航空发动机状态监控在试车台滑油系统上应用研究

航空发动机滑油综合监控方法及应用作者：祁磊郭朝翔来源：《科技创新导报》2013年第10期摘要：传统光谱分析手段在航空发动机磨损类故障定位方面局限性突显。

综合应用光谱监控分析、铁谱监控分析、自动磨粒监控三种技术在航空发动机的磨损类故障检测中具有互补准确的优点。

针对国产新型发动机的综合监控方法和数据库软件的应用能大大提高航空发动机滑油监控的安全性。

关键词：航空发动机滑油综合监控方法优点中图分类号：V233 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）04（a）-00-04滑油监控可以在航空发动机出现重大磨损故障之前有效诊断出部件非正常磨损及可能因磨损失效而导致的潜在故障；对于降低故障损失及事故的发生率具有重要的意义。

我国空军于20世纪80年代开展了发动机滑油光谱监控技术的应用，在对发动机的预防维修上起到了重要作用。

但光谱分析手段只能判断各种金属元素在油样中的浓度，无法判断磨粒的外观形貌和磨损特征，存在无法对发动机磨损类故障进行准确定位的问题。

所以如何将先进的油液监控技术综合应用，并借助计算机信息管理来提高监控和诊断水平是此类技术现阶段发展的重点。

1 传统检测方法的局限性传统原子发射光谱分析技术在我国空军近20年对航空发动机潜在故障的安全监控过程中起到了重要作用。

据统计，自引进光谱分析以来空军成功预报了160余台航空发动机的磨损类故障，避免了因发动机故障隐患而引起的人员伤亡和财产损失。

但近些年来，曾多次出现飞机飞行中报滑油金属屑超标警告，飞行后进行光谱检测得出数据却在正常范围。

进而检查滑油滤发现，其上有大量大颗粒金属磨屑。

最后分解检查发动机发现轴间间隙超标或轴承保持架损坏、棍棒剥落等现象。

这是由于原子光谱仪是通过小颗粒的累积数量来评定磨损状况，突然出现的少量大颗粒并不会立即使颗粒总量超标，但可能是突发性故障的预兆。

另外，原子发射光谱仪主要分析滑油中由擦拭磨损和腐蚀磨损产生的尺寸较小磨屑；对滚动接触的疲劳磨损和严重的切削磨损产物，其检测有效性很差。

航空发动机状态趋势监控方法航空发动机是飞机最重要的组成部分之一，因此对其状态进行监控和维护是航空安全的重要环节。

为了实现航空发动机的状态趋势监控，可以采取以下方法：1. 数据采集：通过传感器和监测设备采集航空发动机的关键参数，包括燃油消耗、温度、转速、压力等，同时还可以采集发动机振动、声音等非实时数据。

2. 数据预处理：对采集的数据进行预处理，包括去除异常值、补充缺失值、数据清洗等步骤，确保数据的准确性和完整性。

3. 特征提取：从原始数据中提取有用的特征，例如平均值、标准差、频谱分布等，以便后续的状态评估和分析。

4. 状态评估：根据历史数据和预期的状态模型，对航空发动机当前的状态进行评估。

可以使用统计学方法、机器学习算法等技术进行状态预测和分类，来判断航空发动机是否处于正常运行状态。

5. 趋势分析：根据状态评估的结果，对航空发动机的状态趋势进行分析。

可以通过对比当前状态和历史状态的差异，推测出可能的故障发生趋势，进而提前采取相应的维修和保养措施。

6. 报警与应对：当航空发动机状态异常或趋势不稳定时，及时发出报警信号，并采取相应的应对措施。

可以通过界面显示、声音报警、通信联动等方式，及时通知飞行员和维护人员，确保航班安全。

7. 数据存储和分析：将采集的数据和分析结果进行存储，并进行后续的数据分析和挖掘。

通过对大量数据的分析和比对，可以发现发动机状态的变化规律和异常模式，为航空发动机的维护和改进提供科学依据。

航空发动机状态趋势监控方法涉及数据采集、数据预处理、特征提取、状态评估、趋势分析、报警与应对以及数据存储和分析等多个环节。

通过科学的数据分析和状态监控，可以及时发现航空发动机的异常状态并采取相应措施，提高航空安全水平。

浅析GTCP131—9A／B型APU试车中低滑油压力故障成都分公司发动机部对GTCP131-9A/B型APU进行翻修后试车，常遇到滑油系统的故障，文章根据GTCP131-9A/B型APU滑油系统结构及工作原理，结合工作中遇到的滑油系统故障，找到导致故障的原因，提出相应的排故措施，供大家参考。

标签：GTCP131-9A/B型APU；滑油系统功能介绍；故障排除在大、中型飞机和大型直升机上，为了减少对地面（机场）供电设备的依赖，都装有独立的小型动力装置，称为辅助动力装置即APU。

APU的作用是向飞机独立地提供电力和压缩空气，也有少量的APU可以向飞机提供附加推力。

飞机在地面上起飞前，由APU供电来启动主发动机，从而不需依靠地面电、气源车来发动。

在地面时，APU提供电力和压缩空气，保证客舱和驾驶舱内的照明和空调；在飞机起飞时使发动机功率全部用于地面加速和爬升，改善了起飞性能；降落后，仍由APU供应电力照明和空调，让主发动机提早关闭，从而节省了燃油，降低了机场噪声。

通常情况下飞机爬升到一定高度（5000米以下）APU关闭，但在飞行中当主发动机空中停车时，APU可在一定高度（一般为10000米）以下的高空中及時启动，为发动机重新启动提供动力，因此APU成为飞机上一个重要的不可缺少的装置。

在此就APU试车中的滑油系统中的低滑油压力故障作一个简单的探讨和分析。

1 APU滑油系统的组成及简介APU滑油系统由下列部件组成，具体包含的部件有：润滑组件（滑油供油油滤、电机伺服油滤、高滑油温度传感器等）、滑油冷却器、齿轮箱/油泵、低滑油量传感器、磁堵、温度控制活门、低滑油压力电门、油气分离器、管道及相应的指示系统组成。

2 滑油系统的功用（1）润滑：减少摩擦力，减小摩擦损失。

相互运动的零部件表面被一定厚度的油膜所覆盖，金属与金属不直接接触，而是油膜与油膜接触，在相互运动中减小了摩擦和磨损，延长了零部件的使用时间，提高了零部件的可靠性。

航空发动机状态监控在试车台滑油系统上的应用研究作者：任忠朝来源：《科技创新导报》2012年第10期摘要:本文主要通过对航空发动机滑油系统的工作原理和常见的滑油系统故障的分析,以某型航空发动机为例,初步探讨状态监视系统在航空发动机试车台上的应用。

关键词:状态监视航空发动机试车台滑油系统中图分类号:V23 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)04(a)-0081-01航空发动机是飞机的心脏,其结构复杂,工作条件苛刻,同时受到各种外部因素的干扰。

飞机发动机故障监控系统的设计就是为了保障及时有效的监控发动机性能和可靠性状态,诊断故障。

通过监控来调整发动机性能,分析故障,最终达到提高发动机使用质量的目的。

目前在国际上已经具有很多成熟的飞机发动机故障诊断的专家系统,如XMAN和JET－X等等。

但在航空发动机试车台上应用状态监视系统却仍然较为少见。

发动机在工作过程中,滑油系统的工作状况不仅影响发动机的工作性能和寿命,而且滑油系统故障可以导致严重的飞行事故也屡见不鲜。

本文主要以某型航空发动机为例,探讨状态监视系统在试车台滑油系统上的应用,分别从航空发动机滑油系统的工作原理,常见的滑油系统故障原因分析,试车台滑油系统状态监视系统的建立等三个方面进行探讨。

1 航空发动机滑油系统工作原理滑油系统是保证航空发动机正常工作的一个重要组成部分,其主要功能是保障发动机摩擦件的润滑、散热．发动机内部有摩擦件的地方就有滑油,如转子轴承、齿轮、封严装置。

滑油系统中的滑油具有循环使用的特点,因此在滑油油路中会携带大量发动机运动状态的信息,如磨损物的数量、形状、粒度成分等,它在一定程度上反映了发动机内部可能存在的故障隐患,如润滑油系统本身故障(管路阻塞、滑油泵卡滞、封严装置失效)和发动机杂音、振动、抱轴等故障。

这些信息为监控与技术诊断提供了良好的条件。

2 航空发动机滑油系统常见故障对于航空发动机滑油系统来说,主要常见故障主要有以下几种。

试析航空活塞发动机滑油系统故障分析及维护措施摘要：航空发动机的整体特点在于结构复杂，且零件较多。

在实际运行期间，则会遇到各种类型的故障问题，对于航空安全具有一定的隐患威胁。

为解决航空发动机故障问题，本文以其中活塞发动机滑油系统故障为例展开研究，对现阶段存在的常见故障问题进行分析，并对此提出相应的维护措施建议，以期能够有效解决当前航空活塞发动机滑油系统故障问题，保障其正常运行，提高航空的安全性。

关键词：航空活塞发动机；滑油系统；故障分析；维护措施引言：新经济的发展进步，使航空业亦是呈高速发展的趋势。

其中，航空活塞发动机更是在此背景下提高了使用率，不断地扩大其在航空工的使用范围。

如此一来，航空活塞发动机则需进一步提升其运行质量及效率，以更好的适用并满足航空发展需要。

就现阶段而言，仍有几种故障现象较为常见，包括如滑油的压力、温度、耗量等方面，如若发生故障现象，则会降低发动机的性能及其使用寿命，更是对航空安全造成安全影响。

一、常见航空活塞发动机滑油系统故障类型分析（一）滑油压力过高或过低影响滑油压力高低变化的主要因素体现在外界温度变化、滑油型号的不规范使用等方面。

如若使用与系统不匹配的滑油，一旦气温较低，滑油压力则会发生过高的变化，特别是冬季飞机运行时，更易于出现此类情况，导致滑油泄露、耗损严重等问题，同时还会在一定程度上损坏薄壁结构部件[1]。

因而在应用滑油时，需严格依据型号类型进行使用，以避免因滑油问题造成飞行影响。

此外，压力变化的影响在存在于压力过低的现象，无法有效的进行润滑和冷却处理，从而造成不轴承处过热。

一旦存在滑油压力值过低，则需取消停止运行。

（二）润滑不到位滑油的作用在于通过流动所形成的油膜，对部件进行润滑，保护其表面，使运行期间的压力处于稳定状态，降低因部件磨损造成的系统故障。

如若存在磨损情况，相关人员则需检查滑油压力表，判断是否存在故障问题，并及时对发现了故障进行维修与维护。

与此同时。

滑油监控技术在航空发动机的运用摘要：本文通过对滑油监控技术进行介绍，分析了滑油系统受污染原因及引起的危害性，将其综合应用于某型航空发动机故障诊断分析中，解决了附件机匣传动齿轮轴承保持架断裂脱落引起的滑油系统异常警报问题，消除故障隐患，有效保障飞行安全，具有重大的社会和经济效益。

关键词：航空发动机；滑油诊断；故障监测滑油系统是航空发动机的重要系统之一，主要给发动机齿轮、轴承等机械旋转件提供充足的滑油进行润滑和冷却。

如果滑油系统供油不充分，喷油嘴堵塞等故障导致齿轮、轴承等旋转件得不到充分的润滑，那么就可能产生机械磨损、点蚀、剥落、胶合等故障，金属磨屑随着滑油进行循环，又会进一步对发动机旋转件产生伤害，磨损严重时会导致抱轴，造成发动机停车。

为消除故障隐患，对滑油系统进行监控检查，保证发动机旋转件健康运行。

滑油系统监控分两种，一种是在线监控，如磁塞探测器的检查；一种是离线检测，即采样工作后的滑油进行光谱分析和铁谱分析，对滑油中金属成分、含量和磨粒尺寸等参数进行监控，根据数据定位故障部位，评估受损程度，随之制定合理的维修方案，有效提高航空发动机可靠性。

下面介绍滑油监控技术及在航空发动机上的应用情况。

1滑油监控技术利用系统中滑油具有循环使用这一特点，通过分析被检测航空发动机滑油中携带零件结构疲劳破裂产生的磨屑数量、成分，可以直观反映发动机内部机件的工作状况、接触表面的损伤情况，为转子轴承、齿轮等重要零部件的故障监控和技术诊断提供有力依据。

从而使对发动机部件的使用寿命和可靠性分析评估更加准确，使维修方案更有针对性、更加有效。

1.1磁塞检测法。

磁塞又称磁性金属屑探测器，安装在回油路的不同部位，其内部永磁铁和滤网可以吸附油路中机件工作磨损脱落下的铁磁性金属屑。

一般在发动机停车后维护前取出磁性探针进行检查，观察探针上金属屑颗粒大小、数量、色泽、形态，判断发动机内部机件是否出现过度磨损、疲劳损伤问题，并立即采取相应的维修手段，因此初步预测发动机内部故障发生情况。

航空发动机滑油系统的现状与发展摘要：滑油系统是保证航空发动机机械传动系统正常工作必不可少的部分，随着中国航空发动机技术的发展进步，滑油系统的研究也不断深入，在元部件设计、子系统设计、系统整合和健康监视方面的自行研制上都有了长足的进步。

本文对发动机滑油系统的现状进行了分类，并阐述了未来先进滑油系统的发展方向。

关键词：滑油系统；在线监视；健康管理；航空发动机Keywords：oilsystem；on-linemonitoring；healthmanagement；aeroengine航空发动机是一种高度复杂和精密的热力机械，其条件十分苛刻，需要经受高转速、高温、高压的考验。

由于轴承转速高，并处于发动机中心，结构紧凑，润滑与隔热、散热条件较差，出现滑转、磨损、积炭和支承座裂纹等故障的几率较高，需要滑油系统润滑和冷却航空发动机各承力和传动部件，所以滑油系统的性能和工作的可靠性直接关系到发动机的工作性能和可靠性[1]。

长期以来我国航空发动机相关领域的研究主要偏重压气机、燃烧室、涡轮这三大部件，忽视了对滑油系统的研究工作，导致发动机滑油系统的设计难以满足现代高性能航空发动机的需要，已成为限制高性能发动机研制与发展的瓶颈。

近年来，随着中国航空发动机方面的发展，中国学者对滑油系统的研究也越来越深入，从元部件的设计[2]、子系统设计、系统整合和在线监视等方面进行了深入研究，滑油系统的研制得到了长足的发展。

1滑油系统的研究现状1.1对元部件的研究1.1.1供/回油泵主要功能为发动机轴承和传动部分润滑油的输送和抽回，一般为容积式齿轮泵，目前常采用的为外啮合齿轮泵或内啮合转子泵。

一般的研究方法为理论分析及CFD数值计算，通过已知供、回油系统边界条件来计算泵的性能，主要着眼的问题为齿轮泵的汽蚀现象和高空性能等。

1.1.2燃滑油散热器主要功能是冷却滑油，使滑油温度保持在正常范围，同时加热燃油。

目前普遍采用管壳式散热器。

一般的换热性能计算方法有效率-传热单元法、平均温差法、温差换热量性能曲线簇法和基于实验数据的改进方法等。

航空发动机燃油与控制系统的研究与展望摘要：随着我国航空航天的不断进步,航空发动机技术的发展也不断的提高,燃油和控制系统由原来的简单系统发展到现在的复杂技术, 由原来的液压机械操作发展到现在由全权限数字电子控制(FADEC)进行操作。

原有的军用航空发动机中燃油和控制系统的特点是多变几何控制能力,而现在的FADEC技术将发动机的故障诊断和监视系统归入到发动机的控制系统中。

在航空航天发展速度较快的今天,防喘控制也受到航天专家的重视。

因此,本文将对航空发动机燃油和控制系统的发展进行阐释,为我国的航空航天发展提供理论依据。

关键词：航空发动机燃油与控制系统的研究与展望前言：在航空发动机研制过程中,要经过大量整机试验和科研试飞才能最终确定燃油与控制系统的性能、可靠性和操纵性。

在整机试验和科研试飞中,台面仪表仅显示了发动机状态和告警参数,几乎没有监控显示燃油与控制系统的相关参数。

如果不对燃油与控制系统进行测试改装,在整机试验和科研试飞中则无法预估燃油与控制系统的安全可靠性,也不利于燃油与控制系统的故障排查。

为了降低整机试验和科研试飞的风险,必须加强燃油与控制系统的全面监控,保障试验安全可靠的进行。

一、燃油与控制系统组成燃油与控制系统主要由离心式增压泵、低压燃油滤、燃油调节器、电子控制器、燃滑油散热器、超转放油阀、各类传感器及电缆等附件组成。

航空发动机燃油能在较宽的温度范围内正常供油。

一般要求的外界气温范围为-60 一60℃。

当气温过低时，可能导致燃油滤网上处于悬浮状的水分结冰，而沉积在燃油滤网上将其堵塞，使进入发动机的燃油减少，致使发动机停车现象；当气温过高时，燃油在高温之下也会分解成焦炭，堵塞油路，影响燃油系统正常供油。

要求在设计上减少燃油管道外露，采取余度设计，以保证在某些附件损坏后仍能保持燃油系统正常输油；采取吸油式燃油输油泵以及坠毁自封措施，防止坠毁时燃油外泄起火。

要求燃油系统在发动机处于各种状态都能通过喷嘴或甩油盘在燃烧室中使燃油均匀雾化。

毕业设计题目民航发动机控制系统故障在线监测方法研究学生姓名学号学院专业班级指导教师民航发动机控制系统故障在线监测方法研究摘要航空发动机控制系统是航空发动机的安全关键系统，保证了航空发动机在各种可能的条件下安全可靠地工作，为了保持可靠性，需要对其进行在线监测并且隔离出故障。

异常监测算法的研究能为维修人员提供直接有效的信息，能有效保障安全和降低维修成本。

本文以CFM56-7B控制系统为研究对象，针对最可能发生故障的传感器部分开展了方法研究，提出了基于多元状态估计和极限学习机的传感器信号在线监测方法，利用译码得到的QAR数据进行了验证。

通过对正常航班的训练得到模型，然后对正常测试数据进行了故障模拟，并对残差进行了序贯概率比检验，最后开发了MATLAB GUI交互界面，该图形界面整合了数据的训练和测试、故障模拟及残差检验。

关键词：CFM56-7B，QAR数据，传感器，多元状态估计，极限学习机目录摘要 (ⅰ)Abstract (ⅱ)第一章绪论 (1)1.1研究背景及意义 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.3论文主要内容 (3)第二章CFM56-7B航空发动机控制系统 (5)2.1CFM56-7B航空发动机控制原理 (5)2.2CFM56-7B航空发动机控制系统组成 (6)2.2.1 电子控制器EEC (7)2.2.2敏感元件传感器 (7)2.2.3放大元件和执行机构 (14)2.3CFM56-7B航空发动机控制系统主要故障 (15)第三章航空发动机控制系统传感器故障检测算法研究 (16)3.1多元状态估计（MSET） (16)3.1.1MSET基本原理 (16)3.1.2在线异常检测步骤 (17)3.2极限学习机（ELM） (18)3.3基于序贯概率比（SPRT）的异常检测 (20)3.3.1序贯概率比 (20)3.3.2残差检验的一般步骤 (21)第四章MSET和ELM在CFM56-7B控制系统传感器上的故障监测 (23)4.1QAR数据 (23)4.2基于MSET的全航班多飞行阶段的传感器故障监测 (23)4.2.1数据的预处理 (23)4.2.1实例检测 (25)4.2.3CFM56-7B传感器故障模拟及在线监测 (32)4.3基于ELM的传感器故障监测 (36)4.3.1数据的训练及人工神经网络的建立 (36)4.3.2CFM56-7B传感器故障模拟及监测 (38)4.4两种监测方法的比较 (40)4.5CFM56-7B传感器在线监测人机交互GUI界面的设计 (42)第五章总结与展望 (45)5.1 总结 (45)5.1 展望 (45)参考文献 (46)致谢 (48)第一章绪论1.1 研究背景及意义我国民航业正进入高速发展的新时期，中国作为一个航空大国，其航空安全关系到我国的整个航空工业体系和经济的发展。