航空发动机监控技术

在发动机工作过程中，对发动机的一些参数及系统的工作情况进行监控，是保证发动机正常工作的重要手段之一。同时，它也为发动机的视情维护提供了必要的依据，从而提高发动机的可维修性。使维护人员能及时根据监控情况，作出分析、判断而采取相应的维护措施，排除故障或潜在故障，保证发动机安全工作，延长发动机的装机寿命。发动机的监控包括下面几个方面：（1）发动机工作状态监控，通常由发动机的指示系统来完成；（2）发动机振动监控；（）滑油监控；（）发动机气路参数分析，即目前各发动机厂家所采用的“飞机发动机状态监控系统”。一…     

CFM56-5B发动机振动监控系统原理及应用

发动机N1、N2转子的振动值作为发动机运行、监控的重要参数,为发动机运行过程中提前发现潜在故障提供重要参考。本文从发动机振动指示的原理、发动机状态监控、典型故障分析三个方向,全面解读发动机振动监控系统。     

结合发动机性能趋势监控分析发动机典型故障

一、引言对航空发动机的性能状况监控包括初探检查、磁绪和油滤检查、滑油抽样分析、性能参数（包括滑油耗量）趋势监控。发动机性能趋势监控通过对起飞、巡航状态下发动机主要性能参数的趋势的观察和分析，监控发动机的综合性能情况（包括润滑系统状况）。它是对常规孔探和磁堵检查监控方法的有效补充，同时还可预测或协助判断某些发动机甚至飞机附件的故障。本文从最广泛使用的两种民用发动机的两个典型故障原因和相应巡航性能参数曲线分析，从一个侧面阐述发动机性能趋势监控对排放的指导意义。二、利用GE公司ADEPT报告分析CFM56—3…     

加强性能状态监控提高发动机工作的可靠性

发动机性能状态监控(或气路参数分析)与孔探检查、机械状态监控构成现代发动机视情维修的基本方式，其中发动机性能状态监控随着科学技术手段的不断提高在发动机维修中扮演着越来越重要的角色。     

YF—75发动机状态监控与故障诊断工程应用系统的研制

根据YF－75发动机状态监控与故障诊断工程应用系统（CMFDS）的研制情况，重点介绍了总体设计原则、系统功能、系统组成、系统结构、系统硬件组成与接口形式、发动机主要技术状态、故障模式分析、故障数据库建立、监测部件与监测参数选择等内容，对状态监控与故障诊断算法也做了较为详细的描述。最后，还给出了用YF－75发动机18次原始试车数据对CMFDS进行验证的情况，结果显示本系统具有很强的适应性和有效性。     

高低压转子弹性支承振动应力信号的LMD切片谱分析与时频分布

针对传统的频谱分析方法不能很好地辨识航空发动机转子振动特征频率的问题,采用局部均值分解（Local Mean Decompo? sition, LMD）,结合切片谱的频谱分析方法,对航空发动机转子振动信号进行自适应模态分解与峰值频率辨识;对转子振动信号进行时 频分析,得到其时频分布。将该方法应用于某航空发动机高、低压转子的弹性支承振动应力信号分析中。结果表明：相比于发动机振 动正常状态,在发动机振动异常状态下,高、低压转子弹性支承振动应力信号的LMD切片谱中除了存在高、低压转子的基频和倍频成 分,还存在高、低压转子间的调制频率,且在异常状态下F分量的时变特征更加明显。采用LMD切片谱分析方法获取了发动机振动正 常状态和异常状态下的振动频谱特征和时频分布,可为航空发动机转子振动特征提取与状态判别提供参考。     

涡轮轴发动机的振动监测

本文介绍外场对涡轮轴发动机的振动监测系统组成原理。通过对发动机的振动监测,实理振动状态的监控、趋势分析,评估振动水平,提供故障诊断的依据。对发动机结构系统,特别是转子系境等机械状态的故障进行早期故障的预报和诊断,及时采取适当的维修措施。最终提高涡轮轴发动机的持续性和可靠性,保证飞行安全、降低直接使用成本。     

军用小涵道比涡扇发动机最大状态控制计划鲁棒性分析

军用小涵道比涡扇发动机在部件性能退化情况下推力保持稳定可有效保证战斗机的作战性能，合理的控制计划有助于实现这一目标。本文进行推力计算公式推导，从理论上分析对比了在部件性能退化情况下，几种经典最大状态控制计划发动机推力性能的变化。理论分析表明，相较于被控量为高压转子转速和涡轮落压比（或低压转子转速）的最大状态控制计划，控制发动机流量和增压比的最大状态控制计划在发动机退化情况下，能够更好地保持推力。仿真结果表明，在不同部件性能退化情况下，控制发动机流量和增压比的最大状态控制计划推力变化最大幅度仅为-2.04%，而被控量为高压转子转速和涡轮落压比（或低压转子转速）的最大状态控制计划推力变化最大幅度高达6.9%。相较而言，控制发动机流量和增压比的最大状态控制计划可有效保证发动机性能稳定，具有更强的鲁棒性。     

基于信息熵距和FSVM隶属度的转子振动状态评估方法

为了更有效、直观地对航空发动机的振动状态进行实时监控,运用信息熵和模糊支持向量机(FSVM)方法,建立了基于信息熵距和FSVM隶属度的转子振动状态评估方法。研究了振动信号的信息熵特征,提出了可以表示转子振动状态的指标—信息熵距;通过模糊支持向量机(FSVM)确定模糊隶属度矩阵,将模糊隶属度矩阵与信息熵距相结合,建立了一个多参数的转子振动状态评估模型;应用此模型对转子振动信号进行系统分析和定量计算,验证了该方法用于转子振动状态评估是有效、可行的。      

航空发动机高低压转子间碰摩故障特征提取

针对变分模态分解（VMD）需要人为确定输入参数的问题,提出了一种参数自适应VMD（APVMD）方法,其通过粒子群（PSO）算法优化VMD的输入参数。使用APVMD结合切片谱的方法,对双转子航空发动机振动正常和异常状态下的实测弹性支承应变信号进行分析。分析结果表明,APVMD方法可以自适应地实现对实测弹性支承应变信号的分解;当发动机振动正常时,高低压转子弹性支承应变信号的APVMD模态分量中只存在高低压转子的1倍频和2倍频成分;当发动机振动异常时,低压转子弹性支承应变信号的APVMD模态分量除了包含低压转子的1倍频及倍频成分,还包含高压转子的1倍频和分频成分,以及高低压转子间的调制频率和组合频率成分;在高压转子弹性支承应变信号的APVMD模态分量中,除了高压转子的1倍频和2倍频成分,还存在高压转子的分频成分。     

航空发动机振动突增问题分析

针对某型航空发动机在试车过程中的稳态振动突增及高压转子轴心轨迹变化,基于动力学普遍方程及实际发动机的具 体情况,开展了故障因素排查;采用数值仿真计算方法建立了双转子发动机动力学分析模型,分析了K 5 支撑刚度对整机振动的影 响。结果表明：K 5 支撑刚度由各向同性到各向异性状态且刚度值发生变化,发动机支点的振动值将增大且轴心轨迹发生改变,仿 真结果与试车结果一致。分析认为稳态振动突增及转子轴心轨迹变化的主要原因是支撑刚度变化造成的,其主要由于发动机涡 轮后机匣在工作过程中受热变形,促使拉杆由自由向拉紧状态变化,导致K 5 支撑刚度发生变化。研究方法及分析结果对发动机整 机振动异常排故具有指导意义。     

一种航空发动机性能监控的免疫神经网络模型

提出了一种基于免疫神经网络的航空发动机性能监控与故障检测模型.利用人工免疫系统的识别机理,并结合人工神经网络,确定发动机性能偏离正常值的程度(异常度),实现发动机性能趋势的监控.该方法能够灵敏、准确地反映发动机整体性能的变化情况,提高发动机性能正常与否的识别率,并以此来发现发动机潜在早期故障,防止故障的扩大.通过对某型涡扇发动机进行监控,证明该方法确实有效.      

基于马氏距离的航空发动机健康监控方法

航空发动机健康监控是实现航空发动机健康管理的关键技术之一。针对航空发动机健康监控高维计算复杂度高的问题,提出了一种基于主成分分析与马氏距离结合的计算方法。首先通过主成分分析对性能监测参数进行降维,并采用马氏距离计算发动机的健康参数,最终根据威布尔分布确定健康参数的警戒值。实例计算结果表明,方法能够较好反映航空发动机健康状态,并能检测运行过程中出现的异常点。     

基于混沌变量的航空发动机性能监控与故障诊断

针对在利用综合加权法计算表征发动机整体性能的综合指数时,各参数的权系数难于确定,本文提出利用混沌变量确定各参数的权系数,使优化得到的综合指数值比采用专家调查法所得到的综合指数值更能灵敏、准确地反映发动机整体性能的变化情况,提高了发动机性能正常与否的识别率,并以此来发现发动机潜在早期故障,防止故障的扩大。通过对某型涡扇发动机进行监控,证明该方法确实有效。      

发动机状态监控

发动机状态监控为监控发动机性能和状况提供了一种有效的方法，可以利用这方面的信息来测量发动机在使用寿命期内的可靠性，可以手工记录和分析发动机的数据，但用计算机系统处理数据更为可靠，灵活，本文讨论了发动机状态监控技术及可能的发展方向，强调使用以计算机为基础的自动化系统。     

高速转子系统支承结构及力学特性设计方法

针对航空发动机高速转子系统支承结构及力学特性设计问题，开展支承结构约束特性（支点位置和支承刚度）对转子系统刚度及转子动力学特性的影响分析，建立转子支承结构约束特性与转子力学特性关联力学模型。通过对转子系统支承结构特征参数与刚度特性、振动特性等力学特性的关联性分析，定量描述了转子支承约束特征及轮盘惯性载荷对转子系统动力学特性的影响规律，在此基础上，提出了基于转子变形控制的支承约束特性与转子力学特性一体化设计方法。仿真计算结果表明:对于高速转子系统可以通过对支点位置及支承约束刚度的设计，调整转子弯曲变形和临界转速的分布特征，使其在通过或靠近弯曲振型临界转速的高转速工作状态下，具有足够的安全裕度。这种通过结构特征参数的变化，优化转子系统力学特性的方法，对航空发动机总体结构布局及动力学设计具有重要的工程参考价值。      

航空发动机振动测试

航空发动机的整机振动情况反映出装配的平衡质量，关系到它的工作可靠性和持久性。本文介绍了双转子涡喷发动机的整机测振试验研究成果，并对发动机整机振动谱进行了扼要分析。     

PW127F发动机的监控

ＰＷ１２７Ｆ发动机及其监控工具ＰＷ１２７Ｆ发动机属于普惠·加拿大ＰＷ１００系列发动机家族的一员,它采用涡轮螺旋桨设计,并通过反流式燃烧室缩短了转动部件轴的长度,有效地减轻了发动机的重量。其核心部分由三个独立的转动部件构成：（１）低压转子,由一级低压离心式叶轮和一级低压涡轮组成;（２）高压转子,由一级高压离心式叶轮和一级高压涡轮组成;（３）自由涡轮,由两级涡轮叶片带动,经两级齿轮减速后驱动螺旋桨旋转。发动机监控工具分为三种：（１）ＥＣＴＭ（发动机状态监控）软件,该软件负责计算从ＦＤＡＵ（飞行数据采…     

转子初始弯曲对航空发动机振动的影响

针对某型发动机地面性能调试试验中所表现的振动特征，推测高压转子工作状态不佳为振动异常的可能原因。对发动 机分解检查时发现高压压气机后轴存在跳动超差的现象。更换满足要求的后轴后，发动机未再出现类似异常振动，证明振动分析 的正确性。为探索该弯曲转子在发动机动平衡及真实运转过程中的力学表现，利用带初始弯曲的Jeffcott转子对目前低速动平衡 的原理进行了推导，说明了低速动平衡不能消除转轴存在初始弯曲对振动的影响。结合有限元仿真分析，对带初始弯曲的转子响 应进行了计算，结果表明：若初始弯曲偏大，会显著加剧转子自身在临界转速附近的振动响应，给转子的安全稳定运转带来巨大的 风险，控制转子的初始弯曲量级对控制整机振动具有重要意义。     

V2500发动机性能监控几起典型故障分析

民用航空发动机性能状态监控是保证飞行安全的重要手段,但目前发动机性能状态监控主要以视情维护为主.本文列举了实际工作中遇到的V2500发动机性能状态趋势变化的不同形式,并结合具体实例进行了分析和总结.