航空發(fā)動機(jī)磨損故障檢測技術(shù)

　　摘要:航空發(fā)動機(jī)磨損類故障直接威脅著整個航空事業(yè)的安全與運行。磨損是航空發(fā)動機(jī)的主要故障之一：由機(jī)匣相磨，外物損傷引起的氣路磨損故障，它是導(dǎo)致航空安全事故發(fā)生的始作俑者;因滑油潤滑零部件失效引起的磨損故障。產(chǎn)生原因主要是磨料磨損、腐蝕磨損、疲勞磨損、黏著磨損。目前，發(fā)動機(jī)磨損故障監(jiān)測與診斷技術(shù)主要采用滑油分析法、孔探檢測、乃至局部分解檢查，從而推斷出相關(guān)零部件的磨損狀況。

　　關(guān)鍵詞:航空發(fā)動機(jī);磨損;故障;探究

　　眾所周知，發(fā)動機(jī)是飛機(jī)的重要組成部分，對飛機(jī)的研制和性能起著決定性的作用，而航空發(fā)動機(jī)磨損類故障更直接威脅著整個航空事業(yè)的安全與運行。因此，航空發(fā)動機(jī)磨損故障診斷研究變得極為關(guān)鍵。

　　1.航空發(fā)動機(jī)機(jī)械磨損故障的常用檢測技術(shù)及其應(yīng)用

　　1.1磁塞分析法及其應(yīng)用

　　在對滑油系統(tǒng)中磨損顆粒進(jìn)行收集的過程中比較簡單的方法就是磁塞分析法。磁塞分析法的原理是在回路中的綜合油箱中插入磁塞，這樣能夠在將油液中的磁性顆粒過濾出來的同時將其定期取出。為了對吸附的磁性顆粒進(jìn)行分析判斷，并判別顆粒的大小和數(shù)量等特征，維護(hù)人員需要借助放大鏡或肉眼進(jìn)行觀察，進(jìn)而可以判斷是否需要更換潤滑油。這是一種簡單快捷的方法。能夠檢測尺寸較大的金屬磨屑，但是這種方法主要存在著對于微小顆粒和非磁性顆粒沒有作用的缺點。

　　1.2油液理化分析法

　　滑油的油品質(zhì)量會在發(fā)動機(jī)逐漸使用的過程中劣化，就會影響潤滑效果，因此首先為了確定最經(jīng)濟(jì)有效的更換滑油的周期以減少機(jī)械磨損故障的發(fā)生可能性應(yīng)當(dāng)對滑油理化指標(biāo)的變化情況進(jìn)行監(jiān)控。然后為了提高滑油使用的科學(xué)性、有效性應(yīng)當(dāng)以檢測結(jié)果為基礎(chǔ)進(jìn)一步的對滑油的衰變特性進(jìn)行分析�；�于以上兩個目的進(jìn)行油液理化分析。

　　1.3鐵譜分析方法及其應(yīng)用

　　采用磁性的方法，以磁譜儀為工具將于潤滑油中的金屬磨屑分離出來就是鐵譜分析技術(shù)，同時將分離出來的金屬磨屑按其尺寸大小依次、不重疊地沉淀到一塊透明的基片上得到譜片，在進(jìn)行觀察的過程中進(jìn)行分析就可以得到磨屑的形態(tài)特征、尺寸大小及其差異，這樣就得到了磨屑的表面形貌和成分。另外，在鐵譜顯微鏡上加裝相應(yīng)的光密度計分析大小磨屑的相對含量。運用鐵譜分析技術(shù)能夠有效的檢測機(jī)械磨損，同時還可以研究磨損機(jī)理。

　　2.故障診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢

　　航空發(fā)動機(jī)故障的原因往往是多方面的，而故障的發(fā)展也受多方面因素的影響。因此，航空發(fā)動機(jī)的故障診斷技術(shù)應(yīng)是針對整個系統(tǒng)的綜合診斷�，F(xiàn)在已經(jīng)投入實用的發(fā)動機(jī)故障監(jiān)測與診斷系統(tǒng)人多功能單一，系統(tǒng)化、智能化水平低，斷準(zhǔn)確度不高。鑒于這種狀診況，今后發(fā)動機(jī)故障診斷技術(shù)將向?qū)崟r化、智能化、統(tǒng)系化、早期化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。

　　3.航空發(fā)動機(jī)的故障檢驗技術(shù)

　　航空發(fā)動機(jī)的故障檢驗是按產(chǎn)品的設(shè)計文件、冶金技術(shù)條件、工藝或檢驗規(guī)程及設(shè)計、工藝標(biāo)準(zhǔn)樣件，通過目視檢查、無損探傷、必要的尺寸檢測，檢查經(jīng)工廠試車、附加試車和特種試車后分解的發(fā)動機(jī)零、組、部件及成附件的磨損、變形情況及裝配質(zhì)量。從而剔除那些不符合要求的零、組、部件及成附件，并為改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量和加強(qiáng)管理提供信息。

　　目視檢查時，零、組件結(jié)構(gòu)及工作特點不同，所以檢查重點各不相同，其要點如下：

　　3.1葉片

　　葉片類零件分為壓氣轉(zhuǎn)子葉片、壓氣機(jī)整流葉片、渦輪導(dǎo)向器葉片、渦輪工作葉片，葉片注意檢查擦傷、劃傷、凹坑、裂紋等故障，尤其是進(jìn)氣邊、排氣邊和葉尖。

　　3.2燃燒室類

　　燃燒室內(nèi)的相關(guān)零件要注意檢查孔邊的裂紋，焊點的脫落、焊縫的開焊，局部燒穿或燒熔，裂紋。

　　3.3機(jī)匣類

　　機(jī)匣類的外觀檢查要注意螺樁的是否松動，襯套內(nèi)孔的磨損情況(結(jié)合內(nèi)徑測量)，表面漆層的的剝落情況，薄壁處裂紋及整體變形，內(nèi)部涂層(如石墨)的磨損，銷子的磨損變形情況，銷孔及頂絲孔的磨損或裂紋等故障情況。

　　3.4齒輪類

　　齒輪的齒面在發(fā)動機(jī)長期工作后，易發(fā)生磨損、剝落、塑性變形和膠合撕傷等故障，檢查時要注意成對檢查。

　　磨損是指嚙合過程中材料從輪齒接觸表面摩擦損失的現(xiàn)象，分為正常磨損、磨粒磨損、干涉磨損和刮傷，其中正常磨損特征為磨損后表面光亮，無宏觀上的擦痕;磨粒磨損有外界細(xì)小顆粒進(jìn)入嚙合齒面引起的，有宏觀上的擦痕，在顯微鏡下有沿滑動方向有相互平行的劃溝;干涉磨損因嚙合干涉引起，會造成齒根部出溝，齒頂部碾擠變形;刮傷時齒形會遭明顯破壞。

　　剝落是指嚙合過程中，在超過材料耐久極限的交變接觸應(yīng)力的反復(fù)作用下，由于滾動或滑動摩擦的存在，致使齒面表層產(chǎn)生疲勞裂紋，進(jìn)而擴(kuò)展，使表層金屬小塊脫落而形成的齒面損傷。就其程度分為早期點蝕、擴(kuò)展性點蝕和載荷剝落。其中早期點蝕多發(fā)生在節(jié)線附近靠近齒根部，疲勞脫落的麻坑小而淺，數(shù)量不多，分布不大;擴(kuò)展性點蝕的麻坑比較大而深，并沿接觸線全長擴(kuò)展，分布較大，已影響傳動平穩(wěn)性;載荷剝落是指硬齒面輪齒在重載作用下，表層和次表層材料已相當(dāng)大的金屬顆粒成片從齒面剝落。

　　塑性變形是指在重載作用下齒面因材料屈服而發(fā)生塑性流動。塑性變形分壓痕、峰谷、飛邊、波紋和隆起等故障。其中壓痕較為常見，壓痕時由齒一端接觸，進(jìn)而使傳遞的實際載荷增大，使工作壓力大于材料的抗壓能力。

　　膠合撕傷分熱膠合撕傷和冷膠合撕傷兩類，熱膠合撕傷是因摩擦表面溫度升高，油膜破壞使接觸點的表面金屬熔焊在一起，當(dāng)切向滑動時，齒面撕裂形成溝紋，并伴有高溫?zé)齻�變�?冷膠合撕傷是因局部壓力很高，導(dǎo)致油膜破裂，齒面塑性變形后，因分子擴(kuò)散和局部結(jié)晶而產(chǎn)生冷焊膠合，當(dāng)切向滑動時，膠合點被撕開。膠合撕傷的特點是成對的齒輪上的溝道是相對應(yīng)的，主動齒的溝道在節(jié)圓上方，被動齒的溝道在節(jié)圓下方，錐齒輪的小端比大端嚴(yán)重。

　　電子論文投稿刊物：《潤滑與密封》(月刊)創(chuàng)刊于1976年，是由中國機(jī)械工程學(xué)會摩擦學(xué)學(xué)會、廣州機(jī)械科學(xué)研究院主辦，主管單位是中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會。為中國機(jī)械工程學(xué)會摩擦學(xué)分會會刊。

　　3.5軸承類

　　檢查軸承的旋轉(zhuǎn)靈活性和噪聲時應(yīng)注意手在水平位置(球軸承)或垂直位置(滾子軸承)旋轉(zhuǎn)，且滾子軸承在分離狀態(tài)下要檢查滾子脫落情況。分離狀態(tài)下外觀檢查要注意在散光燈下使用十倍放大鏡檢查，其中套圈和滾動體要注意裂紋、銹蝕、麻坑及軟傷、軟點、碰傷、劃傷、壓傷、針孔，工作面要注意黑點，油溝倒角要注意氧化皮、殘鹽和污物;保持架兜孔和引導(dǎo)面要注意碰傷、壓傷，彎爪處要注意裂紋、掉渣和毛刺，鍍層要注意起泡、掉皮和剝落;角接觸球軸承鋼球兩級磨損，會造成“貓眼圈”現(xiàn)象;同時還要注意超溫變色的情況，如變深藍(lán)或暗灰色。

　　4.總結(jié)

　　航空發(fā)動機(jī)的磨損故障不僅會引起其他故障發(fā)生，而且也會直接造成安全事故。所以，發(fā)動機(jī)故障診斷技術(shù)是當(dāng)今乃至未來整個航空系統(tǒng)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)�，F(xiàn)在，很多新興的理論與方法紛紛在發(fā)動機(jī)故障診斷領(lǐng)域找到了用武之地，這必將促使發(fā)動機(jī)故障診斷技術(shù)更加完善。

　　參考文獻(xiàn)：

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　　[3]《航空發(fā)動機(jī)檢驗技術(shù)手冊》編委會，航空發(fā)動機(jī)檢驗技術(shù)手冊，北京：航空工業(yè)出版社，2008.7

　　作者：李洋

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