航空发动机状态趋势监控方法

吴云锋 陈洁

【摘  要】一般来说，航空发动机工作性能以及状态情况往往会对飞行安全产生直接影响。鉴于航空发动机运行状态的重要性，研究人员需要重点针对航空发动机运行情况进行准确掌握与分析。通过合理判断当前发动机状态好坏，确定航空飞机是否处于安全运行状态当中。目前，为进一步加强对航空发动机状态趋势的研究力度，研究人员主张从多个方面针对航空发动机状态趋势监控方法问题进行统筹规划与合理研究，以期可以给航空飞行安全提供保障。

【Abstract】Generally speaking， the performance and status of aeroengine will have a direct impact on flight safety. In view of the importance of aeroengine operation， researchers need to focus on the accurate control and analysis of aeroengine operation. Through reasonable judgment of the current engine state， determine whether the aircraft is in safe operation. At present， in order to further strengthen the research of aeroengine status trend， the researchers propose to plan and study the monitoring methods of aeroengine status trend from many aspects， so as to provide guarantee for aviation flight safety.

【關键词】航空发动机;状态趋势;监控方法

【Keywords】aeroengine; state trend; monitoring method

【中图分类号】V263.6                               【文献标志码】A                                   【文章编号】1673-1069（2020）02-0176-02

1 引言

航空发动机在很大程度上可以视为飞机的“心脏系统”，其的性能质量往往会对飞行安全产生关联影响。根据不完全的统计调查，近年来因发动机故障造成的飞行事故已经占据机械故障的50%左右。对此，研究人员重点针对航空发动机状态监控问题进行了合理规划与部署，力求可以从多个方面深化航空发动机运行状态，确保飞行安全。根据以往的经验来看，发动机空中停车率基本上可以视为衡量一个航空发动机质量好坏的重要指标。针对于此，建议研究人员应该根据影响航空发动机性能质量的相关因素，进行状态监测与维修管理，确保航空发动机运行安全。

2 航空发动机状态监控问题的相关研究与分析

现代民用航空发动机在状态检测方面主要围绕发动机工作状况监控、机械状况监控以及气热力性能变化监控等内容开展。其中，在发动机监控参数问题的界定方面，主要以下述内容为主。

关于发动机状态监控参数问题的界定，我们一般可以从发动机工作状况监控、发动机机械状况监控以及发动机气动热力学状况监控等方面进行有效掌握。其中，在发动机工作状况监控方面，我们需要重点掌握发动机工作参数、发动机指示参数以及发动机警告参数等;在发动机机械状况监控方面，我们需要重点掌握发动机震动监控参数与发动机滑油监控参数等[1]，以发动机滑油监控参数为例，监控期间，我们需要针对滑油压力监控参数、滑油温度监控参数等进行重点掌握;在发动机气动热力学状况监控方面，我们需要针对发动机压力比、排气温度、燃油流量等参数进行重点掌握。

通过科学有效地掌握上述发动机状态监控参数，不仅可以为发动机操纵过程提供可靠的指示与反应，如显示当前发动机工作状态，同时还可以为发动机健康状况提供良好的保障，如利用监控技术实现对发动机运行状态的分析与预测过程[2]。根据当前研究发展来看，如何科学合理地利用发动机状态监控数据，俨然成为当前准确衡量发动机运行状态的重要指标。针对于此，建议研究人员应该严格按照发动机状态监控参数情况进行统筹规划与合理部署，通过选定科学、合理的监控方法，实现对航空发动机运行状态的全方位管理。

3 基于监控参数标准下的航空发动机状态趋势监控方法研究

目前，基于监控参数标准下的航空发动机状态趋势监控方法得到广泛推广与应用。究其原因，主要是这种状态趋势监控方法操作流程较为简单。通过针对上述发动机状态监控参数中的某一参数或者多个参数进行持续性监控，在一段时间之后，将监控得到的数据与该参数的基准值进行全面对比。如果出现差值过大问题时或者是在某一时刻发生突变问题时，我们就可以判断当前发动机运行状态出现隐患问题，也就是发动机健康状况出现恶化。以下针对监控参数标准下航空发动机状态趋势监控方法的应用与实践展开研究。

3.1 发动机滑油消耗量监控技术

发动机滑油消耗量监控技术主要以发动机滑油消耗量参数变化为监控对象，通过观测该参数数据的变化情况，判断与分析当前发动机滑油系统的运行情况，是否存在风险隐患问题。其中，在监控参数数据的研究与分析中，可以从滑油添加量、滑油添加次数以及发动机使用时间等方面进行研究与分析。按照一定的计算原则，确定滑油消耗量单点值以及趋势值。根据数值情况绘制滑油消耗量曲线图，直观地对发动机内部中的滑油消耗情况进行准确监控与分析[3]。

3.2 发动机气动热力学性能状况监控技术

与发动机滑油消耗量监控技术相比，气动热力学性能状况监测技术就显得复杂得多。究其原因主要是发动机滑油消耗量监控技术涉及的监控参数较少，且在监控方法方面也相对简单。而发动机气动热力学性能状况监控技术涉及的参数问题较多，且机理较为复杂。因此，在实际应用过程中，要求操作人员运用专门的性能监控软件进行合理监控。如状态监控性能分析软件系统、发动机健康监控系统等。根据以往的监控操作经验来看，监控内容主要以下述为主：

首先，处于巡航状态下，发动机性能会发生一定的偏差问题，也就是被监控的发动机在参数实际值方面与名义值存在一定差距，在数值形式上以原始值与平滑值为主。一般来说，差值的变化趋势往往能够真实反映出当前发动机性能衰退实况。如果差值发生较大突变，则表明发动机当前运行状态存在异常风险，或者是因为替换了发动机某些部件而引发该类现象[4]。

其次，处于起飞状态下，发动机的排气温度与转子转速之间会存在一定差值，也就是我们常说的裕度值。或者是可以根据全功率起飞状态时，外界大气温度给予的限制值作为衡量判断标准。无论是采取上述哪一种判断方法，其反馈出的参数数据都可以直接反映出发动机在全功率起飞状态时所具备的性能条件以及表现能力等。

最后，警告信息。一般来说，出现警告信息的直接原因在于发动机工作发出不正常指示，而触动引发警告装置，并发出警告信息。面对此种情况，建议操作人员应该及时定位故障，并采取针对性的维修措施进行管理，防止发动机故障问题的进一步扩大。

4 基于总功效函数的发动机状态趋势监控方法研究

基于监控参数的发动机状态趋势监控方法在操作流程方面较为简单，但是从客观角度上来看，这种方法更加适用于监控数据简单处理以及应用管理工作当中，无法对整个发动机的总体性能变化趋势进行全方位衡量与分析，局限问题比较明显。目前为全面推动航空发动机状态趋势监控方法的创新发展，研究人员主张在原有监控方法的基础上，提出一种基于总功效函数的发动机状态趋势监控方法。

所谓的基于总功效函数的发动机状态趋势监控方法主要是指，通过科学记录发动机状态监控的各类参数数据，衡量并判断当前工作参数是否接近理想数值。在此基础上，利用科学、合理的算法，对这些监控参数的功效函数进行综合研究与分析，目的在于通过得出功效函数变化规律情况，明确当前发动机总体性能水平。其中，在计算方法方面可以运用权值综合参数法得出发动机总功效函数。另外，在预警分析方面，可以通过建立一个参考标准，将计算得出的总功效函数数据与标准数值进行综合对比。如果总功效函数低于标准数值时，可以发出相应的预警信号，表明当前发动机运行性能不佳，必须予以及时维修处理。

5 结语

对于航空发动机状态趋势监控方法研究的问题，建议研究人员立足于当前航空发动机实际运行情况，从多个方面针对现有监控方法进行优化与分析。最好可以主动结合新兴技术内容，实现对航空发动机状态趋势的全方位监测。与此同时，重点针对当前研究工作存在的不足进行积极改正与加强，以期可以为航空发动机的强化应用提供良好保障。根据现有研究情况来看，国内航空发动机在状态趋势监控方法方面已經取得较多突破性成就，但是从整体研究发展来看，尚未与国际先进技术接轨，仍旧需要研究人员不断努力，克服技术难题。

【参考文献】

【1】郭朝翔，袁宏峰.基于飞参数据的航空发动机状态监控与故障排查[J].江苏科技信息，2019，36（16）：44-46.

【2】刘元芳.航空发动机气路故障的智能诊断方法研究[D].厦门：厦门大学，2018.

【3】皮骏，黄江博.基于IPSO-Elman神经网络的航空发动机故障诊断[J].航空动力学报，2017，32（12）：3031-3038.

【4】杜泽府.航空发动机监测技术比较[J].江苏航空，2018（02）：37-39.