航空發(fā)動(dòng)機(jī)氣路故障靜電監(jiān)測方法及系統(tǒng)研究.pdf

1、航空發(fā)動(dòng)機(jī)氣路部件長期處于高溫、高壓的工作環(huán)境中，其故障率一直居高不下，氣路部件故障是引起發(fā)動(dòng)機(jī)嚴(yán)重事故的主要誘因之一。同時(shí)，航空發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理系統(tǒng)對(duì)于諸如氣路靜電監(jiān)測技術(shù)等新型狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)具有著強(qiáng)烈的需求，正逐漸成為研究熱點(diǎn)。本文以航空發(fā)動(dòng)機(jī)氣路故障靜電監(jiān)測作為研究主題，開展了靜電傳感器設(shè)計(jì)理論、靜電信號(hào)預(yù)處理方法及特征參數(shù)體系、發(fā)動(dòng)機(jī)氣路故障模擬靜電監(jiān)測實(shí)驗(yàn)、若干熱端部件故障模擬靜電監(jiān)測實(shí)驗(yàn)、氣路異常狀態(tài)在線監(jiān)測方法、氣路故障監(jiān)測方

2、法及應(yīng)用等方面的研究。論文的主要工作和成果如下：
　?。?）根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)氣路中帶電顆粒的多電荷靜電感應(yīng)原理，研究了設(shè)計(jì)靜電傳感器時(shí)所需的功能模型、測量電路以及物理測量模型，形成可指導(dǎo)靜電傳感器設(shè)計(jì)制造的理論框架。設(shè)計(jì)了三款應(yīng)用于航空渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)地面試車的靜電傳感器，并成功應(yīng)用于數(shù)百小時(shí)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)地面試車中。組建了航空發(fā)動(dòng)機(jī)氣路故障靜電監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)在地面試車過程中持續(xù)在線監(jiān)測發(fā)動(dòng)機(jī)氣路部件狀態(tài)以及預(yù)警氣路故障，為試車人員采取終止試車、

3、檢查排故等工作提供了必要的支持信息。
　?。?）建立了一套靜電信號(hào)預(yù)處理方法，為氣路故障靜電監(jiān)測系統(tǒng)在線計(jì)算靜電監(jiān)測信號(hào)的特征參數(shù)奠定基礎(chǔ)。為了解決系統(tǒng)運(yùn)行過程中實(shí)現(xiàn)在線連續(xù)計(jì)算靜電電荷信號(hào)的問題，開展了靜電電荷信號(hào)計(jì)算方法研究。利用實(shí)測的航空渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)靜電監(jiān)測信號(hào)開展靜電信號(hào)特征提取方法研究，形成了應(yīng)用于反應(yīng)氣路靜電水平變化情況的特征參數(shù)體系。
　　（3）開展了航空發(fā)動(dòng)機(jī)氣路故障模擬靜電監(jiān)測實(shí)驗(yàn)研究。利用自行設(shè)計(jì)制造的兩款

4、航空發(fā)動(dòng)機(jī)碰摩故障模擬靜電監(jiān)測實(shí)驗(yàn)臺(tái)開展了多葉片—機(jī)匣碰摩故障模擬靜電監(jiān)測實(shí)驗(yàn)，整周碰摩故障模擬靜電監(jiān)測實(shí)驗(yàn)，局部碰摩故障模擬靜電監(jiān)測實(shí)驗(yàn)的研究工作。利用自行研制的熱端部件故障模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)備開展了發(fā)動(dòng)機(jī)冒煙故障模擬靜電監(jiān)測實(shí)驗(yàn)，燃燒故障模擬靜電監(jiān)測實(shí)驗(yàn)、熱端部件燒蝕掉塊故障模擬靜電監(jiān)測實(shí)驗(yàn)研究，分析了熱端部件故障時(shí)多個(gè)靜電信號(hào)特征參數(shù)的變化情況。
　?。?）首次開展了航空渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)靜電監(jiān)測實(shí)驗(yàn)，獲取了大量的發(fā)動(dòng)機(jī)氣路靜電監(jiān)測原始數(shù)據(jù)

5、，以靜電電壓信號(hào)均方根值作為單一參數(shù)建立了靜電健康基線模型。由于存在靜電水平隨航空發(fā)動(dòng)機(jī)工況變化的問題，建立航空發(fā)動(dòng)機(jī)多工況下的靜電健康基線模型組。為了解決制造或使用等原因?qū)е碌陌l(fā)動(dòng)機(jī)的氣路靜電水平存在個(gè)體差異的問題，開展了靜電自適應(yīng)健康基線的研究，提出了靜電自適應(yīng)健康基線更新方法和需遵循自適應(yīng)更新策略，實(shí)現(xiàn)大時(shí)間尺度下的氣路異常狀態(tài)靜電在線監(jiān)測。
　　（5）研究了應(yīng)用于耐久性試車過程的多參數(shù)靜電自適應(yīng)健康基線模型，在線監(jiān)測試車過