直升機(jī)滑油監(jiān)控探析

安占領(lǐng)+崔國(guó)軍

摘 要 滑油監(jiān)控是現(xiàn)代直升機(jī)新的維修手段，它是通過(guò)儀器檢驗(yàn)方法，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，達(dá)到預(yù)測(cè)軍隊(duì)直升機(jī)磨擦損壞情況，及時(shí)采取預(yù)防措施，保持直升機(jī)飛行安全的一門綜合技術(shù)。文章通過(guò)分析幾種監(jiān)控方式，讓讀者對(duì)滑油監(jiān)控一個(gè)基本認(rèn)識(shí)。

關(guān)鍵詞 直升機(jī)；滑油；監(jiān)控

中圖分類號(hào)：V267 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）06-0062-01

隨著航空工業(yè)的發(fā)展，維修方式已由定期維修發(fā)展到目前的視情維修和狀態(tài)監(jiān)控，體現(xiàn)了一種革命和進(jìn)步。狀態(tài)監(jiān)控是貫徹“以可靠性為中心”的維修思想、主動(dòng)預(yù)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(fā)生，在維修方式上是一種質(zhì)的飛躍。

1 滑油監(jiān)控的作用

發(fā)動(dòng)機(jī)滑油監(jiān)控是通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)中滑油定期采樣、分析檢測(cè)，根據(jù)滑油中各磨損金屬的濃度及濃度增長(zhǎng)率，達(dá)到監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前工作狀態(tài)和預(yù)測(cè)在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)是否會(huì)產(chǎn)生異常磨損故障的目的。其主要功用是準(zhǔn)確判斷發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)，早期預(yù)報(bào)發(fā)動(dòng)機(jī)故障；檢測(cè)滑油污染、變質(zhì)，保證油液質(zhì)量。滑油監(jiān)控是及時(shí)采取措施，保持發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性與經(jīng)濟(jì)性的重要手段這一，其作用是十分明顯的。

2 直升機(jī)的滑油監(jiān)控

對(duì)磨損元素界限值理論和方法國(guó)內(nèi)外均在研究之中。針對(duì)所監(jiān)控直升機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑、傳動(dòng)系統(tǒng)的磨損特點(diǎn)，研究磨損元素界限值制定的方法，即選擇監(jiān)控參數(shù)和怎樣準(zhǔn)確制定磨損元素濃度增長(zhǎng)率界限值。選擇濃度增長(zhǎng)率界限值參數(shù)，主要是為了彌補(bǔ)在某些磨損元素即使沒有超過(guò)濃度極限值，但是它瞬間升高的狀況下，可能漏報(bào)異常磨損的局限。

經(jīng)過(guò)系統(tǒng)深入的研究，提出了數(shù)據(jù)的分析模型，并結(jié)合直升機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)使用情況，動(dòng)態(tài)制定臨界值的方法。即利用科學(xué)取樣、補(bǔ)油校正、光譜數(shù)據(jù)分析，使用概率方塊圖、線性回歸圖、控制圖評(píng)判等方法，結(jié)合外場(chǎng)直升機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)異常情況，經(jīng)過(guò)綜合分析判斷。為了更好的反映直升機(jī)實(shí)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(jī)飛行過(guò)程中，由于滑油消耗，需要及時(shí)添加油料，為消除添加油對(duì)光譜分析數(shù)據(jù)的影響，根據(jù)洛坦計(jì)算公式，對(duì)磨損元素濃度值進(jìn)行修改。采用磨損曲線能很好地掌握發(fā)動(dòng)機(jī)磨損規(guī)律。

對(duì)直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)滑油光譜分析得到12種磨損元素重要程度進(jìn)行區(qū)分。原則是：磨損元素構(gòu)成的發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦的重要程度、在實(shí)際使用過(guò)程中容易出現(xiàn)問題的程度。對(duì)重要元素與參考元素變化控制是有差別的。對(duì)重要元素采用濃度和濃度增長(zhǎng)率兩個(gè)參數(shù)監(jiān)控，濃度值采用正常、警告、異常三檔，濃度增長(zhǎng)率采用正常、異常兩檔。而對(duì)參數(shù)元素只采用濃度值（正常、異常）表征數(shù)據(jù)的變化加以控制，體現(xiàn)了對(duì)次重要元素的監(jiān)控程度、對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)危害程度的考慮，保證監(jiān)控的有效性。

2.1 故障診斷系統(tǒng)

為了很好地形成規(guī)則，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)磨損元素濃度機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)狀況主要判斷依據(jù)。這是定性的研究，從深度和濃度增長(zhǎng)率變化的定量關(guān)系進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)磨損判斷，應(yīng)用濃度與濃度增長(zhǎng)率的模糊綜合評(píng)判。規(guī)則的建立基本上按診斷故障的規(guī)律以及系統(tǒng)工作方法將已制定出前提和結(jié)論按一定的次序進(jìn)行組合排列。在這項(xiàng)工作過(guò)程中，要特別關(guān)注知識(shí)庫(kù)的完整性和一致性，經(jīng)反復(fù)檢驗(yàn)證明，建立系統(tǒng)工作知識(shí)庫(kù)。知識(shí)庫(kù)中規(guī)律大概分為3類：

1）根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)磨損元素濃度值，大概確定發(fā)動(dòng)機(jī)磨損程度。

2）根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)及磨損元素異常情況推測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)磨損位置。

3）根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)磨損狀況來(lái)確定必須要采補(bǔ)救方法。

2.2 軟件開發(fā)

該軟件具備數(shù)據(jù)分析、結(jié)果判斷和措施決斷功能?；赪indows2000以上平臺(tái)，數(shù)據(jù)應(yīng)用軟件外框架可以和中心數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行交互，由數(shù)據(jù)庫(kù)編程語(yǔ)言編制；其框架部分由C++等編程語(yǔ)言編制。

1）自動(dòng)從通用數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)用所需要數(shù)據(jù)。

2）故障診斷并給出結(jié)論和建議。

3）知識(shí)庫(kù)的編輯和維護(hù)。

4）提出在線幫助和必要的解釋。

5）結(jié)論輸出打印、存儲(chǔ)。

2.3 磨損碎屑監(jiān)測(cè)

直升機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)使用過(guò)程中，特別是失效前容易產(chǎn)生較大的磨損顆粒，而由于光譜儀對(duì)大于10 um的磨損顆粒檢測(cè)有效性差，這使得一些非正常磨損產(chǎn)生的大顆粒金屬碎屑不能通過(guò)滑油光譜分析檢測(cè)到，由此將不可避免的漏報(bào)一些磨損故障。由于磨損碎屑部分被吸附在磁塞或過(guò)濾在油濾上，需要建立直升機(jī)油濾或磁塞上磨損碎屑檢測(cè)方法，并制定相應(yīng)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。

1）研究一套磨損碎屑識(shí)別系統(tǒng)。主要包括攝像頭和計(jì)算機(jī)磨粒圖像識(shí)別軟件。通過(guò)對(duì)磁塞或油濾上磨屑的攝像、掃描，計(jì)算機(jī)對(duì)磨屑邊緣、形狀、尺寸、紋理和結(jié)構(gòu)等進(jìn)行識(shí)別，實(shí)現(xiàn)磨屑信息的自動(dòng)檢測(cè)、分類和磨損故障和自動(dòng)監(jiān)測(cè)、診斷。避免人工區(qū)分磨屑的繁瑣和誤差，提高故障診斷的準(zhǔn)確性。

2）采用光譜分析法：即結(jié)合光譜儀，研制一套快速、方便、實(shí)用的磨損碎屑檢測(cè)裝置，并制定相應(yīng)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，方便使用。主要磨屑的采集，應(yīng)用光譜儀輔助大顆粒檢測(cè)裝置測(cè)定磨屑的成分和半定量的含量，用重要法對(duì)磨屑進(jìn)行定量分析。

3）應(yīng)用X-射線熒光能譜法。首先是對(duì)油濾上的磨屑抽樣，然后檢測(cè)其成分和含量，對(duì)磨損元素的顯著性程度判別，確定磨損顆粒的來(lái)源和磨損嚴(yán)重的部件。

3 滑油監(jiān)控預(yù)測(cè)

開展滑油監(jiān)控所追求的是不斷提高故障診斷的準(zhǔn)確率和針對(duì)性，盡可能的將漏報(bào)和誤報(bào)減少到最小?；捅O(jiān)控除結(jié)合磨損元素界限值，利用故障診斷的豐富知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)外，就是建立各發(fā)動(dòng)機(jī)磨損元素變化勢(shì)圖，更清楚掌握發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)；針對(duì)已有的檢測(cè)情況，預(yù)測(cè)以后的發(fā)展趨勢(shì)，為提前采取相應(yīng)措施創(chuàng)造條件，需要開發(fā)故障預(yù)測(cè)系統(tǒng)。若某臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)滑油光譜分析結(jié)果較高，而通過(guò)模型分析預(yù)測(cè)發(fā)現(xiàn)濃度變化總趨勢(shì)較慢，就不應(yīng)急于預(yù)報(bào)采取措施以免誤報(bào)；同樣，若某臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)滑油光譜分析結(jié)果不是很高，而通過(guò)模型擬合分析預(yù)測(cè)發(fā)現(xiàn)濃度變化呈較快的增長(zhǎng)趨勢(shì)，此時(shí)應(yīng)建議加密取樣；否則有可能在下次正常取樣前發(fā)生故障。磨損元素變化趨勢(shì)圖建立的是線性圖和直方圖；磨損元素濃度和濃度增長(zhǎng)率預(yù)測(cè)采用灰色系統(tǒng)法、多項(xiàng)式擬合、冪函數(shù)、線性回歸等方法。

參考文獻(xiàn)

[1]李琳，余建祖，朱啟攵，昭常莉.直升機(jī)滑油換熱器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)，2002（03）.

[2]李琳，余建祖，謝永奇.直升機(jī)用小型高壓離心式風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)[J].北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)，2003（03）.endprint