滑油系统全流量在线磨粒静电监测技术研究

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1、航空学报ActaAerOnauticaetAstronauticaSinicaMar．252012V01．33No．3446．452ISSN1000—6893ON11-1929／Vhttp：／／hkxb．buaa．edu．CRhkxb@buaa．edu．crl文章编号：1000—6893(2012)03-0446—07滑油系统全流量在线磨粒静电监测技术研究陈志雄1’2一，左洪福1，詹志娟1，张营1，蔡景11．南京航空航天大学民航学院，江苏南京2100162．南昌航空大学航空制造工程学院，江西南昌330063摘要：针对滑

2、油系统非金属材料难以实现在线监测的问题，基于静电感应原理展开全流量磨粒监测技术研究。研究润滑条件下荷电磨粒的产生机理和全流量磨粒静电监测原理，着重进行了静电信号特征提取方法研究。为验证磨粒静电监测技术的可行性，设计并搭建了模拟实验平台，开展了故障颗粒注入实验和循环润滑条件下销盘滑动摩擦磨损实验，使用自制的全流量在线磨粒静电传感器对油路中的磨粒进行监测。结果表明：静电传感器能够监测到金属、非金属等不同材料荷电磨粒；感应电压幅值与磨粒大小具有相关性；感应电压波形与荷电磨粒特性有关；静电传感器可以在线监测滑油回路中非金属摩擦

3、副的摩擦磨损状态。关键词：航空发动机；滑油系统；全流量；荷电磨粒；静电；状态监测中图分类号：V233．4文献标识码：A目前用于航空发动机滑油系统全流量在线磨粒监测的技术主要有：基于磁感应原理的Metal—SCAN监测器，其可检测铁磁性颗粒的最小尺寸约为125“m，非铁磁性颗粒的最小尺寸约为250”m[12]，且其已在F119发动机上安装使用；基于感应式的定量磨粒监测器(QuantitativeDebrisMonitor，QDM)，已安装用于GE90和GP7200发动机，能监测到大于230“m的铁磁性颗粒[31；Powr

4、ie等¨’51在F100一PW—100喷气发动机中采用基于静电的油路传感器(Oil—lineSensor，OLS)能监测的最小磨粒尺寸达20“m，并能实现对金属、非金属(如沙尘)材料的监测。陶瓷混合轴承[s-73和聚合物轴承[s-9]目前已开发用于发动机，对这类材料在油液润滑条件下磨粒的在线监测显得十分必要。到目前为止，对聚合物材料的磨粒在线监测研究还未见报导。油路磨粒静电监测技术克服了其他磨粒在线监测方法的两个不足：①对微细颗粒不敏感；②不能对非金属颗粒进行监测¨J。全流量在线磨粒静电监测技术是一种新型的监测技术，该

5、技术基于静电感应原理，对滑油系统主油路中荷电颗粒经过感应探极所引起感应信号的变化进行监测，从而实现对润滑条件下摩擦副磨损状态的实时监控。最早提出该技术的英国StewartHughesLtd．公司开发了OLS用于监测航空发动机滑油系统中的磨粒、油液衰退及污染u⋯。油路静电监测技术对零部件衰退早期磨损症兆敏感，同时提供实时的监测信息tlo-『1z]，这与发动机故障预测与健康管理目标一致。油路静电监测技术已纳入联合攻击战斗机F一35资助计划，收稿日期：2011-09-21；退修日期：2011-10-23；录用日期：2011—

6、12—09；网络出版时间：2011-12-1416：51网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．1929．V20111214．1651．005htmlDOI：CNKI：11-1929／V．20111214．1651．005基金项目：国家fI然科学基金与中国民航联合基金重点项目(60939003)；国家自然科学基金(61079013)；南京航空航天大学基本科研业务费专项科研项目(NS2010171)*通讯作者．Tel．：025—84890647E—mail：chenzx@nChu．edu，∞

7、戮用榕武IChertZX，ZuoHF，ZhanZJ．eta／．Studyofoilsystemoil-linedebriselectrostaticmonitoringtechnology．ActaAeronauticaetAstronauticaSinica。2012，33(3)：446452，睬志雄．左洪福．盘志嫣．等．漕油系统全漉l在线磨粒静电监莉技术研究．航空学报。2012．33(3)t446-452．陈志雄等：滑油系统全流量在线磨粒静电监测技术研究447该技术已被美国列为军方保密技术。南京航空航天大学航空安全

8、与保障技术研究所在国内率先开展了基于静电的磨粒监测技术[13

9、。本文首次研究了润滑条件下GCrl5球试件与聚合物盘试件(如聚丙烯)滑动摩擦产生磨粒的全流量静电监测技术，在全流量静电监测模拟实验台上，进行故障颗粒注入与润滑回路条件下滑动摩擦磨损实验，实验结果表明，磨粒静电监测技术能够监测全流量回路中的非金属磨粒。1滑油系统全流量磨粒