時間的增加而上升。耗損故障主要是由于機件磨損、疲勞、腐蝕、老化等造成的。耗損故障的出現是機件快到壽命的征候。當機件使用到接近耗損期時，要特別注意檢查。若能事先知道耗損故障開始的時間，則應事先作預防修理或更換。

上面介紹的盆浴曲線，是個典型的故障率曲線。在實際使用過程中，并不是所有的機件都遵循盆浴曲線的故障規律。有的機件只有其中的一個或兩個故障期，而有的機件則具有完全不同的故障率曲線。這就要求我們做好調查研究。收集有關的數據資料，進行分析、處理，得出機件發生故障與工作時間的規律，以便制定有效的措施，做好預防故障的工作。

5.2從機件的工作條件和周圍環境方面進行研究。

故障的發生還與機件的工作條件，飛行科目及周圍的環境有密切的關系，研究故障發生與工作條件、飛行科目及周圍環境等的關系，從中找出規律，采取針對性的措施。

結語：

如果故障不能及時發現、準確判斷、徹底排除，讓直升機帶故障上天，就會影響飛行任務的完成，危及飛行安全。因此，機務人員必須嚴肅認真地對待故障，積極貫徹預防為主、預防和排除相結合的原則，想方設法把故障消滅在萌芽狀態中，確保“故障不上天”。