何晓飞

摘  要： 航空发动机在运行过程中难免会发生故障，想要第一时间迅速了解故障起因，进行维修，掌握航空发动机常见的故障诊断技术是维持发动 机正常运行的重要一环。航空发动机故障诊断技术是实现航空发动机视情维修的重要一环，它是航空发动机设计、生产、使用和维护过程中的“指挥先 锋”。本文将在航空发动机故障诊断的必要性、航空发动机的故障类型、以及航空发动机在发生故障时如何进行诊断进行深入探讨。在以上几点的基础 上，创新航空发动机的诊断技术，展望航空发动机诊断技术在未来的使用中的重要发展前景。

关键词： 航空发动机;常见故障;故障诊断;诊断技术;研究

引言

航空发动机一般都会有发动机状态监控与故障诊断两大售后服务机 构，这不仅保障了随时随地发现故障，还能快速有效地诊断故障类型。对 发动机工作运行时的各种参数实时监测，在结合各部件工作运行时的发展 趋势作出有价值的判断，简单来说，就是对航空发动机发生故障时做出诊 断结论，或预报即将可能会发生的故障，来保证及时制定合理的维修技术 内容，从而有效保证飞行安全，提高经济效益。航空发动机（以下简称 “发动机”）健康管理技术通常情况下都具有状态监测以及故障处理两个 方向研究，这不但能够在发动机出现故障时对其及时进行发现，還能够对 不同种类的故障类型进行及时诊断。通过对发动机在正常运转过程中所表 现出的各方面参数采集并进行有效测评，可以在各部件开展相关工作时所 表现出的状态进行有效判断。

1 航空发动机故障诊断的意义

航空事业的发展不仅与我国国防战略息息相关，一定程度上还承载着 数以万计的乘客的安全，航空事业发展处于世界前沿，既能展现我国的综 合国力，又能体现我国的大国重器、大国威望。航空领域中，发动机系统 是整个飞行系统的核心，只有保障了发动机系统正常的运行，才能使飞行 过程安全有保障。由此一来，航空发动机故障诊断是航空事业发展中必不 可少的环节。另外，航空发动机故障诊断技术第一时间找准发动机发生故 障的部位，并且根据实际情况判断发动机故障的严重程度，这种高效率的 故障排查诊断技术极大地保证了飞行安全，同时，又有效减少了发生故障 时，所需要的人力、物力、财力的消耗，缩短了飞行系统停运时间，大大 提高飞行器的利用率。另一方面，航空发动机故障诊断技术又可以实现前 沿的飞行维修技术理念[1] ，创造先进的维修技术的基础条件。重视航空发 动机故障诊断技术，就是掌握了飞行器安全驾驶，保证乘客人身安全的法 宝，因此，深入探索航空发动机故障诊断技术，于国于民都意义重大。

2 常见故障种类

发动机故障问题具有复杂性特点，按照不同故障种类可以归纳为性能 故障、承压故障、附件和系统数据故障等，在经过充分调研之后得出，我 国现阶段发动机故障发生成因中，性能故障大约占整体故障的27%左右， 承压故障占据整体故障率65%左右，附件以及系统相关数据故障只占总计 故障率8%左右。而一般情况下， 发动机所采用的诊断方式是以整机振动 信号为出发点进行诊断工作，对于发动机整机振动的测试手段十分丰富， 大致上可以分成三种。第一，对涡轮等外部结构在振动过程中的相关参数 进行测量;第二，对轴承相关部位在载荷以及振动方面进行测量;第三， 对转轴在运行时相关参数进行测量。其中，由于轴承和转子等部件时发动 机关键构成部件，整体被称为转轴部件。由于对发动机进行诊断工作过程 中，主要是通过对转轴部件进行测量时的具体测量结果所得出的，所以转 轴部件发生故障，是直接导致发动机出现振动故障的关键成因[2]。

3 航空发动机故障诊断的技术的具体实施方法

飞机飞行前及着陆后，地勤人员在现场要及时读取关键部件状态信 息，若有故障、异常、建议，立即作出维修判断。相关人员要依据不同种 类的机型，明确出其具体的诊断诉求，根据各种类型的机型要求，制定出 与之对应的诊断方案以及相关诊断设备。不同类型的发动机故障的诊断方 式有以下几点。

3.1  表层简易诊断方法

表层简易诊断主要针对的是较轻的发动机故障类型，是指在航空发动 机运行过程中，对发动机进行初步的诊断与判断，有助于飞行员能够准确

地掌握飞行器的运行状态，在出现个别状况时能迅速发现问题所在。建议 的诊断一般是检测发动机当中某一个特定的零部件，检验其特征参数是否 正常，其飞行状态是否正常，如果测量结果在指定的参数范围内，则发动 机系统测定为正常运行。如果对航空发动机连续进行简易的表层测定和定 时监测，就可以轻松地获得发动机运营趋势规律，以此数据可以做出相应 的故障预测，必要时还要语音预报。总体而言，简易诊断方法优势在于仪 器简单，便于操作，对监测员的技术要求不高，只能作为一种初步检测方 法，但更加深入的检测方法还要取决于以下几点。

3.2  模型诊断

由于发动机在生产组装以前，都会通过模型对其相关性能展开测评， 除却在大小上存在差异之外，在整体组成、性能、部件等方面完全一致。 所以，通过运行模型的方式对发动机相关故障展开排查，可以在第一时间 发现问题所在，进而能够及时对发动机开展维修工作。与此同时，此种诊 断方式也被称作“概念诊断”方式。由于这种方式具有极高的准确性，并 且诊断更有层次，不但能够对理论方面的故障进行处理，还可以对实践操 作中遇到的问题进行有效处理，也是当前发动机诊断的主要探索方向。除 此之外，模型诊断方式的优点，是可以通过模型实际情况对发动机实际运 行时可能发生的问题以及故障进行预测。可是其在使用过程中也存在一定 缺点，其关键在于整个模型仿真系统所涵盖的领域十分庞杂，具有极高的 精密性，在诊断时效上相较于表层诊断过于缓慢，要严格遵守诊断精度进 行工作，在实践过程中会有一定困难。由此，发动机模型诊断的方式现在 已是国内外最具话题性的研究方向[3]。

3.3  信号处理故障诊断方法

信号处理故障诊断法是发动机故障诊断领域应用较早的方法之一。 信号分析法重点利用了时间值、频率值、振幅值、时频值等切入点，进 行故障诊断分析。信号处理故障诊断法的主要类型包括波峰系数、相关 分析法、信号同步分析法、峰值熵谱法、脉络分析法、自回归谱分析 法、小波分析法、参数分析法等，其中，信号同步分析法是其他诊断方 法的基础前提。

3.4  物理化学诊断方法

物理化学诊断法，简单来说，就是通过伴随出现的各种物理化学现 象，直接对航空发动机进行相应的故障诊断。此种方法主要利用了物理现 象中的振电磁波、声现象、光原理、热学原理、射线、电学等知识，还利 用了化学现象中的各种化学反应等多种手段，观察检测航空发动机的运行 规律和特征。这种方法形象快速，但也是只能检测一小部分的故障。

结束语： 近年来，发动机在故障诊断方面的相关技术正逐步完善，更 是将人工智能、信息技术、健康管理等多种学科进行整合，发展成现在这 样具有极强实用性的交叉科目。根据相关调研报告得出，发动机故障方面 的诊断技术在当下航空领域的发展潜力，在未来发动机故障诊断技术发展 过程中，要把上述技术充分运用到具体工作之中，确保发动机具有优异的属性，保障飞行器的安全性与可靠性，实现健康管理。

参考文献：

[1]李庆杰.PW4000发动机振动故障研究[D].西北工业大学硕士毕业论文， 2005.

[2]胡守仁，余少波，戴葵.神经网络导论[M].长沙：国防科技大学出版社，1993.

[3]翟红春，王珍发.小波变换在航空发动机故障诊断的应用[J].中国民航学院 学报，2001（4）：20-23.

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