航空发动机故障特征仿真研究

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1、29卷第4期计算机仿真2012年4月文章编号：1006-9348(2012)04一0060一04航空发动机故障特征仿真研究梁磊，徐洪志，安学利，蒋东翔(清华大学热能工程系，北京100084)．摘要：航空发动机作为飞机的核心．决定着飞机的性能和安全。发动机一旦出现故障，很可能导致非常严重的航空事故，造成巨大的人员伤亡和经济损失。根据航宅发动机故障机理，通过建立航空发动机部件模型对常见的气路故障进行分析与仿真，并根据振动一征兆关系矩阵对振动故障进行仿真，获得了两类故障的特征。目的是为保证航空发动机的安全运行，发动机故障诊断和预测提

2、供依据。关键词：航空发动机；故障仿真；气路故障；振动故障中圈分类号：V411．8文献标识码：BFaultAnalysisandSimulationforAero—-EngineLIANGLei，XUHong—zhi，ANXue—li，JIANGDong—xiang(DepartmentofThermalEngineering，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China)ABSTRACT：Aero—enginedeterminestheperformanceandthesecurityofthe

3、planeasitsnucleus．Intheeventofafault，itpossiblyresultsinanastyaccidentwithmuchlossoflivesandeconomy．Inthispaper。basedonthe8el'O—engine’smathematicmodelandvibration—symptomrelationshipmatrix．thecommonaem—enginegaspathfaultsandvibrationsfaultswereanalyzedandsimulatedt

4、oobtainthefaults’characteristics．Thepurposes811eguaranteeingthesafeoperatingandofferingbasisforaero—enginefanhdiagnosisandpredictions．KEYWORDS：Aero—engine；Faultsimulation；G∞pathfault；Vibrationfaultl引言航空发动机对飞机的性能和安全起着决定性的作用。现代航空对发动机的安全性有很高的要求。航空发动机一旦出现故障，往往会造成重大的航空事故

5、和经济损失。最近几年，由于发动机故障导致的重大航空事故时有发生。2007年肯尼亚一架波音737—800客机由于引擎熄火而坠毁，一共造成114人遇难。2008年8月20日由于发动机起火，西班牙航空公司的一架麦道--82型客机在马德里机场失事，客机上153人遇难，19人受伤。2009年我空军某型战斗机在训练时相继发生两次发动机停车事故。同年7月15日，伊朗里海航空公司一架俄制图一154客机坠毁，机上168人全部遇难，故障原因推测为引擎机械故障。2010年1月25日。一架埃塞俄比亚波音737—800型客机坠毁，90人遇难，英国航空安

6、全分析师克里斯．约茨认为事故原因是飞机引擎失灵。故障诊断技术可以有效地减小故障损失。目前，国内外基金项目：国家自然科学基金项目(60979014)收稿日期：2011—05—04修回日期：2011—06—30—60一对航空发动机故障的监测与诊断技术进行了大量研究⋯叫“。其中，故障诊断技术广泛采用神经网络方法。神经网络故障诊断方法需要故障的样本作为训练，然而由于航空发动机造价高昂，要获取发动机的实验或者实际运行的故障特征数据是困难的。因此航空发动机故障的仿真研究尤为重要。本文分析与总结了航空发动机典璎的振动和气路故障，并对这两类故

7、障进行了仿真研究。2航空发动机常见故障特征2．1气路故障现代航空发动机一般由进气道、风扇、高压压气机、主燃烧室、高压涡轮，低压涡轮，加力燃烧室和尾喷管等主要气路部件组成。它们发生故障会导致整机性能的下降，称之为气路故障。图1表示出了航空发动机故障诊断的基本过程。航空发动机气路故障的发生是从气路部件的物理故障开始的，比如发动机的风扇、压气机，透平的叶片发生结垢腐蚀、磨损，叶片与静止部分的间隙变大，气路发生堵塞等。部件的物理故障将改变部件本身的性能，如压气机发生结垢、腐蚀、磨损后，其流量特性和效率特性将会改变。部件的性能衰减，又将

8、影响整机的热力学参数发生变化，导致发动机的转速，燃料流量、排气温度、部件的进出口压力和压强出现异常，即为故障发生的征兆。因此，对航空发动机的气路故障机理进行研究，了解部件的物理故障导致部件性能发生如何的改变，部件性能的变化又会引起发动机相关热力学参数发生怎样的变化，就可以根据