孔探技术在航空发动机维修中的应用

2017-01-09

国防制造技术 2016年3期

关键词：内窥镜机型柔性

（95903部队，湖北孝感，432001）

孔探技术在航空发动机维修中的应用

刘斌江孙科

（95903部队，湖北孝感，432001）

航空发动机维修中，采取孔探技术可以保障维修的准确性。孔探技术是无损检测的代表，已经广泛应用到航空发动机内，其在航空发动机维修中的实践性强，也是未来维修的发展趋势。本文主要探讨孔探技术在航空发动机维修中的应用。

孔探技术；航空发动机；维修

孔探技术的核心是内窥探伤，借助光学的原理，利用小孔途径，探究航空发动机内部的状态，将探究结果用光学图像的方式传输。维修人员检查光学图像，分析并评估出航空发动机的状态，快速、准确的检测出航空发动机中的故障。孔探技术可以直接发现航空发动机的故障，提高了故障维修的水平，更重要的是不会破坏航空发动机的状态。

1 航空发动机孔探技术的分析

孔探技术在航空发动机内，利用光学的手段，在小孔内将密封物体内部的情况，传输到外部环境内。孔探技术延长了维修人员的视距，而且能够灵活的改变实现的方向，全方位的观察航空发动机的内部情况[1]。孔探技术不会与航空发动机发生接触，具有安全保护的特征，而且不涉及到破解、拆开的运用。孔探技术为航空发动机提供了健康管理的条件，分析航空发动机内，孔探技术的分类。

1.1 刚性内窥镜

刚性内窥镜在孔探技术中，表现出高精度、高亮度的优势，当航空发动机发生潜在故障时，故障点与维修人员视觉点处于径直通道时，就可以采用刚性内窥镜的方法。刚性内窥镜检测方法中，配置了视频监视器、35mm照相机，以便提高刚性内窥镜孔探维修的准确性，预防发生检测误差，进而得出航空发动机的运行状态，逐步解决发动机中的故障问题。

图1 光纤内窥镜结构示意图

1.2 柔性内窥镜

柔性内窥镜与刚性内窥镜相比，成像的精度稍低，主要应用在无止境通道的维修条件内。例举柔性内窥镜在孔探操作中的几点表现，如：(1)光导纤维条件下传光、传像，利用光导纤维的弯曲条件，提高孔探技术的传光性能，实现优质的传送光线，光导纤维选择圆形界面，在全反射条件的作用下，光导纤维界面会出现全反射的状态，在光导纤维的另一端传出；(2)柔性内窥镜利用导光束实现操作，促使头部角度的操纵，能够反馈到镜筒内，柔性光线调节好焦距以外，控制观察探头，确保孔探技术在航空发动机内的有效运用。柔性内窥镜光纤的直径是30μm，决定了孔探图像的分辨力，具体构成如下图1，图像中可以填充多项光纤，以便提高分辨力，促使传输直径能够控制在6.5～17μm之间。

1.3 柔性视频内窥镜

柔性视频内窥镜，属于孔探技术中最为灵活的一项，其可参与航空发动机内部小型试件的故障检测[2]。柔性视频内窥镜，所有构成的光纤内，都会传送检测的图像，光纤之间会提供小空间，做为图像传送的空当。柔性视频内窥镜在孔探技术内，容易出现光纤折断，所以要控制好此类应用，才能确保柔性视频内窥镜在航天发动机维修中的灵活性与操作性。

2 孔探技术在航空发动机维修中的应用

航空发动机的主气流通道，属于重要的构成，特别是高低压压气机，故障发生的机率非常高，实际发动机维修的过程中，故障发生的位置并不能够实现拆卸，无法实现定期检测，由此选择孔探技术的应用，简化航空发动机故障检测的难度，同时也能实现定期状态下的检测，在不拆卸的条件下，就能实现故障维修，表明孔探技术的应用价值。结合航空发动机故障维修的案例，分析孔探技术的具体应用。

2.1 发动机机型维修

孔探技术在发动机机型故障维修中，提供了检修的条件。根据孔探技术的应用，在发动机机型维修中，安排定期检查工作，以便确保航天发动机处于安全的状态，缓解机型维修的压力[3]。孔探技术能够在发动机机型无故障的状态下，实现到位的检查，及时发现机型中的故障并提供维修方法。发动机机型维修中，孔探技术的应用流程是：(1)孔探技术在发动机机型检查之前，分析临近一次的孔探检测数据，做为此次孔探检查的依据，对比两次机型检查的数据结果，找出潜在的机型故障，如果两次孔探检测结构一样，表示发动机机型安全、健康，没有出现故障问题；(2)孔探技术检查航天发动机运行时的状况，通过运行评估分析发动机的状态；(3)孔探技术在航天发动机内划分工作单元，将工作单元做为小型的单位，重点检查发动机机型中出现的问题，排除机型内的故障问题。

2.2 突发事件检修

航空发动机的突发事件，是指在航空飞机运行的过程中，出现的喘振，或者将异物吸入到发动机气道内，导致航空发动机的参数发生异常。在孔探技术出现之前，航空发动机不能实现运行过程中的故障分析，现今孔探技术能够检测航空发动机运行期间的突发事件。例如，航空飞机在运行过程中，发动机参数异常，此时利用孔探技术，检查常规的状态，分析是否属于常规故障的类型，得出故障并进行处理，细化检查故障损伤的位置，孔探操作技术人员，根据航空发动机突发事件检修，制定相关的方案，避免遗漏检查项目，安排内窥检查操作，重点检查发动机内部的细节，在最短的时间内，得出维修方案，保护好航空发动机的正常运行。突发时间对航空发动机的破坏性比较大，很容易引起多方面的故障，采用孔探技术，缩短了故障排查及维修的时间。

2.3 已出现故障检修

航天发动机已出现的故障，是指发动机本身的缺陷，其可分为三种，也是孔探技术重点维修的对象。分析孔探技术对航天发动机已出现故障的检修方法，如：(1)可忽略的缺陷故障，此类故障在发动机内最为常见，是孔探技术高频率作业的对象，可忽略的缺陷故障，对航天发动机的影响非常小，其可待飞机完成航线以后进行处理；(2)处于过渡阶段的缺陷故障，常见与使用周期较长的航天发动机内，此时发动机本身位于过渡的时间段，经过孔探技术检修后，即可判断发动机的使用寿命，决策是否需要更换发动机或相关部件，维护好航天发动机的安全性；(3)严重超标需要更换发动机的缺陷故障，航天发动机出现此类故障时，就要暂停营运，利用孔探技术检测发动机故障的实际情况，按照最终的检测结构，处理航天发动机。

3 航空发动机维修内孔探技术的改进

目前，孔探技术在航空发动机维修中，运用到例行检查与非例行检查中，例行检查分为定期检查与时限工作，非例行检查包括监控检查、视情维护、特殊检查与扩大检查内[4]。结合现行孔探技术的应用，站在航空发动机维修的角度上，提出改进的措施，如：孔探技术配合运行事件跟踪分析，辅助提高孔探维修的决策水平，满足航空发动机的维修需求。孔探技术与运行事件跟踪分析，能够了解到航空发动机缺陷扩展的规律，在此基础上深入研究缺陷，表明孔探技术的实践性改进，明确规划好孔探技术的运用，注重孔探技术的改进，实现航空发动机维修的准确判断，落实孔探技术的改进应用，符合航空发动机维修的标准要求，加强孔探操作的规范化。