航空发动机气路故障分析.pdf

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1、科技论坛·33·航空发动机气路故障分析杨光字(91899部队，辽宁葫芦岛125001)摘要：航空发动机是飞机中的核心组成要素，发动机的性能状态直接关系到飞机的飞行性能以及安全性，所以对航空发动机的技术要求较高。一旦发动机发生故障，不仅会影响到飞机的飞行性能，而且会产生严重的安全事故。气路故障是航空发动机中比较常见的故障类型，一般有进气道故障、风扇和压气机故障、燃烧室故障以及透平故障等，任何一种故障的产生都会威胁到飞机的安全。所以通过对发动机气路故障类型进行分析，有助于制定出有效的防范措施，对提高飞机飞行的安全性具有重要的意义。关

2、键词：航空发动机；气路故障；诊断技术；发展趋势作为飞机的重要组成部分，航空发动机的安全性以及可靠性对于飞机而言非常重要，其直接关系到飞机飞行的安全性。因为航空发动机长期处于高温、高速以及重载的运行环境，所以发动机容易出现各种故障，如果故障比较严重，会导致人员伤亡以及重大经济损失。气路故障是航空发动机比较常见的故障类型，为了预防航空发动机气路故障的发生，应该加强对气路故障诊断技术的研究，在故障发生之前能够进行故障预测，及时捕捉故障信息，然后采取有效的控制措施，预防事故的扩大化。发动机气路故障诊断技术是预防故障发生的重要手段，可以及

3、时消除各种安全隐患，尤其是在科学技术快速发展的形势下，气路故障诊断技术更加先进，可以极早的预测故障并且采取有效的控制措施，是确保飞机安全飞行的重要保障。1航空发动机常见气路故障航空发动机一般都是由进气道、风扇、高压压气机、主燃烧室、高压涡轮、低压涡轮等部分组成，一旦这些部件发生故障，不仅会降低发动机的运行性能，而且会引发严重的安全事故。气路故障的种类较多，由于发动机的运行环境比较特殊，高速、高压以及超载都会对气路部件产生较高的负荷，当运行负荷超出部件所能承受的极限时，就会发生故障。所以下面主要对几种常见的故障类型进行分析，以便为

4、故障预防以及故障诊断提供有利的参考依据。1．1进气道故障进气道是航空发动机高效稳定运行的重要组成部分，其不仅为发动机提供稳定的空气流量，同时还是保证压气机和燃烧室正常运行的基础保障。进气道的主要功能是对高速气流进行减速增压，将高速流动的气流转变为压力能。尤其是在军用飞机进行大仰角和大侧滑角的飞行状态下，需要进气道保证良好的工作性能。尽量控制能量损失，保证流场的稳定性。进气道的故障一般为总压恢复系数下降，从而导致发动机中各个截面以及尾喷管的内压也相应的降低。如果尾喷管的膨胀比下降致使尾喷管处于亚临界状态时，低压涡轮的膨胀比也相应的

5、降低，但是为了保证低压转子的转速处于正常状态，高压转子的转速、涡轮前燃气温度以及排气温度都会相应的升高。由此导致发动机处于异常工作状态，具有较大的危险，威胁到发动机的安全运行。1．2风扇和压气机故障风扇和压气机的作用主要是利用高速旋转的叶片提高空气压力以获取能量和动量，为发动机运行提供基础条件。在压气机运行的过程中，如果增压比达到一定的数值时，其运行状态就会产生不稳定现象，由此而出现喘振，致使整体系统发生低频大幅度气流轴向脉动，影响到发动机运行的稳定性。喘振还可能会导致叶片断裂、结构受损，或者发动机熄火停车等故障，直接威胁到发动

6、机运行的安全性。而由于风扇和压气机在高速运行过程中，叶片会承受较大的压力，长期运行会导致叶片出现磨损、腐蚀、结垢、蠕变以及动叶与静止部分间隙变大等现象，由此而降低风扇和压气机的性能，在做功效率较低的情况下，发动机的推力下降，排气温度和耗油率就会相应升高，由此导致发动机气路故障的产生。1．3燃烧室故障燃烧室是通过燃烧燃料或者推进剂而生成高温燃气的重要装置，是航空发动机中的重要组成部分。燃烧室的故障一般表现为喷嘴积碳腐蚀，如果喷嘴发生腐蚀就会形成较多的积碳，造成局部堵塞现象，致使燃油的雾化效果不佳，进而导致喷油不均，降低燃烧效率，燃

7、烧室内部可能出现局部高温现象，易引发异常现象。燃烧室在受到高温以及振动的影响下，会导致相关部件变形、断裂或者掉块等现象，对燃油的雾化燃烧产生影响，在火焰拖长的情况下，会烧蚀透平叶片，进而产生安全事故。1．4透平故障透平处于高温高压环境中，叶片容易热变形，热腐蚀，导致叶片粗糙度增加。研究表明叶片粗糙度增加10．2微米，效率比光滑叶片下降2．5％。若叶片腐蚀严重出现掉块，透平的落压比明显增加，出口温度升高，转子转速下降，输出功减少。透平转动叶片与静子之间的间隙也会有增大趋势，导致透平效率降低。2发动机气路故障诊断技术各种气路诊断技术

8、都是利用发动机可观测参数与健康基准线进行比较，并将由此产生的偏差作为检测、隔离和确定部件是否存在故障的依据。但由于系统的高度非线性，以及噪声、偏差和测量不足导致传感器测量不确定性。因此，都需要做一些必要的假设。首先是设置各种可能的故障和性能恶化的范围郎搜索性能参