Y12 系列發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)趨勢(shì)監(jiān)控

◎馬騰飛

發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)趨勢(shì)監(jiān)控（ECTM）是用戶(hù)監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的一種維護(hù)手段，可以：1.跟蹤發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)獍l(fā)生器德使用的狀態(tài)，早期探測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的衰減和退化（特別是潛在的故障）；2.在最佳經(jīng)濟(jì)點(diǎn)進(jìn)行修理，能降低使用和維護(hù)費(fèi)用，因?yàn)闋顟B(tài)趨勢(shì)監(jiān)控能在早期發(fā)現(xiàn)故障的隱患，不等發(fā)動(dòng)機(jī)損壞到嚴(yán)重的程度就采取措施，因而降低了使用和維修費(fèi)用。3.協(xié)助判斷故障問(wèn)題來(lái)源，減少了分析故障的時(shí)間；4. 對(duì)熱段檢查實(shí)行“軟時(shí)間”，即視情熱檢；5.增加了運(yùn)行（航班）的可靠性。

一、狀態(tài)趨勢(shì)監(jiān)控簡(jiǎn)介

1.什么是發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)趨勢(shì)監(jiān)控。

發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)趨勢(shì)監(jiān)控就是定期地對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行性能檢查，記錄發(fā)動(dòng)機(jī)儀表讀數(shù)，例如扭矩TQ，螺旋槳轉(zhuǎn)數(shù)NP，渦輪間溫度ITT，壓氣機(jī)的渦輪轉(zhuǎn)數(shù)Ng 和燃油流量Wf 等參數(shù)，并根據(jù)壓力高度HP，環(huán)境溫度OAT 和指示空速進(jìn)行校正，然后與發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型（發(fā)動(dòng)機(jī)的基準(zhǔn)線參數(shù)值）的參數(shù)比較，比較的結(jié)果產(chǎn)生一組ITT、NG、Wf 偏差數(shù)值。當(dāng)一臺(tái)新的發(fā)動(dòng)機(jī)或剛剛做過(guò)熱檢（熱部件檢查）或最近翻修過(guò)的發(fā)動(dòng)機(jī)投入使用時(shí)，將這些偏差繪入曲線中，形成發(fā)動(dòng)機(jī)的基準(zhǔn)線，隨著更多點(diǎn)的繪入，就建立起發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)趨勢(shì)曲線。

在發(fā)動(dòng)機(jī)使用過(guò)程中，只要發(fā)動(dòng)機(jī)不出現(xiàn)性能衰減，這些趨勢(shì)線將保持穩(wěn)定，一旦發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)性能衰減，趨勢(shì)線將漸漸出現(xiàn)偏移。對(duì)偏移數(shù)值進(jìn)行準(zhǔn)確的分析，使得用戶(hù)采取相應(yīng)校正維護(hù)工作，從而延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命，使用戶(hù)獲得實(shí)際利益。

將實(shí)際獲得值與發(fā)動(dòng)機(jī)基準(zhǔn)線參數(shù)值（相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)值）相減，得一組差值，這些差值就是監(jiān)控趨勢(shì)線所需的差值。

Ng=實(shí)際Ng 值-相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)Ng 值

△ITT=實(shí)際ITT 值-相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)ITT 值△Wf=實(shí)際Wf 值-相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)Wf 值

2、如何做狀態(tài)監(jiān)控

收集數(shù)據(jù)，計(jì)算數(shù)值，曲線的繪制，結(jié)果分析。

二、發(fā)動(dòng)機(jī)性能檢查

1.發(fā)動(dòng)機(jī)性能檢查概述。

在不超過(guò)扭矩和渦輪間溫度限制的前提允許在寬的環(huán)境溫度下驗(yàn)證發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)。發(fā)動(dòng)機(jī)在一定的環(huán)境條件下，進(jìn)行性能試車(chē)檢查發(fā)動(dòng)機(jī)的參數(shù)ITT，Wf，Ng，根據(jù)外界不同的大氣條件，在發(fā)動(dòng)機(jī)功率TQ（按曲線查得標(biāo)準(zhǔn)值）和螺旋槳NP＝1700Rpm（PT6A-65B 發(fā)動(dòng)機(jī)）、1900（PT6A-135A 發(fā)動(dòng)機(jī)）、2120（PT6A-27 發(fā)動(dòng)機(jī)）恒定的條件下，建立發(fā)動(dòng)機(jī)的基準(zhǔn)線（數(shù)學(xué)模型）或性能檢查曲線。

一般在如下情況下進(jìn)行性能試車(chē)：發(fā)動(dòng)機(jī)安裝之后，熱部件的檢查前和后，有規(guī)律的定期檢查。

2.發(fā)動(dòng)機(jī)性能檢查的程序。

發(fā)動(dòng)機(jī)性能檢查可在地面開(kāi)車(chē)或巡航飛行進(jìn)行檢查。（1）飛機(jī)應(yīng)迎風(fēng)停放（如不迎風(fēng)，則尾氣進(jìn)到發(fā)動(dòng)機(jī)里，影起發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)的波動(dòng)），不使用慣性分離器；（2）確定大氣溫度和壓力高度，確定目標(biāo)扭矩；（3）起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，如在地面慢車(chē)則至少平穩(wěn)5分鐘，發(fā)電機(jī)和P3 引氣必須斷開(kāi)；（4）增加功率直到特定的螺旋槳轉(zhuǎn)速和目標(biāo)扭矩已達(dá)到，等待發(fā)動(dòng)機(jī)和儀表的數(shù)值穩(wěn)定。（5）記錄發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際的ITT、Ng 和Wf 的值。（6）建立發(fā)動(dòng)機(jī)的基準(zhǔn)線（數(shù)學(xué)模型）或性能檢查曲線。（7）如偏離圖表的數(shù)值，應(yīng)分析發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)，排除故障。簡(jiǎn)單分析：由于壓氣機(jī)問(wèn)題引起的故障進(jìn)氣濾網(wǎng)損壞，壓氣機(jī)第一級(jí)葉片損壞，壓氣機(jī)臟，放氣活門(mén)常開(kāi)，慣性分離器在旁通位等。在恒定扭矩的情況下，ITT、Wf、Ng 總是表現(xiàn)不正常的升高。（屬于冷段問(wèn)題）如壓氣機(jī)渦輪葉片間隙大、葉片腐蝕、葉片過(guò)燒，在恒定扭矩的情況下，ITT、Wf 總是表現(xiàn)不正常的升高，Ng 保持不變或下降。（屬于熱段問(wèn)題）

三、發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)控程序

1.收集數(shù)據(jù)。

因?yàn)橛糜谟?jì)算差值的發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型是建立在巡航狀態(tài)的，因此為保證所收集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，必須保證發(fā)動(dòng)機(jī)處于巡航狀態(tài)并穩(wěn)定3-5 分鐘后開(kāi)始記錄參數(shù)，同時(shí)每次收集數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)例如電氣負(fù)載好引氣等必須一致。發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定后，為減少誤差，按合理的順序，即先記錄一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)，然后記錄環(huán)境參數(shù)，然后記錄另一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)。

2.計(jì)算差值。

為了減少計(jì)算的復(fù)雜性，可以將固定的公式編成程序輸入到計(jì)算機(jī)內(nèi)，只要把收集的數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)之內(nèi)，就可以直接得到Ng、ITT、Wf 的差值△Ng、△ITT、△Wf。

3.曲線的繪制。

依計(jì)算結(jié)果，將△Ng、△ITT、△Wf 繪制到一張連續(xù)的圖上，為避免混淆，建議每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲線都是獨(dú)立的。

同時(shí)為了便于趨勢(shì)線的分析，繪制時(shí)要記錄下主要的維護(hù)工作，作為一般原則，應(yīng)記錄下列工作：（1）壓氣機(jī)的工作：更換燃油調(diào)節(jié)器；更換有故障的管路；放氣活門(mén)的更換、清理或清洗；壓氣機(jī)的外物損傷；燃油噴嘴的更換、修理和流量檢查等；壓氣機(jī)的清洗。（2）與狀態(tài)趨勢(shì)監(jiān)控有關(guān)的儀表系統(tǒng)的工作：指示器、傳感器、導(dǎo)線的更換、修理或校準(zhǔn)等。（3）熱段的檢查：渦輪清洗；動(dòng)力段熱檢或更換；動(dòng)力渦輪導(dǎo)向環(huán)級(jí)別的更換。（4）渦輪間溫度傳感器系統(tǒng)的工作：T1 配平補(bǔ)償器的更換；T5 導(dǎo)線或T5 熱電偶的更換。

4.結(jié)果分析。

曲線繪制完成后，最好在5 天內(nèi)分析，為了便于分析，首先給出下列定義：（1）基線：就是特定發(fā)動(dòng)機(jī)，在已知條件下，巡航狀態(tài)下每種參數(shù)的參考線，根據(jù)此線能檢測(cè)到發(fā)動(dòng)機(jī)性能的變化。其中已知條件為新發(fā)動(dòng)機(jī)、或新翻修的發(fā)動(dòng)機(jī)，或熱檢后的發(fā)動(dòng)機(jī)在100 飛行小時(shí)后的時(shí)間里。（2）靜變量：就是某一特定位置，通過(guò)差值點(diǎn)的線與基準(zhǔn)線的差值。（3）基線的修改：是指最初建立的基線已經(jīng)不準(zhǔn)確，這時(shí)要進(jìn)行基線的修改。

如果進(jìn)行了下列一項(xiàng)或多項(xiàng)的更改，就應(yīng)基線的修改：新的或重新校正的儀表；空氣進(jìn)氣效率的更改；發(fā)動(dòng)機(jī)的更換；發(fā)動(dòng)機(jī)附件出現(xiàn)故障等。

經(jīng)驗(yàn)表明，△ITT 是一個(gè)非常重要的變量，它將隨多數(shù)性能的變化而變化，在趨勢(shì)線是顯示出較重要的趨勢(shì)?！鱊g 同樣重要，在圖表上表明性能的變化趨勢(shì)?！鱓f 在圖表上不能表明發(fā)動(dòng)機(jī)的性能變化，但沒(méi)有這個(gè)參數(shù)，可能失去一些性能變化的征兆。

一臺(tái)性能良好的發(fā)動(dòng)機(jī)的趨勢(shì)線將是比較平坦的曲線，如果數(shù)據(jù)開(kāi)始嚴(yán)重偏移，并慢慢地偏離基線，說(shuō)明發(fā)動(dòng)機(jī)的性能開(kāi)始出現(xiàn)變化，必須采取工作以確定原因并進(jìn)行校正，重新建立基線。

結(jié)語(yǔ)：發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)控（ECTM）是一個(gè)典型的數(shù)學(xué)計(jì)算程序，手動(dòng)計(jì)算或編成計(jì)算機(jī)程序語(yǔ)言將所收集到的發(fā)動(dòng)機(jī)巡航數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。為發(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)獍l(fā)生器狀態(tài)提供一種可視的圖表。通過(guò)對(duì)對(duì)圖表的正確分析，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理的正確理解，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)所做的維護(hù)工作的詳細(xì)記錄，當(dāng)然還有豐富的工作經(jīng)驗(yàn)。通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)早期的監(jiān)測(cè)與判斷，可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的使用效率，增加運(yùn)行或者航班的可靠性。

發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)趨勢(shì)監(jiān)控可以延長(zhǎng)熱段檢查時(shí)間和提高發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命，并降低用戶(hù)的使用費(fèi)用，隨著科技水平的進(jìn)步及其在航空領(lǐng)域的發(fā)展，在科研人員不懈的努力下，在不久的將來(lái)，會(huì)有更多先進(jìn)的狀態(tài)監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)的使用，發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)監(jiān)控?zé)o論是在軍事領(lǐng)域還是在民用領(lǐng)域的發(fā)展前景也會(huì)更加廣闊。希望廣大用戶(hù)使用狀態(tài)趨勢(shì)監(jiān)控來(lái)更好地監(jiān)測(cè)和合理地使用發(fā)動(dòng)機(jī)，降低成本，提高工作效率。