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航空发动机故障诊断系统设计

班级：机自02

姓名：周思荣

学号摘要

作为飞机的“心脏”一一航空发动机因其系统结构复杂、工作环境恶劣（高速、高温、高压和重载等），比较容易发生各种故障。据不完全统计，航空发动机发生故障的概率约占整个飞机故障的30%重大飞行事故中40流右的机械故障是由发动机故障引起的，因此必须采取有效的措施努力提高航空发动机的可靠性，故障诊断技术就是其中一种行之有效的办法。本文拟采用离线结合在线的故障检测方法对航空发动机进行故障监测，在飞机飞行过程中通过采集发动机的振动信号，并进行初步处理，判断出是否有故障出现的征兆，与此同时将测得的信号传送全地面监测站进行详尽的分析，并对航空发动机的状况准确的评估，以预防突发事件的出现。若在线监测发现飞机有故障出现的征兆则在飞机着陆后再进行离线检测，并结合在线监测所得的数据进行综合分析，准确的诊断出飞机的故障所在。这种航空发动机的故障监测方法不仅能够快速的找出故障所在， 提高诊

断效率，还能够预警的作用，预防重大事故的发生。

关键词：航空发动机，故障诊断，在线监测，离线检测

正文

一、 选题背景和意义

航空发动机是一种高速旋转的流体机械，对可靠性要求很高，因此它的维护也显得十分重要。早期的维护主要依靠定期维护，即根据发动机设计时确定的寿命和工程实践经验来确定维护和返修的周期，实际中，由于不同发动机工作环境存在差异，其寿命也不尽相同，简单的定期维护势必造成过剩维修或者带故障飞行，从而导致维修成本居高不下。随着现代航空技术的不断进步，人们对发动机的性能要求也越来越高，这使得发动机的结构日益复杂、负荷日益繁重，安全性和可靠性等方面的问题也越来越突出。

通过现代信息处理技术对航空发动机的振动状况进行监测分析与故障诊断，为充分了解发动机的工作性能、预防未知故障的发生提供了有力的依据。具体来来，通过状态监测记录和显示发动机的运行状态参数，对异常状态参数做出报警，同时为故障分析提供分析数据；根据所获得的数据信息，结合发动机一些结构和性能方面的指标，对可能要发生或已经发生的故障进行分析判断，确定故障的类别、部位及严重程度，提出维修对策。

航空发动机远程故障诊断技术研究通过监测发动机工作中的振动、气动 /热

动、结构、燃/滑油等状态参数，提取相关特征信息，通过一些现代的模式识别方法及时判断出发动机可能存在的故障，并预测这些故障可能的发展趋势，保证发动机的安全运行。航空发动机远程故障诊断系统的建立，可以帮助维护人员及时获取发动机运行时的一些状态参数和相关的故障信息，制定合理的维护计划。

当前，航空发动机远程故障诊断技术的研究我国还处于初级阶段，因此，这方面的研究具有很高的理论和实用价值， 主要体现在以下几个方面，第一，实现

了航空维修理念和维修方式（从现有的“预防为主”转向前沿的“以可靠性为中心”）的转变；第二，减少了飞行事故的发生、降低了故障造成的危害；第三，提高了飞机的利用率，能产生显著的社会和经济效益；第四，研究成果不但可以用于航空发动机，还可用于其它工况设备的故障诊断。

二、 国内外研究现状

美国政府自从1961年“阿波罗计划”酿成一系列惨剧后，开始着手研究设备故障诊断技术。1967年4月，在NASA的倡导下，美国海军研究中心（AORN创建了机械故障预防小组，研究内容包括故障机理、检测诊断与预测、可靠性设计和材料耐久性评价，这标志着设备故障诊断技术作为一门学科，进入了系统的研究阶段。1969年，美国开始研制涡轴发动机T700-GE-700的诊断系统。1970年，美国开始研制TF41-A-2发动机的诊断系统。1976年，美国空军司令部（SAC）开始实施发动机状态监控计划（ECMP。1979年，美国为F404-GE-400发动机研制诊断系统。近年来，通用公司研制的用于内燃电力机车的诊断系统 DELTA

用于航天飞机主发动机异常信息处理的专家系统SCOTT，西屋公司研制的网络化汽轮机智能故障诊断系统，EGWdaha公司研制的用于诊断和处理核反应堆事故的系统，在工程实际中发挥了巨大的作用。航空领域，美国在波音 747和DC9

等机型上建立了信息综合处理系统，实时分析飞机各部位的故障并及时对这些故障进行处理，该技术的应用大大提高了飞机的可靠性。 1997年，首届基于

Internet的远程故障诊断会议由斯坦福大学和麻省理工大学联合主办，来自全世界30多个研究机构和公司的代表到会，会议主要讨论了有关远程故障诊断系统的开放式体系结构、诊断信息规程和信息传输协议，并对未来的发展前景做了

60年代末，英国的R.A.Collacott博士开始研究设备故障诊断技术。80年代，曼彻斯特大学成立了沃福森工业维