孔探技术在民航发动机健康管理中的应用探讨

周瀛海

摘 要：民航发动机工作的可靠性直接影响到整架民航飞机的安全性和在机人员的生命安全。对民航发动机进行健康管理是非常必要的。在发动机的健康管理中对发动机内部部件状态的检测是关键之处。孔探技术是目前内窥发动机部件的最常用技术。本文首先介绍了孔探技术的发展，又描述了孔探技术在民航发动机健康管理中的应用，对这方面的研究与应用有一定的意义。

關键词：孔探技术；民航发动机；健康管理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.08.241

0 绪论

民航发动机是民航飞机的“心脏”。民航发动机状况的好坏，极大地影响到整架民航飞机的安全性能，与在机人员的生命安全。为了提高民航飞机的安全性能与保障在机人员的生命安全，需要对民航发动机制定合理系统的健康管理方案。在方案中，重点分为两个部分，一部分是对民航发动机状态的监探，另一部分是对民航发动机进行适时的维护与修理。对民航发动机状态的监探，是民航发动机健康管理中的一个难题。早期，由于监探技术落后，需对民航发动机做定期维护和换件，然而这样不仅会对民航发动机造成一定的损害，还会浪费很多材料。随着技术的发展，定期维护转为视情维护，孔探技术因其技术的优越性，被应用于民航发动机状态的检测。

1 孔探技术的出现与发展

某些重要的复杂的工业设备，比如民航的发动机，因需要保证其工作的可靠性与安全性，需要对其进行维护。定期对民航发动机进行拆卸，不但对发动机造成损害，而且费时费力。为了获取民航发动机的状态数据，而且不必换件的时候，不对其进行拆卸，就需要从定期维护转为视情维护。

20世纪50年代初，利用照明灯泡和反射镜组成的反射式管道镜，就可以满足不将飞机的发动机进行分解，而获取其状态数据的要求，这也是孔探技术的雏形。后来，美国空军利用医疗器械中的原理，发明出光学透镜硬式孔探仪，这种仪器在进行反射的同时，还可以将被观察的物体进行放大。但是这种仪器的缺点是不能弯曲，所以发动机靠里的部件不能被轻易的观察到，为了解决这个问题，能弯曲的孔探仪不久后就问世了[1]。到了60年代初，医疗器械中，出现了可弯曲的光学纤维支气管内窥镜。这种技术也被应用到孔探仪上，光学纤维软式孔探仪也就被研制出来了，并且在航空发动机的状态检测中得到很大的应用。随着技术的发展，对孔探仪的长度要求越来越高，孔径越来越小。目前光学纤维孔探仪与光学透镜孔探仪的直径最小能做到6毫米，长度可以达到6米。

2 孔探技术在民航发动机健康管理中的应用

（1）民航发动机健康管理中的三类孔探工作。1）定期检测规定孔探工作。一般对没有故障的飞机进行定期检测规定孔探工作。在进行这项工作之前，首先要找出最近一次的孔探报告进行阅读，并将其数据作为参考，还要对发动机的技术状况进行了解[2]。2）突发事件出现后的孔探工作。突发事件一般指的是发动机的温度多高、发动机出现喘振现象、发动机里出现异常物体、外部的物体对进气道进行打击、发动机的参数异常等。突发事件发生后，通常是对发动机的特定部件进行检查。在进行这项工作之前，首先要尽可能地了解故障，进而分析出可能损伤的部件。3）故障监控的孔探工作。故障监控的孔探工作是进行次数最多的孔探工作。发动机的缺陷能够分为三种：可以忽略的缺陷、不影响飞行但是再发展就会出现安全问题的缺陷、超过标准必须换件的缺陷[3]。

（2）孔探检测发动机内部损伤的测量方法。对发动机内部部件的状态进行检测的过程中，需要对部件的状态进行数据量化，以便和标准进行比较，进行下一步工作。下面介绍几种常用的损伤定量方法。1）比较测量法。比较测量法是最早被使用的测量方法。根据其方法的名字就可以得知，这种方法的原理就是将某一已经知道尺寸的物体作为参考，然后通过相对量的比较得到检测物体上的未知数据。孔探技术中应用的比较测量法，就是先把检测部件的尺寸提供给计算机，然后计算机根据放大的相应比例来获取检测部件上需要检测的距离[4]。在测量的过程中，需要注意的一点就是镜头一定要和被检测的物体保持垂直关系。这种测量方法只能得到一个不是很精确的数据。2）单物镜阴影测量法。阴影测量的方法的原理使用的是阴影投影和三角几何关系的理论进行测量的。首先在距离不同的平面上固定裱花，然后根据裱花的投影位置和距离之间的比例关系，将计算机上出现的画面中投影线的位置当作标尺，以此来测量出画面中需要测出两点之间的距离。阴影测量法的精度非常高，使用方便，观察起来非常便捷。由于其具有较大的放大倍数，所以计算机获取的画面非常清晰[5]。然而这种方法需要探测头和被检测的物体保持垂直的关系，否则将不能使用这种方法。3）双物镜立体测量法。这种方法利用的是人的双眼看物体的原理来工作的。在两个不同的位置分别安置一个物镜，对同一个需要检测的物体进行观察。这个时候在计算机上就会出现不同观察位置的画面。两个探测镜头形成的相同的图像上的相同一点的距离和物镜到被检测物体的距离有一定的关系，然后通过计算就可以得到需要测量的两点之间的距离[6]。这种测量方法不要求物镜和被测物体的平面保持垂直，但是这种方法在计算机上形成的画面不清晰。

3 总结

民航发动机是比较复杂的设备，应该利用孔探技术对其内部部件的检测，这样既能减少不必要的拆卸次数，又能保障检测的效果。在民航发动机健康管理中的孔探工作有定期检测规定孔探工作，这种工作一般是对没有故障的飞机进行的。还有突发事件出现后的孔探工作，这种孔探工作是为了快速高效地解决突发事件而进行的。还有就是故障监控的孔探工作，排除发动机故障。为了方便记录和分析发动机内部件的转态，可以利用比较测量法、单物镜阴影测量法、双物镜立体测量法等方法将发动机内部部件的状态进行数据量化。

参考文献：

[1]马致仁.孔探技术的发展和应用[J].航空精密机械工程，1986（01）：41-47.

[2]李强.民航发动机健康管理技术与方法研究[D].南京航空航天大学，2008.

[3]陈宏杰.基于孔探技术的民航发动机健康管理研究[D].厦门大学，2014.

[4]戎翔.民航发动机健康管理中的寿命预测与维修决策方法研究[D].南京航空航天大学，2008.

[5]张勇.航空发动机故障诊断中孔探图像特征提取技术应用研究[D].国防科学技术大学，2006.

[6]于辉.孔探技术及其在航空发动机维修中的应用[J].航空制造技术，2005（06）：94-96，99.