【文章內(nèi)容簡介】 段，不僅僅根據(jù)系統(tǒng)征兆為識別系統(tǒng)狀態(tài)，而且還要考慮其它方面的診斷信息，如歷史檔案、環(huán)境因素以及其它憑感觀所獲取的信息等。在此過程中診斷信息的獲取是實現(xiàn)推理的關(guān)鍵 。將監(jiān)控與故障診斷技術(shù)運用在飛機的發(fā)動機引氣系統(tǒng)，并且了解飛機發(fā)動機引氣系統(tǒng)的原理及其故障診斷的原理可以提高對系統(tǒng)的維修能力，并且是保證發(fā)動機引氣系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運作，保障旅客安全性及提高航空公司的競爭力的基礎(chǔ)，有著重要的意義。 發(fā)動機燃燒室故障分類 噴嘴積炭：分解檢查故障發(fā)動機，可以看到個別噴嘴存在積炭現(xiàn)象 (見圖 2)，由于積炭造成了噴口局部堵塞，阻擋了霧錐形成，導(dǎo)致噴油不均，燃油霧化質(zhì)量不良及不穩(wěn)定，進而導(dǎo)致燃油濃度場不穩(wěn)定，使火焰筒聯(lián)焰無規(guī)律，以及燃燒效率的降低，燃燒室出口燃?xì)鉁囟确植嫉牟环€(wěn)定和惡化，甚至存在局部高溫氣流。這種局部高溫氣流通常稱為熱斑 (HotStreak)，其溫度可高達(dá)主流溫度的兩倍，極易導(dǎo)致火焰筒和渦輪導(dǎo)向器及轉(zhuǎn)子葉片的燒蝕。同時，積炭會造成噴油霧化質(zhì)量差而不穩(wěn)定，那么供油過多而霧化不良的局部區(qū)域就容易出現(xiàn)火焰后移，造成局部 熱點溫度上升和燃?xì)鉁囟葓霾环€(wěn)定，進而燃燒渦輪部件。 為了防止積炭而引起燃燒室出口燃?xì)鉁囟确植疾痪?，要加強對燃燒室火焰筒?nèi)壁、穩(wěn)定器、燃油噴嘴表面，以及噴嘴噴口周圍的積炭情況檢查，防止各噴嘴流量及噴霧錐角超出允許誤差范圍而導(dǎo)致燃燒室出口溫度場不均勻，造成渦輪局部超溫而燒蝕。為了避免因壓氣機損傷、積垢而導(dǎo)致出口流場畸變，影響燃燒室內(nèi)部氣流結(jié)構(gòu)，造成渦輪葉片因進口溫度分布不均而燒蝕，可結(jié)合機械日加強對發(fā)動機高、低壓氣機葉片進行內(nèi)窺檢查。 檢查中若發(fā)現(xiàn)發(fā)動機燃燒室積炭較多，使通氣孔部分覆蓋，甚至完全 覆蓋時，或發(fā)現(xiàn)在進氣道、壓氣機葉片表面有明顯污垢，發(fā)動機推力不足、排氣溫度偏高時，應(yīng)適時進行清洗，也可結(jié)合機械日清洗進氣道、風(fēng)扇導(dǎo)向器的油垢和灰塵。 燃油問題：由于燃油品質(zhì)問題，造成燃油流量分布不均的原因，可能是由于燃油不干凈或過濾不良，造成噴嘴油路堵塞，致使實際流量比設(shè)計平均流量減少過多，噴霧錐角偏斜過大，超出規(guī)范允許誤差，那么就會由于該噴嘴噴油量過小，在起動點火時，不能順利點火，引起點火滯后，而在停車時，也因為其噴油量過小，造成提前熄火，致使該噴嘴與其余噴嘴工作不同步，使部分燃油沒有在火焰筒中燃 盡，在氣流的吹動下，流向火焰筒下游的渦輪部件，遇到高溫?zé)嵩磿r繼續(xù)燃燒，致使高壓渦輪導(dǎo)向器葉片燒蝕，即造成典型的渦輪葉片“掛油燃燒”。 氣流結(jié)構(gòu)：故障發(fā)動機經(jīng)分解觀察發(fā)現(xiàn)，燃燒室火焰筒內(nèi)壁、穩(wěn)定器、燃油噴嘴防積炭帽罩表面，以及噴嘴噴口周圍有明顯積炭，如圖 4 所示，這些積炭引起燃燒室內(nèi)的空氣量分配、燃燒區(qū)、摻混區(qū)射流穿透深度的變化，引起氣流結(jié)構(gòu)偏離設(shè)計要求，而導(dǎo)致燃燒室出口燃?xì)鉁囟确植甲兓?。另外，如果噴嘴噴孔與旋流器不同心，噴口倒角不均勻，加工面光潔度不夠，噴嘴組裝質(zhì)量不高，工藝性能不良，也會引起噴霧錐角 各部位油量分配不均勻，形成火焰筒局部過熱、掉塊、裂紋，致使局部火焰筒變形，摻混孔位置變化，氣膜孔流量差異，導(dǎo)致氣流結(jié)構(gòu)、燃油濃度場和燃?xì)鉁囟葓龅淖兓?，引起燃燒室出口燃?xì)鉁囟鹊淖兓?，最終導(dǎo)致渦輪葉片局部超溫而燒蝕。 燃燒室部件故障的預(yù)防 做好燃燒室部件的日常維護 如果發(fā)動機使用不當(dāng)，或燃燒室因熱疲勞而導(dǎo)致局部結(jié)構(gòu)變化，如火焰筒裂紋、掉塊及燒傷變形等，不僅使發(fā)動機的工作性能變差，引起燃燒室出口燃?xì)鉁囟鹊淖兓鵁齻麥u輪葉片，更嚴(yán)重還會打傷渦輪葉片，因此，在外場維護中應(yīng)嚴(yán)格遵守有關(guān)規(guī)定，防止燒壞 燃燒室 :(1)嚴(yán)格遵守發(fā)動機各工作狀態(tài)下對排氣溫度和連續(xù)工作時間的定，并按規(guī)定進行暖機和冷機，防止溫度過高、使用時間過長或燃燒室驟冷驟熱，造成火焰筒燒壞、裂紋和掉塊等故障。嚴(yán)寒季節(jié)發(fā)動機停車后，為防止火焰筒驟冷，產(chǎn)生大的熱應(yīng)力，應(yīng)及時加蓋飛機堵蓋。 (2)保持燃油清潔，以防止工作噴嘴部分堵塞、銹蝕或劃傷，否則，由于噴油不均或霧化不良，會造成局部溫度過高損壞機件。為此，日常維護中，要定期清洗油濾，經(jīng)常保持加油口周圍的清潔，把好加油、拆裝燃油系統(tǒng)附件和使用地面設(shè)備的關(guān)口，防止臟物和金屬屑進入燃油系統(tǒng)。拆 裝起動點火器等附件時，要防止雜物掉人燃燒室內(nèi)。 (3)加強對發(fā)動機排氣溫度的監(jiān)控，排氣溫度在上限的，要調(diào)整發(fā)動機最大工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)速至規(guī)定的下限，對排氣溫度變化較大的要查明原因；發(fā)動機起動不成功時，要徹底查明原因，再次起動前必須進行冷開車，以吹除燃燒室內(nèi)的積油，防止再次起動時因過分富油引起局部溫度過高而燒壞機件；在試車檢查發(fā)動機加、減速性時，推、收油門必須嚴(yán)格按規(guī)定進行，防止推、收油門過快。 正常情況下，熱應(yīng)力是在材料允許范圍內(nèi)的，不致使葉片產(chǎn)生燒蝕。但是，如果發(fā)動機在使用過程中超溫，就會引起 渦輪等承熱部件過熱、過燒現(xiàn)象，導(dǎo)致材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)晶粒粗大或晶粒邊界出現(xiàn)氧化及熔化，進而引起材料的塑性、沖擊韌度、疲勞性能、斷裂韌度及抗應(yīng)力、抗腐蝕能力大大下降，因此必須避免超溫。尤其要避免起動時超溫，因為發(fā)動機起動時，各部件都是冷態(tài)，若突然猛烈加溫，導(dǎo)致渦輪出口溫度過高或尾噴管大量噴火，即使這個過程為時很短，也會引起渦輪導(dǎo)向器和轉(zhuǎn)子葉片的燒蝕、裂紋、斷裂等故障。 通常燃燒室部件的以下幾種故障，容易引起起動超溫，特別是試車時短時間內(nèi)多次起動，更應(yīng)嚴(yán)加預(yù)防，以避免起動超溫而燒壞渦輪部件。 (1)燃 燒室中漏油系統(tǒng)不暢，起動時積油起火，火焰將拉至尾噴管，故多次起動不成功后，必須檢查放油。 (2)點火電嘴工作失靈，不能及時點火，積油點燃后會使火焰拉長到尾噴管中，所以當(dāng)起動時間過長時，要首先檢查起動系統(tǒng)是否正常。 (3)起動過程中，噴嘴油壓過低，霧化不良，火焰筒燃燒完全度低，同時火焰會拉長。此時當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速基本不變，若渦輪出口溫度直線上升，尾噴管噴出大量明火，必須檢查原因，排除故障后方能再次起動。 另外 ,為防止起動超溫 ,試車時應(yīng)盡量避免順風(fēng)開車 ,以防起動困難 ,造成超溫 。正確調(diào)整起動和 加速性能 ,防止熱懸掛。 故障樹分析法 故障樹分析法是一種安全性和可靠性分析技術(shù)，廣泛應(yīng)用于宇航、航空、核能、電子、化工、機械等工業(yè)部門，甚至在社會安全和經(jīng)濟管理領(lǐng)域也得到了應(yīng)用，因此在引起系統(tǒng)產(chǎn)生故障時同樣適用。 故障樹分析法是一種自上而下逐層展開的圖形演繹方法，是通過對可能造成系統(tǒng)故障的各種因素（包括硬件、軟件、環(huán)境、人為因素等）進行分析，畫出邏輯框圖（即故障樹），再對系統(tǒng)中發(fā)生的故障事件，進行由總體至部分地按樹狀逐級細(xì)化地分析，其目的是判明基本故障、確定故障原因、故障影 響和發(fā)生概率等。 FTA 是一種由果到因地分析方法它以 FMECA 為基礎(chǔ)，用來尋找造成系統(tǒng)不希望發(fā)生狀態(tài)的全部可能原因，著眼于系統(tǒng)的某個狀態(tài)。而 FMECA 立足于分析故障模式對部件本身乃至系統(tǒng)造成的后果，著眼于故障模式。因此，合理地將二者結(jié)合起來應(yīng)用，對于系統(tǒng)故障的預(yù)測、預(yù)防和控制能起到很好地效果。故障樹分析法的步驟常因分析對象、分析目的、精細(xì)程度等不同而異。但一般可按下述步驟進行，即： （ 1）建造故障樹； （ 2）建立故障樹地數(shù)學(xué)模型；（ 3）故障樹的定性分析；（ 4）故障樹的定量分析。 故障樹 的建造 （ 1）故障樹中的主要術(shù)語有： （ A）故障樹：是一種倒置樹狀的邏輯因果關(guān)系圖，采用規(guī)定的事件、邏輯門和有關(guān)符號描述系統(tǒng)中各種事件之間的因果關(guān)系。 （ B）頂事件：是所分析系統(tǒng)中最不希望發(fā)生的事件，位于故障樹的頂端，總是作為邏輯門的輸出，而不可能作為任何邏輯門的輸入。 （ C）底事件：位于故障樹底部的事件，它與頂事件相反，總是作為邏輯門的輸入事件而不是輸出事件。 （ D）中間事件：除了頂事件外的其它結(jié)果事件均屬于中間事件，它位于頂事件與底事件之間，既是某個邏輯門的輸出事 件，同時又是另一個邏輯門的輸入事件。 （ E）邏輯門：用以描述事件之間的邏輯關(guān)系。 （ F）與門：表示只有當(dāng)所有輸入事件發(fā)生時，門的輸出事件才發(fā)生。（ G）或門：表示至少有一個輸入事件發(fā)生時，門的輸出事件就發(fā)生。（ H）非門：表示門的輸出事件是輸入事件的對立事件。 （ I）禁門：只有當(dāng)禁門打開的條件發(fā)生時，輸入事件的發(fā)生才導(dǎo)致門的輸出事件發(fā)生。（ J）異或門：表示僅當(dāng)單個輸入事件發(fā)生時，門的輸出事件才發(fā)生 .（ 2）故障樹中的事件符號有： （ A）矩形符號：如圖 21（ a）所示，表示故障事件。 可在矩形內(nèi)注名故障定義 .其下面與邏輯門連接，表示該故障事件是邏輯門的輸出事件，其上面與邏輯門連接，表示該故障事件是邏輯門的一個輸入。它包括故障樹中除底事件之外的所有中間事件及頂事件。 （ B）圓形符號：如圖 21（ b）所示，表示底事件。只能作為邏輯門的輸入而不能作為輸出。為區(qū)分故障性質(zhì)，可用實線園表示零部件本身故障，而用虛線園表示人為失誤引起的故障。較小不計。 （ C）菱形符號：如圖 21（ c）所示，表示省略事件，用以表示一些可能發(fā)生，但概率值不需要再進一步分析的故障事件，這些故障事件在定性、定量分析中可忽略。 （ D）三角形符號：如圖 21（ d）所示，表示故障事件的轉(zhuǎn)移。對于條件相同或同一故障事件在不同位置出現(xiàn)，為簡化故障樹，用三角形加上相應(yīng)符號所表示的兩種轉(zhuǎn)移符號來分別表示從某處轉(zhuǎn)入或轉(zhuǎn)到某處。 圖 21 故障樹事件符號 （ 3）故障樹中的邏輯符號有： （ A）邏輯“與門”：如圖 22（ a 1(i 1,2,...,n)為 1 同時發(fā)生時， A 必然發(fā)生。這種邏輯關(guān)系稱為事件交，邏輯代數(shù)表達(dá)式為： 1 2 ... n ?????????????????（ 24） （ B）邏輯“或門”：如圖 22（ b）所示。當(dāng)輸入事件中至少有一個發(fā)生時，則輸出事件 A 發(fā)生。這種邏輯關(guān)系稱為事件并，邏輯代數(shù)表達(dá)式為： 1 2 ... n ??????????????????（ 25） （ C）邏輯“禁門”：如圖 22（ c）所示。當(dāng)給定條件滿足時，則輸入事件 直接引起輸出事件的發(fā)生，否則輸出事件不發(fā)生。圖中長橢圓形是修正符號，其內(nèi)可注明限制條件。 （ D）邏輯“異或門”：如圖 22（ d 1, 2 中1, 2 邏輯不能同時發(fā)生，其邏輯代數(shù)表示式為： ( 1 2) ( 21)?????????????????（ 26） 圖 22 故障樹邏輯門符號 先選定系統(tǒng)中最不希望發(fā)生的故障事件為頂事件，其后第一步是找出直接導(dǎo)致事件發(fā)生的各種可能因素或因素組合，如硬件故障、軟件故障、環(huán)境因素、人為因素等。第二步是找出第一步中各因素的直接原因。循此方法逐級向下演繹，一致追溯到引起系統(tǒng)發(fā)生故障的全部原因，即分析到不需要再繼續(xù)分析原因的底事件為止。然而，把各種事件用相應(yīng)的符號和合適于它們之間邏輯關(guān)系的邏輯門與頂端事件相連接，就造成了一棵以頂事件為根，中間事件為節(jié)，底事件為葉的具有若干級的倒置故障樹。 故障樹分析過程是一個對系統(tǒng)更深入認(rèn)識的過程，它要求分析 人員把握系統(tǒng)的內(nèi)在聯(lián)系，弄清各種潛在因素對故障發(fā)生影響的途徑和程度，以便在分析過程中發(fā)現(xiàn)問題，找出零部件與系統(tǒng)的邏輯關(guān)系，以確定系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)。建立故障樹的具體步驟是： （ 1）收集資料，做好準(zhǔn)備。建樹前應(yīng)對所分析的系統(tǒng)有深刻了解，廣泛收集有關(guān)系統(tǒng)設(shè)計、運行流程圖、設(shè)備技術(shù)規(guī)范等描述系統(tǒng)的技術(shù)文件和資料，并進行深入細(xì)致的分析研究。 （ 2）進行初步分析，選擇頂事件 .收集到的技術(shù)資料和故障檔案，將系統(tǒng)功能喪失的所有可能的故障模式，按后果嚴(yán)重程度分類排隊，以便確定最不希望發(fā)生的事件為頂事件。在選擇頂 事件時，應(yīng)注意： （ A）分析的目標(biāo)，任務(wù)不同時，應(yīng)選擇不同的頂事件；（ B）要使頂事件有確切的含義，禁止含糊不清，模棱兩可；（ C）頂事件能夠被分解，以便分析頂事件與底事件之間的關(guān)系；（ D）頂事件應(yīng)能夠用數(shù)值度量，以便對其進行分析和計算；（ E）頂事件能被檢測或控制，以便防止其發(fā)生；（ F）頂事件要具有代表性，以收到事半功倍的分析效果。 （ 3）確切邊界條件 .故障樹是一副結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿媹D，它不僅要求無重大遺漏，而且邏輯關(guān)系應(yīng)正確、清晰、嚴(yán)防混亂。合理地確定故障樹分析的范圍是突出主要故障事件，防止遺漏重 大故障事件，簡化分析工作的保證。邊界事件包括： （ A）分析的對象：即頂事件，是最重要與最根本的邊界事件；（ B）初始狀態(tài)：指故障發(fā)生時，系統(tǒng)或元部件所處的狀態(tài)； （ C）不許可事件：指在建立故障樹過程中，認(rèn)為不允許發(fā)生的事件； （ D）必然事件：指系統(tǒng)工作時，在一定條件下必然發(fā)生和必然不發(fā)生的事件；（ E）不可能發(fā)生事件：一些未加考慮的故障事件和必要的假設(shè)等。 （ 4）逐層展開，畫出故障樹。從頂事件逐層展開畫樹的過程中，應(yīng)注意以下幾點：（ A）展開的每一個故障事件，都要有確切的含義，最好 是能被監(jiān)測、識別。否則，可能導(dǎo)致樹中出現(xiàn)邏輯混亂、矛盾和錯誤； （ B）系統(tǒng)中各故障事件的邏輯