[发明专利]航空发动机气路故障静电监测模拟实验平台及使用方法

说明书

技术领域

本发明属于航空发动机在线监测和视情维修领域，特别是一种航空发动机气路故障静电监测模拟实验平台。

背景技术

航空发动机是各类军民用飞机的核心组成部分，其可靠性对于飞机的安全性能有着极其重要的影响，而发动机的气路部件是保证发动机的正常工作的最基本和最为关键的部件。常见的发动机气路部件故障有外来吸入物故障、故障燃烧室积碳故障、叶片-机匣碰摩故障、部件烧蚀掉块故障等。外来吸入物故障实质包括发动机工作产生的高速气流和周围复杂环境常常使外来吸入物进入发动机，经过发动机进气道进入发动机内部并撞击发动机叶片，造成叶片的冲击损伤；燃烧室积碳故障是指由于发动机燃烧室工作时，由于燃油燃烧不充分形成尾部碳烟或碳烟在喷嘴处积聚形成碳块，使喷油质量较差并造成发动机燃烧室出口燃气温度不稳定，降低燃烧效率；叶片-机匣碰摩故障是指发动机的涡轮叶片与机匣之间的相互摩擦，引起叶片端部材料耗损和发动机异常振动的现象，降低发动机正常工作效率；部件烧蚀掉块故障是指燃烧室出口燃气温度分布的不稳定,产生存在局部高温气流或火焰后移，致使后端气路部件如涡轮叶片的烧蚀，烧蚀的掉块常常引起后一级部件的打伤。

因此，对发动机的工作状态进行在线监测和诊断具有重要意义。根据统计，在飞机飞行产生的故障中，由发动机引起的故障大约占总数的百分之六十左右，而气路部件故障引起的发动机整体故障的占到总数的百分之九十左右。

可见，对发动机气路部件的监测在发动机整机性能的状态监测和故障诊断中占有重要的地位。以往的发动机故障诊断手段大部分属于离线检测和诊断方式，只有当发动机的故障到达一定程度时才可被检测到，无法提取到故障初期的信息以提供预警。近年来航空发动机在线静电监测技术得到较大发展，此项技术通过对发动机气路通道中电荷水平的监测来实现对发动机气路工作部件的实时监控，依据监测到的数据对发动机的工况和性能以及未来发展趋势做进一步的分析和处理，从而提供发动机气路部件故障早期预警信息，实现发动机工作状态的在线监测和实时故障诊断。

基于气路静电信号的故障模式识别和特征参数提取处理，并在此基础上形成的故障诊断经验理论是静电监测技术的关键，因此需要发动机不同故障模式下的大量静电信号数据作为支撑，而获得不同发动机故障模式下的数据的主要途径是实验验证。气路故障静电监测模拟实验台为发动机故障模拟实验的静电数据采集提供相关实验平台，通过平台自带的故障模拟装置对航空发动机的不同故障模式进行模拟实验，为不同故障模式下静电数据的采集提供了一种全新的硬件设备，是开展静电研究工作的前端硬件基础。

目前，国内单位鲜有专用于模拟发动机气路部件故障的发动机试车台，并且存在人为模拟发动机故障实验经济成本高，试车全寿命周期长导致难以及时捕捉到故障信息的难题。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种成本低、体积小、功能全的航空发动机气路故障静电监测模拟实验平台，该实验平台可以实现航空发动机以下几种故障的模拟试验：外来吸入物故障、部件烧蚀掉块故障、故障燃烧室积碳故障、叶片-机匣碰摩故障。

本发明公开的一种航空发动机气路故障静电监测模拟实验平台，包括安装平台，在安装平台上安装模拟气路通道，所述模拟气路通道包括依次连接的高压风机、进气道延长管、微型航空涡喷发动机和尾喷管延长管，在模拟气路通道上安装有故障产生装置和静电传感器，静电传感器连接到静电数据采集系统；所述故障产生装置包括故障物模拟注入装置、燃油注入装置、叶片-机匣碰摩故障产生装置之中的一个或多个；叶片-机匣碰摩故障产生装置包括碰摩激振往复装置和碰摩转子及控制装置；其中，故障物模拟注入装置安装在进气道延长管或尾喷管延长管上， 燃油注入装置安装在尾喷管延长管上，碰摩激振往复装置和碰摩转子及控制装置均安装在尾喷管延长管上并且紧固于安装平台，叶片-机匣碰摩故障产生装置还连接到碰摩力测试系统。

作为上述技术方案的进一步改进，所述静电传感器包括安装在进气道延长管上的环状静电传感器和安装在尾喷管延长管上的棒状静电传感器。

作为上述技术方案的更进一步改进，所述故障物模拟注入装置包括故障物存放管、故障物注入管和球形电磁阀，故障物存放管、球形电磁阀、故障物注入管依次相连成为一体，故障物注入管安装在进气道延长管上，与模拟气路通道相通。

作为上述技术方案的再进一步改进，所述燃油注入装置包括油瓶、 双向油泵、电磁截止阀、喷射头，油瓶、双向油泵、电磁截止阀和喷射头依次相连，喷射头插入式安装于尾喷管延长管上的安装孔，与模拟气路通道相通。