航空發(fā)動機磨損故障研究

吉飆奇

摘要：磨損是航空發(fā)動機最容易發(fā)生的一類主要故障，此類故障對整個航空事業(yè)運行的安全性與穩(wěn)定性存在著巨大威脅。通常情況下，因機匣磨損、外物損傷引發(fā)的氣路磨損故障以及由于潤滑油潤滑零部件失效導(dǎo)致的磨損故障是最為常見的兩大類。導(dǎo)致各類磨損故障出現(xiàn)的原因包括腐蝕磨損、黏著磨損、磨料磨損等等。本文主要針對航空發(fā)動機磨損故障的具體成因及相關(guān)故障的診斷研究等方面進(jìn)行了深入剖析，具體內(nèi)容如下文所述。

關(guān)鍵詞：航空發(fā)動機、磨損故障、成因及診斷

一、前言

眾所周知，發(fā)動機作為飛機不可或缺的關(guān)鍵部件之一，對于飛機的整體性能及研發(fā)制造均發(fā)揮著決定性的作用，而航空發(fā)動機磨損故障更是嚴(yán)重威脅著航空事業(yè)的運行安全。鑒于此，對航空發(fā)動機磨損類故障的診斷研究便顯得尤為重要。根據(jù)我國民航總局的調(diào)查統(tǒng)計，機械故障造成的飛行事故占比將近40%，其中由于發(fā)動機系統(tǒng)故障引發(fā)的機械故障超過60%。由此可見，磨損是航空發(fā)動機最主要的一類故障，數(shù)年間國內(nèi)民航僅僅因為軸承、齒輪、密封件等零部件的非正常磨損所造成的發(fā)動機停車或者提前換發(fā)的事故頻頻出現(xiàn)。為此，我們應(yīng)當(dāng)繼續(xù)加大對航空發(fā)動機磨損故障的診斷研究力度。

二、造成航空發(fā)動機磨損故障的主要成因分析

（一）由于滑油潤滑元件失效導(dǎo)致的磨損故障

腐蝕磨損、黏著磨損及疲勞磨損等是出現(xiàn)此類磨損故障的基本成因。其最常見的位置包括發(fā)動機齒輪、轉(zhuǎn)子軸承等部位。舉個例子，某地在之前一段時間內(nèi)曾經(jīng)有許多臺發(fā)動機先后出現(xiàn)了燃?xì)獍l(fā)生器軸承部位的磨損故障，其液壓泵正齒輪也反復(fù)發(fā)生了齒面壓陷以及脫落等一系列事故，某渦噴發(fā)動機在其運作當(dāng)中不斷發(fā)生離心活門進(jìn)油接頭磨擦松動的狀況。盡管上述各類故障多發(fā)處幾乎都擁有不錯的潤滑環(huán)境，但如若出現(xiàn)磨損故障，依舊會對航空發(fā)動機整個系統(tǒng)的運作產(chǎn)生不利影響，并且磨損脫落物會伴隨著滑油流向其它零部件所在位置，進(jìn)一步加劇這些零件的磨損、惡化程度，最終使得大量零部件報廢并增大異常停車等事故出現(xiàn)的可能性。

（二）因機匣摩擦，外物損傷造成的氣路磨損故障

這類故障是引發(fā)眾多航空安全事故的始作俑者。具體而言，這類磨損故障的主要成因涵蓋了以下三個方面的內(nèi)容：首先，由于發(fā)動機葉片引發(fā)的機匣磨損。出現(xiàn)機匣相磨情況的時候一般不會立即對發(fā)動機的正常運作產(chǎn)生威脅，然而其會持續(xù)不斷加大葉片的振動頻率，繼而使得葉片裂紋變大，最終引發(fā)葉片被折斷的問題。像上世紀(jì)70年代末期的MK202型發(fā)動機就曾因為高壓壓氣機葉片的機匣摩擦故障導(dǎo)致葉片排氣邊緣脫落。其次，發(fā)動機當(dāng)中夾雜物體間的相互碰撞會造成外物損傷，與此同時，還會令發(fā)動機的各項肌能持續(xù)衰退，更嚴(yán)重的甚至?xí)苯釉斐僧惓Ｍ＼嚬收稀１M管其并不會在短時間內(nèi)對整機安全造成干擾，然而一定時間之后很可能會引發(fā)葉片折斷或嚴(yán)重變型等。此外，就是普遍存在于渦輪導(dǎo)向器、高壓壓氣機葉片等部位的氣路燒蝕故障。此類故障倘若無法獲得及時有效的解決，同樣會導(dǎo)致十分嚴(yán)重的后果，比如說葉片掉塊、令大量葉片遭受不必要的損壞等。

總而言之，航空發(fā)動機的磨損類故障對于發(fā)動機的安全、正常運作具有至關(guān)重要的影響，氣路高溫封閉的作業(yè)環(huán)境也在一定程度上加大了相關(guān)人員對航空發(fā)動機磨損類故障的研究難度。

三、航空發(fā)動機磨損故障的研究概述

（一）滑油分析法在發(fā)動機磨損故障研究中獲得了廣泛應(yīng)用

近年來，諸多國內(nèi)外科研人員通過持久不懈地努力探尋和摸索，在航空發(fā)動機潤滑零部件等的磨損故障問題上獲得了實質(zhì)性的突破，取得了可喜的成績，并且逐漸構(gòu)建起了一套更科學(xué)、更完備的監(jiān)測診斷技術(shù)體系。然而，由于氣路高溫密封這種作業(yè)環(huán)境的限制，對于氣路磨損故障依舊沒有尋找到十分有效的方法?，F(xiàn)階段，滑油分析法在航空發(fā)動機潤滑零部件磨損故障的診斷與監(jiān)測工作中獲得了越來越廣泛的運用，具體來說就是對滑油當(dāng)中所包含的磨損物含量、成分及類型等作出鑒定，并依此判斷有關(guān)部件真實磨損程度的一項技術(shù)?；头治龇ǖ仍\斷與監(jiān)測技術(shù)在發(fā)動機磨損故障研究過程中的推廣及應(yīng)用，對于各類磨損故障的解決、各類航空事故的減少及規(guī)避等均具有非常重要的現(xiàn)實意義。相信隨著時代的不斷進(jìn)步，科技的迅猛發(fā)展，在航空發(fā)動機磨損故障研究方面一定會取得更加長足的進(jìn)步。

（二）現(xiàn)代航空發(fā)動機磨損故障監(jiān)測診斷技術(shù)系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用

當(dāng)前被廣泛運用于航空領(lǐng)域之中的現(xiàn)代航空發(fā)動機，其可以借助信號式油濾亦或是磁性螺堵對發(fā)動機滑油當(dāng)中的各類磨損物含量展開線上監(jiān)測，如果磨損物含量高于限定指標(biāo)則會發(fā)出預(yù)警信號，等到發(fā)動機停止作業(yè)后再繼續(xù)展開檢測工作?，F(xiàn)如今，對發(fā)動機各零部件最實用、最有效的磨損故障診斷研究技術(shù)即為離線監(jiān)測技術(shù)，其依靠磨粒顯微、磨粒計數(shù)等能夠?qū)崿F(xiàn)對相關(guān)數(shù)據(jù)的采樣及離線分析。

比如說，我國的南京航空航天大學(xué)發(fā)動機故障診斷研究所之前便在這一領(lǐng)域中實現(xiàn)了重大突破，研究出了DMAS系列的智能化鐵譜分析系統(tǒng)，為航空發(fā)動機零部件磨損故障的診斷與研究事業(yè)做出了卓越的貢獻(xiàn)。除此之外，像離線監(jiān)測技術(shù)還可以對航空發(fā)動機進(jìn)行整體性能剖析以及振動狀況監(jiān)測等多項操作。至于氣路磨損故障的診斷研究方面，國內(nèi)目前尚未研究出更為有效可行的方法，依舊沿用著之前的氣路參數(shù)建模結(jié)合性能剖析的方法，其監(jiān)測的有效性、實際的研究效果等與美國等相比尚存在著巨大的差距。拿美國來說，其在此領(lǐng)域具有比我國更久遠(yuǎn)的研發(fā)歷史，更大量的實用性研究成果，像美國史密斯工業(yè)公司之前研發(fā)的EEMS、IDMS、EDMS等故障監(jiān)測診斷系統(tǒng)，它們的設(shè)計原理基本相同，均為監(jiān)測發(fā)動機氣路氣流中微粒攜帶電荷量的大小及變動趨勢，接著再根據(jù)轉(zhuǎn)速等參數(shù)來判斷氣路的磨損狀況。盡管這些系統(tǒng)也存在一些亟待完善的地方，但依舊有許多值得我國借鑒的優(yōu)點。

結(jié)束語

綜上，航空發(fā)動機的磨損故障除了引發(fā)其他故障外，還會直接造成各類航空事故，因此，對航空發(fā)動機磨損故障的研究工作具有十分重大的現(xiàn)實意義。在當(dāng)前形勢下，我們應(yīng)當(dāng)在結(jié)合自身實情、汲取外部優(yōu)秀經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，充分借助智能化技術(shù)及創(chuàng)新性理論的力量，努力推動該領(lǐng)域研究工作的進(jìn)步。

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