170航　空　动　力　学　报第24卷

监测航空发动机绝大部分磨损类故障产生的各种

磨粒,但对于滑油中因轴承疲劳失效产生的较大尺寸(大于10μm)剥落产物检测效率低下[122].针对发动机主轴轴承疲劳失效难以通过单一的滑油光谱监控及时预报的问题,采用滑油光谱监控和与之互补的大磨粒滑油监控技术,对发动机进行滑油综合监控和融合诊断,是提高发动机滑油监控故障诊断成功率的有效途径.

Dempster2Shafer证据理论(简称D2S证据理论)在故障诊断领域已经获得了成功的应用[327].证据理论具有较强的理论基础,既能处理随机性所导致的不确定性,又能处理模糊性所导致的不确定性,可以依靠证据的积累,不断地缩小假设集,并且能将“不知道”和“不确定”区分开来,另外证据理论还可以不需要先验概率和条件概率密度.本文将D2S证据理论引入航空发动机滑油综合监控技术中,同时针对某型发动机开发出滑油监控专家系统,实现磨损故障的融合诊断.最后,应用实际案例对本文方法的有效性进行了分析.

位.摩擦副材料主要有钢、铜合金、铝镁合金等.该型发动机主轴轴承失效的故障率较高,其中5号支点轴承由于设计缺陷,润滑条件恶劣,易发生疲劳失效,严重威胁飞行安全.对该型发动机通过滑油光谱监控,已成功预报数十起磨损类故障,故障部位集中在主轴轴承、附件传动机匣的小轴承以及滑油泵等部位.根据该型发动机的故障规律和实际故障统计,当滑油中产生大量大磨粒时,轴承疲劳失效为最主要的失效模式.但由于以往采用单一的滑油光谱监控手段,多起因主轴轴承疲劳失效引起的涡轮轴抱轴或断轴事故没能及时预报.主轴轴承疲劳失效预报难的问题一直是困扰该型发动机安全使用的难点之一.2.2　滑油综合监控

　　采用MOALasernetfines2C(LNFe;LNF自动

1　　　主要包括:,,X荧光光谱分析(EDXRF(或磁塞、金属屑信号器)磨屑分析等,其中铁谱技术和自动磨粒检测技术较为成熟.铁谱技术能直观地验证滑油较大铁磁性磨粒的形貌和类型,但缺点是检测时间较长,检测结果定量效果较差,检测效果依赖操作人员的技能和经验.自动磨粒检测技术是一种智能化油液监控技术,检测结果为通过自动识别的较大磨粒类型、浓度、尺寸分布,以及颗粒污染度,但不能识别颗粒的元素成分.由于自动磨粒检测技术兼具铁谱分析和颗粒计数的主要优点,且自动化和智能化程度高,因此通过综合比较认为,采用光谱分析和自动磨粒检测技术对航空发动机实施滑油综合监控,是弥补滑油监控单项技术局限性,有效预报各种磨损类发动机故障的滑油监控最佳技术组合.

,可将主体尺寸大于20μm的全部颗粒计算形状特性并将金属磨粒按磨损类型自动识别,区分出切削(Cutting)磨粒、疲劳(Fa2tigue)磨粒、严重滑动(Severesliding)磨粒等.2.3　正常发动机滑油样分析

　　正常发动机滑油样中,光谱数据全部正常;LNF检测结果中,大于20μm的各种类型磨粒浓度,如切削磨粒、严重滑动磨粒以及疲劳磨粒浓度一般小于10个/mL,总磨粒浓度远低于60个/mL.可见,当光谱分析和磨粒检测数据均较低时,发动机滑油系统工作正常.2.4　故障发动机滑油样分析2.4.1　因轴承疲劳失效损坏的发动机

　　3台因主轴轴承疲劳失效损坏的发动机,如:1088#发动机、3006#发动机和3015#发动机,从故障发生前几个飞行日起,滑油中各种磨粒浓度较高,且呈明显增长趋势.故障发生前一个飞行日的滑油样,磨粒总浓度均超过100个/mL.结果详见表1～表3.上述故障发生前,光谱分析数据正常.可见,对于因轴承疲劳失效引起的发动机故障,通过自动磨粒检测可有效预报,而通过光谱监控较难成功预报.

2　滑油综合监控在某型发动机的应用

2.1　某型发动机滑油系统的磨损类故障特点

　　某型发动机润滑系统中的主要摩擦副集中在主轴轴承、附件传动机匣、滑油附件(回油泵)等部