航空發動機磨損故障檢測技術

　　摘要:航空發動機磨損類故障直接威脅著整個航空事業的安全與運行。磨損是航空發動機的主要故障之一：由機匣相磨，外物損傷引起的氣路磨損故障，它是導致航空安全事故發生的始作俑者;因滑油潤滑零部件失效引起的磨損故障。產生原因主要是磨料磨損、腐蝕磨損、疲勞磨損、黏著磨損。目前，發動機磨損故障監測與診斷技術主要采用滑油分析法、孔探檢測、乃至局部分解檢查，從而推斷出相關零部件的磨損狀況。

　　關鍵詞:航空發動機;磨損;故障;探究

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

　　1.航空發動機機械磨損故障的常用檢測技術及其應用

　　1.1磁塞分析法及其應用

　　在對滑油系統中磨損顆粒進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行分析判斷，并判別顆粒的大小和數量等特征，維護人員需要借助放大鏡或肉眼進行觀察，進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

　　滑油的油品質量會在發動機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濟有效的更換滑油的周期以減少機械磨損故障的發生可能性應當對滑油理化指標的變化情況進行監控。然后為了提高滑油使用的科學性、有效性應當以檢測結果為基礎進一步的對滑油的衰變特性進行分析。基于以上兩個目的進行油液理化分析。

　　1.3鐵譜分析方法及其應用

　　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，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，在進行觀察的過程中進行分析就可以得到磨屑的形態特征、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的光密度計分析大小磨屑的相對含量。運用鐵譜分析技術能夠有效的檢測機械磨損，同時還可以研究磨損機理。

　　2.故障診斷技術的發展趨勢

　　航空發動機故障的原因往往是多方面的，而故障的發展也受多方面因素的影響。因此，航空發動機的故障診斷技術應是針對整個系統的綜合診斷。現在已經投入實用的發動機故障監測與診斷系統人多功能單一，系統化、智能化水平低，斷準確度不高。鑒于這種狀診況，今后發動機故障診斷技術將向實時化、智能化、統系化、早期化、網絡化發展。

　　3.航空發動機的故障檢驗技術

　　航空發動機的故障檢驗是按產品的設計文件、冶金技術條件、工藝或檢驗規程及設計、工藝標準樣件，通過目視檢查、無損探傷、必要的尺寸檢測，檢查經工廠試車、附加試車和特種試車后分解的發動機零、組、部件及成附件的磨損、變形情況及裝配質量。從而剔除那些不符合要求的零、組、部件及成附件，并為改進產品質量和加強管理提供信息。

　　目視檢查時，零、組件結構及工作特點不同，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子葉片、壓氣機整流葉片、渦輪導向器葉片、渦輪工作葉片，葉片注意檢查擦傷、劃傷、凹坑、裂紋等故障，尤其是進氣邊、排氣邊和葉尖。

　　3.2燃燒室類

　　燃燒室內的相關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機匣類

　　機匣類的外觀檢查要注意螺樁的是否松動，襯套內孔的磨損情況(結合內徑測量)，表面漆層的的剝落情況，薄壁處裂紋及整體變形，內部涂層(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

　　齒輪的齒面在發動機長期工作后，易發生磨損、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;磨粒磨損有外界細小顆粒進入嚙合齒面引起的，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力的反復作用下，由于滾動或滑動摩擦的存在，致使齒面表層產生疲勞裂紋，進而擴展，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、擴展性點蝕和載荷剝落。其中早期點蝕多發生在節線附近靠近齒根部，疲勞脫落的麻坑小而淺，數量不多，分布不大;擴展性點蝕的麻坑比較大而深，并沿接觸線全長擴展，分布較大，已影響傳動平穩性;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，當切向滑動時，齒面撕裂形成溝紋，并伴有高溫燒傷變色;冷膠合撕傷是因局部壓力很高，導致油膜破裂，齒面塑性變形后，因分子擴散和局部結晶而產生冷焊膠合，當切向滑動時，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的，主動齒的溝道在節圓上方，被動齒的溝道在節圓下方，錐齒輪的小端比大端嚴重。

　　電子論文投稿刊物：《潤滑與密封》(月刊)創刊于1976年，是由中國機械工程學會摩擦學學會、廣州機械科學研究院主辦，主管單位是中國科學技術協會。為中國機械工程學會摩擦學分會會刊。

　　3.5軸承類

　　檢查軸承的旋轉靈活性和噪聲時應注意手在水平位置(球軸承)或垂直位置(滾子軸承)旋轉，且滾子軸承在分離狀態下要檢查滾子脫落情況。分離狀態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”現象;同時還要注意超溫變色的情況，如變深藍或暗灰色。

　　4.總結

　　航空發動機的磨損故障不僅會引起其他故障發生，而且也會直接造成安全事故。所以，發動機故障診斷技術是當今乃至未來整個航空系統至關重要的環節。現在，很多新興的理論與方法紛紛在發動機故障診斷領域找到了用武之地，這必將促使發動機故障診斷技術更加完善。

　　參考文獻：

　　[1]謝小鵬.基于能量耗損的發動機故障診斷方法研究[J].潤滑與密封，2011，36(05)：117-119.

　　[2]佟彥斌.關于金屬磨損自修復技術對汽車發動機磨損維修的應用[J].城市建設理論研究(電子版)，2011，03(21)：143-145.

　　[3]《航空發動機檢驗技術手冊》編委會，航空發動機檢驗技術手冊，北京：航空工業出版社，2008.7

　　作者：李洋

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