涡轴发动机健康管理技术研究

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1、第39卷第2期2013年4月航空发动机AeroengineVoll39No．2Apr．2013涡轴发动机健康管理技术研究蔡显新，郭小军，吴春来(中航工业航空动力机械研究所，湖南株洲412002)摘要：基于涡轴发动机的健康管理技术，开发了用于台架试验和试飞阶段的涡轴发动机的健康管理(EngineHealthManagement，EHM)系统，介绍了该系统所采用的若干技术，包括总体概貌及软件系统的总体构架，监视参数的统计方法，提出了系统的改进方案，并讨论了涡轮叶片寿命预测方法及损伤预测步骤。该系统已在中国首款自行研制的涡轴发动机的台架试验和试飞中得到应用和验证，对类似系统的开发具有一定的参考和借

2、鉴作用。关键词：发动机健康管理；涡轴发动机；寿命预测蔡显新(1959)，男，博士，自然科学InvestigationofEHMTechniqueforTurboshaftEngines研究员，从事航空发动机健康管理、多学CAIXian—xin，GUOXiao-jun，WUChun—lai科设计优化工作。(AVICChinaAviationPowerplantResearchInstitute，ZhuzhouHunan412002，China)收稿日期：2012—09—04Abstract：EHMsystemwasdevelopedforrigtestandexperimentalstageb

3、asedonapplicationofEHMtechniqueonturboshaftengines．Thetechniquesutilizedinthesystemwereintroduced，whichincludethesystemframework，statisticalmethodsofmonitoringparameters．Theimprovementplanswereperformedandlifedamagepredictionmethodsanddamagepredictionstepswerediscussed．Thesystemwasapplicatedandveri

4、fiedonthebenchtestandtestflightofthefirstself--developmentturboshaftengines．Thetechniquesprovidreferencesforthedevelopmentofsimilarsystems．Keywords：EHM；turboshaftengine；lifeprediction0引言航空发动机健康管理(EHM，EngineHealthManagement)是指最大限度地利用发动机的传感器、维护记录、部件模型等数据资源对发动机的故障进行诊断和预报，从而提高飞行的安全性、可靠性和发动机的性能，减少发动机的维护

5、费用和维修时间。据统计，在民用领域的所有飞机机械故障中，发动机故障所占比例高达1／3。全世界的航空公司每年要花费数百亿美元用于维修，其中发动机的日常维护占到了30％以上

6、12．1，因此，航空发动机健康管理已成为保证发动机安全、可靠运行的重要手段，作为发动机安全性、测试性工作必不可少的组成部分而受到各航空强国的高度重视并展开相关的研究。PW、GE及RR3大航空发动机公司等分别为PW4000、JT9D、V2500、CF6、GE90、CFM56、RB211、Trent等发动机建立了健康管理系统12-5l。国内也有许多研究人员在航空发动机健康管理诊断预测指标体系、健康管理跟踪滤波器技术、关键件的剩余

7、寿命预测模型及健康管理系统设计技术等方面岬哒行了广泛的应用研究。本文基于航空发动机健康管理技术的发展，开发了健康管理(EHM)系统，并对该系统所采用的若干技术及其改进方案进行研究，该系统在某型号的整个台架试验和试飞过程中得到应用和验证，为其研制成功发挥了重要作用。1系统总体设计健康管理系统如图l所示。该系统包含机载测试，采集系统，存储、发射装置，地面的计算机软硬件系统等。机载的测试所测量的参数较多，有几十到上百多个，根据发动机的不同所测量的参数也不同。这些参数包括发动机各截面气体温度(如r。、乃、％等)、压力(如P．、P2等)，燃气涡轮转速肌，动力涡轮转速ⅣP，功率，输出扭矩，滑、燃油温度、

8、压力，振动加一-航空发动机第39卷速度等。这些测试的参数通过无线电发射一接收装置或存储介质传到地面系统，并由地面计算机系统进行处理。所开发的地面计算机软件系统名称为EHMZ，用于涡轴发动机台架试验和试飞阶段。系统⋯p虻lj健康管理软件-J-计算机系统图1健康管理系统采用功能强大的VC++语言，并在WINDOWS操作系统下进行开发。为了便于数据管理，采用ACCESS数据库mdb的文件形式。目前EHMZ的主要功能