直升机的故障与诊断

娄国增 王瑛

摘  要：本文从直升机故障及其分类、故障诊断及其分类、故障诊断基本环节三个方面对直升机故障与诊断进行了深入认识，对机务工作人员在维修保障工作认识、判明、排除故障有一定借鉴意义。

关键词：直升机;故障;诊断

直升机在使用过程中，由于受到各种载荷的作用和自然条件的侵害，或者使用不当等原因，均会使各系统、各部（附）件的工作状况、机械状态和工作性能有所变化，各河东部分和传动机构也会有所磨损。当上述变化超出了规定或允许的范围之后，就可能出现异常现象，导致系统、部（附）件不能正常的工作，此时就称直升机、发动机有了故障。

1 机械故障及其分类

所谓机械故障，就是指机械系统（零件、组件、部件、或整合设备乃至一系列的设备组）运转不平稳等现象都是机械故障的表现形式，机械故障可以从不同的角度来进行分类。不同的分类方法反应了机械故障的不同侧面，对机械故障进行分类的目的是为了更好地针对不同的故障形式采取相应的对策。以下是各种故障分类方法。

1.1按故障发生的原因分

1.1.1磨损性故障：机械系统因使用过程中的正常磨损面引发的一类故障。

1.1.2错用性故障：因使用不当而引发的故障。

1.1.3先天性故障：由于设计或制造不当而造成机械系统中存在某些薄弱环节而引发的故障。

1.2按故障造成的后果分

1.2.1危險性故障：发生后会对人身、生产和环境造成危险或危害的一类故障。

1.2.2安全性故障：故障发生不会对人身、生产和环境造成危害的一类故障。

1.3按故障发生的快慢分

1.3.1突发性故障：不能靠早期测试探测出来的一类故障。即此类故障是不可预测的，对这类故障只能进行预防。

1.3.2渐发性故障：故障的发展有一个过程，因而可对其进行预测和监视，如疲劳裂纹的产生和扩展。

1.4按故障发生的范围分

1.4.1部分性故障：设计功能部分丧失的一类故障。

1.4.2完全性故障：设计功能完全丧失的一类故障。

1.5按故障发生的频次分

1.5.1偶发性故障：发生频率很低的一类故障，即“意外现象”。

1.5.2多发性故障：经常发生的一类故障。

机械故障还可从其他角度来进行分类。在以上所列的五种分类方法中，按故障原因和按故障发生的快慢这两种分类方法对于机械故障诊断最具现实意义。

2机械故障的诊断及其分类

所谓机械故障诊断，就是对机械系统所处的状态进行检测，判断其是否正常，当出现异常时分析其产生的原因和部位，并预报其发展趋势。机械故障诊断可以分类如下：

2.1按故障诊断目的分

2.1.1功能诊断：即对新安装或刚维修过的机械系统诊断其功能是否正常，也就是投入运行前的诊断。

2.1.2运行诊断：即对服役中的机械系统进行的诊断。

2.2按故障诊断方式分

2.2.1巡回检测：就是每隔一定的时间对服役中的机械系统进行检查和诊断。

2.2.2在线监测：就是连续地对服役中的机械系统进行监测，此时测试传感器急二次仪表等安装在设备现场，随机械系统一起工作。

2.3按提取信息的方式分

2.3.1直接诊断：诊断对象与诊断信息来源直接对应的一种诊断方法，即一次信息诊断。

2.3.2间接诊断：诊断对象与诊断信息来源不直接对应的一种诊断方法，即二次、三次等非一次信息的诊断。通常所说的诊断主要是指间接诊断。

2.4按时所要求的机械运行状态条件分

2.4.1常规状态诊断：在机械的正常运行条件下进行的一种故障诊断方式。

2.4.2特殊状态诊断：对某些机械，需为其创造特殊的工作条件才能对其进行诊断。

2.5按故障诊断功能分

2.5.1简易诊断：对机械系统的状态做出相对粗略的判断。一般只回答“有无故障”等问题，而不分析故障原因、故障部位及故障程度等。

2.5.2精密诊断：是在简易诊断基础上更为细致的一种诊断过程，它不仅要回答“有无故障”的问题，而且还要详细地分析出故障原因、故障部位、故障程度及其发展趋势等一系列的问题。

此外，机械故障诊断还可根据所采用的技术手段不同而分为：振动诊断、油样分析、温度监测以及无损检测等。

3测试、分析及信息提取

主要内容是对借助测试系统所获得的信号进行加工，包括滤波、异常数据的剔除以及各种分析算法等，其主要目的是从有限的信号中获得尽可能多的关于被诊断对象状态的有用信息，这是机械故障诊断的核心。

4状态监测、判断及预报

是诊断工作的最后一个环节，也就是机械故障诊断的最终目的之所在。这一步工作主要是构造或选定判据，确定划分设备状态的各有关参量的门槛值等内容，以此判定被诊断对象的运行状态，并对其未来发展趋势进行预测。

5研究故障发生的规律

某一个机件某时发生了故障，初看起来好像是一件偶然的事情，但经过相当长的时期若干个偶然性的综合，就可以看出它的必然性，找出它的规律。如果我们把所有的机件发生故障的情况，都详细认真地记载下来，加以归纳分析，找出各种情况下的百分比，那么就会从大量的偶然现象中，找出必然的规律来。

在研究故障发生的规律时，应首先了解故障产生的根本原因。因为只有了解故障产生的根本原因，才可能采取有效的预防措施，防止故障再次发生。研究故障规律，主要应从以下两方面着手：

5.1从机件、零件的使用时间方面进行研究

大量的实践表明，机件的故障率曲线是两头高，中间低，其形状如同盆浴，习惯上成为“浴盆曲线”。

从曲线上可以看出，机件的故障率随着时间的变化大致可分为三个阶段，即早期故障期，偶然故障期和耗损故障期。装配不当，质量检查不严等。

5.1.1早期故障期

早期故障期出现在机件开始工作后的较早时期，其特点是故障率较高，且故障率随使用时间的增加而迅速下降。早期故障主要是由于制造上的缺陷引起的。不少刚出厂的机件，都有一个早期故障期，因而对刚出厂或刚分解过的机件应严格按照技术标准进行检查，必要时还要进行模拟试验，以消除隐患。

5.1.2偶然故障期

在早期故障期之后，是产品的有用寿命期，其特点是故障率低而稳定，与时间的变化关系不大，偶然故障是由偶然因素引起的。如维护不良，操作错误，环境变化以及一些其它因素综合出现。机件在使用过程中发生偶然故障是不可避免的，也是无法预测的。为预防故障而进行拆卸、分解检查，不但不能达到预防故障的目的，反而会破坏原有的技术状况，造成早期故障。因而在此阶段，不应过多地进行拆卸、分解检查等工作。以保持机件的正常工作规律。

5.1.3耗损故障期

机件工作到后期，是主要产生耗损故障的时期。其特点是故障率随时间的增加而上升。耗损故障主要是由于机件磨损、疲劳、腐蚀、老化等造成的。耗损故障的出现是机件快到寿命的征候。当机件使用到接近耗损期时，要特别注意检查。若能事先知道耗损故障开始的时间，则应事先作预防修理或更换。

上面介绍的盆浴曲线，是个典型的故障率曲线。在实际使用过程中，并不是所有的机件都遵循盆浴曲线的故障规律。有的机件只有其中的一个或两个故障期，而有的机件则具有完全不同的故障率曲线。这就要求我们做好调查研究。收集有关的数据资料，进行分析、处理，得出机件发生故障与工作时间的规律，以便制定有效的措施，做好预防故障的工作。

5.2从机件的工作条件和周围环境方面进行研究。

故障的发生还与机件的工作条件，飞行科目及周围的环境有密切的关系，研究故障发生与工作条件、飞行科目及周围环境等的关系，从中找出规律，采取针对性的措施。

结语：

如果故障不能及時发现、准确判断、彻底排除，让直升机带故障上天，就会影响飞行任务的完成，危及飞行安全。因此，机务人员必须严肃认真地对待故障，积极贯彻预防为主、预防和排除相结合的原则，想方设法把故障消灭在萌芽状态中，确保“故障不上天”。