Y12 系列发动机的状态趋势监控

◎马腾飞

发动机状态趋势监控（ECTM）是用户监测发动机的一种维护手段，可以：1.跟踪发动机燃气发生器德使用的状态，早期探测发动机性能的衰减和退化（特别是潜在的故障）；2.在最佳经济点进行修理，能降低使用和维护费用，因为状态趋势监控能在早期发现故障的隐患，不等发动机损坏到严重的程度就采取措施，因而降低了使用和维修费用。3.协助判断故障问题来源，减少了分析故障的时间；4. 对热段检查实行“软时间”，即视情热检；5.增加了运行（航班）的可靠性。

一、状态趋势监控简介

1.什么是发动机状态趋势监控。

发动机状态趋势监控就是定期地对发动机进行性能检查，记录发动机仪表读数，例如扭矩TQ，螺旋桨转数NP，涡轮间温度ITT，压气机的涡轮转数Ng 和燃油流量Wf 等参数，并根据压力高度HP，环境温度OAT 和指示空速进行校正，然后与发动机数学模型（发动机的基准线参数值）的参数比较，比较的结果产生一组ITT、NG、Wf 偏差数值。当一台新的发动机或刚刚做过热检（热部件检查）或最近翻修过的发动机投入使用时，将这些偏差绘入曲线中，形成发动机的基准线，随着更多点的绘入，就建立起发动机的状态趋势曲线。

在发动机使用过程中，只要发动机不出现性能衰减，这些趋势线将保持稳定，一旦发动机出现性能衰减，趋势线将渐渐出现偏移。对偏移数值进行准确的分析，使得用户采取相应校正维护工作，从而延长发动机的使用寿命，使用户获得实际利益。

将实际获得值与发动机基准线参数值（相对标准值）相减，得一组差值，这些差值就是监控趋势线所需的差值。

Ng=实际Ng 值-相对标准Ng 值

△ITT=实际ITT 值-相对标准ITT 值△Wf=实际Wf 值-相对标准Wf 值

2、如何做状态监控

收集数据，计算数值，曲线的绘制，结果分析。

二、发动机性能检查

1.发动机性能检查概述。

在不超过扭矩和涡轮间温度限制的前提允许在宽的环境温度下验证发动机的状态。发动机在一定的环境条件下，进行性能试车检查发动机的参数ITT，Wf，Ng，根据外界不同的大气条件，在发动机功率TQ（按曲线查得标准值）和螺旋桨NP＝1700Rpm（PT6A-65B 发动机）、1900（PT6A-135A 发动机）、2120（PT6A-27 发动机）恒定的条件下，建立发动机的基准线（数学模型）或性能检查曲线。

一般在如下情况下进行性能试车：发动机安装之后，热部件的检查前和后，有规律的定期检查。

2.发动机性能检查的程序。

发动机性能检查可在地面开车或巡航飞行进行检查。（1）飞机应迎风停放（如不迎风，则尾气进到发动机里，影起发动机参数的波动），不使用惯性分离器；（2）确定大气温度和压力高度，确定目标扭矩；（3）起动发动机，如在地面慢车则至少平稳5分钟，发电机和P3 引气必须断开；（4）增加功率直到特定的螺旋桨转速和目标扭矩已达到，等待发动机和仪表的数值稳定。（5）记录发动机实际的ITT、Ng 和Wf 的值。（6）建立发动机的基准线（数学模型）或性能检查曲线。（7）如偏离图表的数值，应分析发动机参数，排除故障。简单分析：由于压气机问题引起的故障进气滤网损坏，压气机第一级叶片损坏，压气机脏，放气活门常开，惯性分离器在旁通位等。在恒定扭矩的情况下，ITT、Wf、Ng 总是表现不正常的升高。（属于冷段问题）如压气机涡轮叶片间隙大、叶片腐蚀、叶片过烧，在恒定扭矩的情况下，ITT、Wf 总是表现不正常的升高，Ng 保持不变或下降。（属于热段问题）

三、发动机状态监控程序

1.收集数据。

因为用于计算差值的发动机数学模型是建立在巡航状态的，因此为保证所收集数据的准确性，必须保证发动机处于巡航状态并稳定3-5 分钟后开始记录参数，同时每次收集数据时，发动机的状态例如电气负载好引气等必须一致。发动机稳定后，为减少误差，按合理的顺序，即先记录一台发动机参数，然后记录环境参数，然后记录另一台发动机参数。

2.计算差值。

为了减少计算的复杂性，可以将固定的公式编成程序输入到计算机内，只要把收集的数据输入到计算机之内，就可以直接得到Ng、ITT、Wf 的差值△Ng、△ITT、△Wf。

3.曲线的绘制。

依计算结果，将△Ng、△ITT、△Wf 绘制到一张连续的图上，为避免混淆，建议每台发动机的曲线都是独立的。

同时为了便于趋势线的分析，绘制时要记录下主要的维护工作，作为一般原则，应记录下列工作：（1）压气机的工作：更换燃油调节器；更换有故障的管路；放气活门的更换、清理或清洗；压气机的外物损伤；燃油喷嘴的更换、修理和流量检查等；压气机的清洗。（2）与状态趋势监控有关的仪表系统的工作：指示器、传感器、导线的更换、修理或校准等。（3）热段的检查：涡轮清洗；动力段热检或更换；动力涡轮导向环级别的更换。（4）涡轮间温度传感器系统的工作：T1 配平补偿器的更换；T5 导线或T5 热电偶的更换。

4.结果分析。

曲线绘制完成后，最好在5 天内分析，为了便于分析，首先给出下列定义：（1）基线：就是特定发动机，在已知条件下，巡航状态下每种参数的参考线，根据此线能检测到发动机性能的变化。其中已知条件为新发动机、或新翻修的发动机，或热检后的发动机在100 飞行小时后的时间里。（2）静变量：就是某一特定位置，通过差值点的线与基准线的差值。（3）基线的修改：是指最初建立的基线已经不准确，这时要进行基线的修改。

如果进行了下列一项或多项的更改，就应基线的修改：新的或重新校正的仪表；空气进气效率的更改；发动机的更换；发动机附件出现故障等。

经验表明，△ITT 是一个非常重要的变量，它将随多数性能的变化而变化，在趋势线是显示出较重要的趋势。△Ng 同样重要，在图表上表明性能的变化趋势。△Wf 在图表上不能表明发动机的性能变化，但没有这个参数，可能失去一些性能变化的征兆。

一台性能良好的发动机的趋势线将是比较平坦的曲线，如果数据开始严重偏移，并慢慢地偏离基线，说明发动机的性能开始出现变化，必须采取工作以确定原因并进行校正，重新建立基线。

结语：发动机状态监控（ECTM）是一个典型的数学计算程序，手动计算或编成计算机程序语言将所收集到的发动机巡航数据进行标准化。为发动机的燃气发生器状态提供一种可视的图表。通过对对图表的正确分析，对发动机工作原理的正确理解，对发动机所做的维护工作的详细记录，当然还有丰富的工作经验。通过对发动机早期的监测与判断，可以提高发动机的使用效率，增加运行或者航班的可靠性。

发动机的状态趋势监控可以延长热段检查时间和提高发动机的使用寿命，并降低用户的使用费用，随着科技水平的进步及其在航空领域的发展，在科研人员不懈的努力下，在不久的将来，会有更多先进的状态监控技术应用于发动机的使用，发动机的状态监控无论是在军事领域还是在民用领域的发展前景也会更加广阔。希望广大用户使用状态趋势监控来更好地监测和合理地使用发动机，降低成本，提高工作效率。