民用航空发动机远程监控系统运用实例

朱剑

摘要： 民用航空发动机远程监控是进行发动机性能管理的重要手段，在机队管理和发动机故障诊断方面发挥着关键作用。随着监控方法的不断优化，远程监控系统的作用会越来越凸显。

Abstract： Civil aviation engine remote monitoring is an important means for engine performance management， which plays a key role in fleet management and engine fault diagnosis. With the constant optimization of monitoring method， the role of the remote monitoring system will be more and more highlighted.

关键词： 民用航空发动机；远程监控系统；机队管理；故障诊断

Key words： civil aviation engine；remote monitoring system；fleet management；fault diagnosis

中图分类号：X924.3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）28-0054-02

0 引言

现代民用航空发动机普遍采用远程监控系统用于发动机健康管理和故障分析。远程监控系统通过机载ACARS系统（飞机通信寻址和报告系统）将飞行数据自动地传送到地面站，随后地面站将数据传送给航空公司或发动机厂商数据处理中心进行分析和处理。远程监控系统具有实时性的特点，飞机起飞后30分钟内监控人员即可获得发动机参数。

1 发动机远程监控系统在发动机机队管理方面的作用实例

1.1 发动机远程监控系统在发动机健康管理方面作用突出，随着民航事业的发展，航空公司机队规模逐步扩大。对于几十甚至上百架规模的机队，监控人员每天获得的发动机监控数据量非常庞大，单纯依靠盯每台发动机的参数趋势，耗时太长、效率低，这个时候，就需要使用远程监控系统的QUERY（排队）功能，对发动机主要参数进行排序处理，进行排序发动机的主要参数应包括发动机起飞EGT裕度、发动机巡航滑油压力、发动机振动值等。监控人员应重点关注排序后数据最大和最小两端的发动机参数是否有超限或不正常的参数漂移。如对发动机振动值进行排队，并选取与整个发动机振动值关联度最大的风扇段振动值进行排序，能够快速找出振动值最大的发动机1（如表1），这时监控人员就能快速判断出需配平的发动机进行配平，从而降低机队振动最高发动机的振动值，经常对发动机机队的振动值进行“消峰”处理可保证机队发动机振动值保持比较低的水平，对在翼发动机使用寿命的延长有很大的作用。又如通过对发动机巡航滑油压力的排队，可以快速地甄别出机队发动机滑油油路堵塞和滑油泵的性能异常的事件，往往可以在机组报告故障前介入排故工作。

1.2 发动机远程监控系统在发动机起飞性能监控方面发挥着重要作用，发动机起飞温度是发动机性能的重要指标，当夏季气温高或发动机老化性能衰退时，发动机起飞排温将显著升高，防止发动机超温是一项重要的监控工作。以B737-NG机队的CFM56-7B发动机为例，通常发动机排温与大气温度、起飞海拔高度及减推力比率有表2关系。

例如：从监控系统数据中得到某一台发动机起飞时数据：外界温度20℃，海拔1150英尺、全推力起飞温度900℃，其对应的EGTM为10℃。则可推算外界温度升高至30℃时，其余外界条件不变时 EGT（predicted）=900+3*（30-20）=930℃。

如图1所示的发动机性能曲线AB，该发动机性能已有所衰减，如果继续衰减到最上部那条虚线，这时使用全推力起飞将不能保证在外界气温达到FRT温度前，发动机起飞排温在EGT红线之内。

所以为防止发动机超温，要注意：

①每日首个航班，冷发起飞EGT裕度比热发低，性能差的发动机更易超温，建议增加15分钟左右的发动机暖车时间。②对性能差的发动机，建议机组在运行条件允许时，采用输入假设高气温的方式进行减推力起飞。减推力起飞对降低起飞EGT作用非常显著。③水洗发动机，也能获得一定的发动机性能恢复。

2 运用发动机远程监控系统进行发动机故障诊断实例

2.1 监控人员发现某双发飞机的两台发动机燃油消耗率上升，最高至增加4.5%FF，同时核心转速N2下降1%左右。考虑两台发动机的共用总温信号TAT参与执行VBV活门开度、高、低压涡轮间隙控制，这些部件控制不准确，将导致发动机效率下降。监控人员决定更换TAT传感器，从图2可看出更换TAT传感器后燃油消耗回归至正常水平。

2.2 监控人员发现某台发动机的DELTA EGT大幅上升，说明发动机性能快速下降了。在排除传感器故障的可能性后，决定对发动机进行全面内窥，结果发现高压涡轮叶片顶部的罩环板脱落了一片，附近罩环板也有脱落的可能。燃气从高压涡轮叶片顶部渗漏导致发动机效率大幅降低。最后更换了该发动机，防止了发动机的进一步损伤和不安全事件发生。

现代民航发动机的使用寿命很长，经统计首次翻修前的在翼使用时间超过2万飞行小时，跨度超过8年。在这期间要保障发动机正常运行必须进行有效的状态监控。

民航发动机性能监控系统的核心工作在于及时发现和修正不正常的发动机参数漂移，保障发动机正常工作。发动机性能监控与发动机内窥检查、滑油系统磁堵检查是防止航空发动机空中停车三大重要手段。随着监控方法的不断优化，它提供的信息也会越来越及时和准确，远程监控的重要作用进一步凸显。

参考文献：

[1]GE Aviation Engine Condition Monitoring.2010年7月.

[2]单晓明，宋云峰，黄金泉，仇小杰，鲁峰.基于神经网络和模糊逻辑的航空发动机状态监视[J].航空动力学报，2009（10）.

[3]朱大明，朱之丽，唐海龙.发动机试车气路故障诊断系统的设计与应用[J].航空动力学报，2009（12）.endprint

摘要： 民用航空发动机远程监控是进行发动机性能管理的重要手段，在机队管理和发动机故障诊断方面发挥着关键作用。随着监控方法的不断优化，远程监控系统的作用会越来越凸显。

Abstract： Civil aviation engine remote monitoring is an important means for engine performance management， which plays a key role in fleet management and engine fault diagnosis. With the constant optimization of monitoring method， the role of the remote monitoring system will be more and more highlighted.

关键词： 民用航空发动机；远程监控系统；机队管理；故障诊断

Key words： civil aviation engine；remote monitoring system；fleet management；fault diagnosis

中图分类号：X924.3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）28-0054-02

0 引言

现代民用航空发动机普遍采用远程监控系统用于发动机健康管理和故障分析。远程监控系统通过机载ACARS系统（飞机通信寻址和报告系统）将飞行数据自动地传送到地面站，随后地面站将数据传送给航空公司或发动机厂商数据处理中心进行分析和处理。远程监控系统具有实时性的特点，飞机起飞后30分钟内监控人员即可获得发动机参数。

1 发动机远程监控系统在发动机机队管理方面的作用实例

1.1 发动机远程监控系统在发动机健康管理方面作用突出，随着民航事业的发展，航空公司机队规模逐步扩大。对于几十甚至上百架规模的机队，监控人员每天获得的发动机监控数据量非常庞大，单纯依靠盯每台发动机的参数趋势，耗时太长、效率低，这个时候，就需要使用远程监控系统的QUERY（排队）功能，对发动机主要参数进行排序处理，进行排序发动机的主要参数应包括发动机起飞EGT裕度、发动机巡航滑油压力、发动机振动值等。监控人员应重点关注排序后数据最大和最小两端的发动机参数是否有超限或不正常的参数漂移。如对发动机振动值进行排队，并选取与整个发动机振动值关联度最大的风扇段振动值进行排序，能够快速找出振动值最大的发动机1（如表1），这时监控人员就能快速判断出需配平的发动机进行配平，从而降低机队振动最高发动机的振动值，经常对发动机机队的振动值进行“消峰”处理可保证机队发动机振动值保持比较低的水平，对在翼发动机使用寿命的延长有很大的作用。又如通过对发动机巡航滑油压力的排队，可以快速地甄别出机队发动机滑油油路堵塞和滑油泵的性能异常的事件，往往可以在机组报告故障前介入排故工作。

1.2 发动机远程监控系统在发动机起飞性能监控方面发挥着重要作用，发动机起飞温度是发动机性能的重要指标，当夏季气温高或发动机老化性能衰退时，发动机起飞排温将显著升高，防止发动机超温是一项重要的监控工作。以B737-NG机队的CFM56-7B发动机为例，通常发动机排温与大气温度、起飞海拔高度及减推力比率有表2关系。

例如：从监控系统数据中得到某一台发动机起飞时数据：外界温度20℃，海拔1150英尺、全推力起飞温度900℃，其对应的EGTM为10℃。则可推算外界温度升高至30℃时，其余外界条件不变时 EGT（predicted）=900+3*（30-20）=930℃。

如图1所示的发动机性能曲线AB，该发动机性能已有所衰减，如果继续衰减到最上部那条虚线，这时使用全推力起飞将不能保证在外界气温达到FRT温度前，发动机起飞排温在EGT红线之内。

所以为防止发动机超温，要注意：

①每日首个航班，冷发起飞EGT裕度比热发低，性能差的发动机更易超温，建议增加15分钟左右的发动机暖车时间。②对性能差的发动机，建议机组在运行条件允许时，采用输入假设高气温的方式进行减推力起飞。减推力起飞对降低起飞EGT作用非常显著。③水洗发动机，也能获得一定的发动机性能恢复。

2 运用发动机远程监控系统进行发动机故障诊断实例

2.1 监控人员发现某双发飞机的两台发动机燃油消耗率上升，最高至增加4.5%FF，同时核心转速N2下降1%左右。考虑两台发动机的共用总温信号TAT参与执行VBV活门开度、高、低压涡轮间隙控制，这些部件控制不准确，将导致发动机效率下降。监控人员决定更换TAT传感器，从图2可看出更换TAT传感器后燃油消耗回归至正常水平。

2.2 监控人员发现某台发动机的DELTA EGT大幅上升，说明发动机性能快速下降了。在排除传感器故障的可能性后，决定对发动机进行全面内窥，结果发现高压涡轮叶片顶部的罩环板脱落了一片，附近罩环板也有脱落的可能。燃气从高压涡轮叶片顶部渗漏导致发动机效率大幅降低。最后更换了该发动机，防止了发动机的进一步损伤和不安全事件发生。

现代民航发动机的使用寿命很长，经统计首次翻修前的在翼使用时间超过2万飞行小时，跨度超过8年。在这期间要保障发动机正常运行必须进行有效的状态监控。

民航发动机性能监控系统的核心工作在于及时发现和修正不正常的发动机参数漂移，保障发动机正常工作。发动机性能监控与发动机内窥检查、滑油系统磁堵检查是防止航空发动机空中停车三大重要手段。随着监控方法的不断优化，它提供的信息也会越来越及时和准确，远程监控的重要作用进一步凸显。

参考文献：

[1]GE Aviation Engine Condition Monitoring.2010年7月.

[2]单晓明，宋云峰，黄金泉，仇小杰，鲁峰.基于神经网络和模糊逻辑的航空发动机状态监视[J].航空动力学报，2009（10）.

[3]朱大明，朱之丽，唐海龙.发动机试车气路故障诊断系统的设计与应用[J].航空动力学报，2009（12）.endprint

摘要： 民用航空发动机远程监控是进行发动机性能管理的重要手段，在机队管理和发动机故障诊断方面发挥着关键作用。随着监控方法的不断优化，远程监控系统的作用会越来越凸显。

Abstract： Civil aviation engine remote monitoring is an important means for engine performance management， which plays a key role in fleet management and engine fault diagnosis. With the constant optimization of monitoring method， the role of the remote monitoring system will be more and more highlighted.

关键词： 民用航空发动机；远程监控系统；机队管理；故障诊断

Key words： civil aviation engine；remote monitoring system；fleet management；fault diagnosis

中图分类号：X924.3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）28-0054-02

0 引言

现代民用航空发动机普遍采用远程监控系统用于发动机健康管理和故障分析。远程监控系统通过机载ACARS系统（飞机通信寻址和报告系统）将飞行数据自动地传送到地面站，随后地面站将数据传送给航空公司或发动机厂商数据处理中心进行分析和处理。远程监控系统具有实时性的特点，飞机起飞后30分钟内监控人员即可获得发动机参数。

1 发动机远程监控系统在发动机机队管理方面的作用实例

1.1 发动机远程监控系统在发动机健康管理方面作用突出，随着民航事业的发展，航空公司机队规模逐步扩大。对于几十甚至上百架规模的机队，监控人员每天获得的发动机监控数据量非常庞大，单纯依靠盯每台发动机的参数趋势，耗时太长、效率低，这个时候，就需要使用远程监控系统的QUERY（排队）功能，对发动机主要参数进行排序处理，进行排序发动机的主要参数应包括发动机起飞EGT裕度、发动机巡航滑油压力、发动机振动值等。监控人员应重点关注排序后数据最大和最小两端的发动机参数是否有超限或不正常的参数漂移。如对发动机振动值进行排队，并选取与整个发动机振动值关联度最大的风扇段振动值进行排序，能够快速找出振动值最大的发动机1（如表1），这时监控人员就能快速判断出需配平的发动机进行配平，从而降低机队振动最高发动机的振动值，经常对发动机机队的振动值进行“消峰”处理可保证机队发动机振动值保持比较低的水平，对在翼发动机使用寿命的延长有很大的作用。又如通过对发动机巡航滑油压力的排队，可以快速地甄别出机队发动机滑油油路堵塞和滑油泵的性能异常的事件，往往可以在机组报告故障前介入排故工作。

1.2 发动机远程监控系统在发动机起飞性能监控方面发挥着重要作用，发动机起飞温度是发动机性能的重要指标，当夏季气温高或发动机老化性能衰退时，发动机起飞排温将显著升高，防止发动机超温是一项重要的监控工作。以B737-NG机队的CFM56-7B发动机为例，通常发动机排温与大气温度、起飞海拔高度及减推力比率有表2关系。

例如：从监控系统数据中得到某一台发动机起飞时数据：外界温度20℃，海拔1150英尺、全推力起飞温度900℃，其对应的EGTM为10℃。则可推算外界温度升高至30℃时，其余外界条件不变时 EGT（predicted）=900+3*（30-20）=930℃。

如图1所示的发动机性能曲线AB，该发动机性能已有所衰减，如果继续衰减到最上部那条虚线，这时使用全推力起飞将不能保证在外界气温达到FRT温度前，发动机起飞排温在EGT红线之内。

所以为防止发动机超温，要注意：

①每日首个航班，冷发起飞EGT裕度比热发低，性能差的发动机更易超温，建议增加15分钟左右的发动机暖车时间。②对性能差的发动机，建议机组在运行条件允许时，采用输入假设高气温的方式进行减推力起飞。减推力起飞对降低起飞EGT作用非常显著。③水洗发动机，也能获得一定的发动机性能恢复。

2 运用发动机远程监控系统进行发动机故障诊断实例

2.1 监控人员发现某双发飞机的两台发动机燃油消耗率上升，最高至增加4.5%FF，同时核心转速N2下降1%左右。考虑两台发动机的共用总温信号TAT参与执行VBV活门开度、高、低压涡轮间隙控制，这些部件控制不准确，将导致发动机效率下降。监控人员决定更换TAT传感器，从图2可看出更换TAT传感器后燃油消耗回归至正常水平。

2.2 监控人员发现某台发动机的DELTA EGT大幅上升，说明发动机性能快速下降了。在排除传感器故障的可能性后，决定对发动机进行全面内窥，结果发现高压涡轮叶片顶部的罩环板脱落了一片，附近罩环板也有脱落的可能。燃气从高压涡轮叶片顶部渗漏导致发动机效率大幅降低。最后更换了该发动机，防止了发动机的进一步损伤和不安全事件发生。

现代民航发动机的使用寿命很长，经统计首次翻修前的在翼使用时间超过2万飞行小时，跨度超过8年。在这期间要保障发动机正常运行必须进行有效的状态监控。

民航发动机性能监控系统的核心工作在于及时发现和修正不正常的发动机参数漂移，保障发动机正常工作。发动机性能监控与发动机内窥检查、滑油系统磁堵检查是防止航空发动机空中停车三大重要手段。随着监控方法的不断优化，它提供的信息也会越来越及时和准确，远程监控的重要作用进一步凸显。

参考文献：

[1]GE Aviation Engine Condition Monitoring.2010年7月.

[2]单晓明，宋云峰，黄金泉，仇小杰，鲁峰.基于神经网络和模糊逻辑的航空发动机状态监视[J].航空动力学报，2009（10）.

[3]朱大明，朱之丽，唐海龙.发动机试车气路故障诊断系统的设计与应用[J].航空动力学报，2009（12）.endprint