[发明专利]一种发动机进气机匣支板的裂纹故障声学诊断方法及装置

说明书

本申请提供了一种发动机进气机匣支板的裂纹故障声学诊断方法，所述方法包括：撞击发动机进气机匣固定支板以产生声学信号；采集撞击发动机进气机匣固定支板的力信号和所述发动机进气机匣固定支板产生的声学信号，通过传递函数方法对所述力信号和声学信号进行处理，得到声学频响信号；对比所述发动机进气机匣固定支板的声学频响信号与数据库中的发动机进气机匣固定支板的声学频响信号，若两声学频响信号第一个峰值的频率差值超过阈值，则判定所述发动机进气机匣固定支板产生了裂纹，反之则未产生裂纹。本申请的裂纹故障声学诊断方法相比于与传统的故障诊断方法，更加简单、高效，且可对支板内部、结构交接面处的裂纹故障可进行有效识别。

技术领域

本申请属于自动控制技术领域，特别涉及一种基于线段拟合在线识别间隙环节特征参数的方法及装置。

背景技术

进气机匣作为航空发动机前端主要的承力和进气部件，其作用是对进气来流进行整流，保证气流能够满足压气机使用的需要，并且使气流以最小的总压损失和最小的气动阻力流过弯曲流道。发动机进气机匣面临着负荷大、重量轻的问题，同时，由于进气机匣长期在高压、高速和多种负荷工况下工作，极易产生腐蚀、振动，导致进气机匣的固定支板产生裂纹，进而演化为支板断裂，引起飞行事故。

由于航空发动机结构复杂，且进气机匣支板裂纹形式多样，传统的检测方法如孔探、荧光、振动、噪声监测、超声波探伤等在对进气机匣支板裂纹故障进行诊断时会存在几个问题：

1)孔探、荧光等无损探伤检测方法是工程领域对结构裂纹、腐蚀、撕裂等故障、缺陷进行检测的常用方法，也是航空发动机结构状态定检常用的检测手段，但将其应用于发动机进气机匣支板裂纹的检测会存在以下几个问题：

1.1)孔探、荧光等无损探伤检测的准确性受到检查员的操作正确程度和判断能力限制，会因人为因素造成诊断错误，降低检测的可靠性；

1.2)孔探、荧光等无损探伤检测仅能针对支板表面裂纹状态进行检测，无法对结构内部、结构交接面处的裂纹状态进行识别；

2)振动、噪声监测也是大型设备常用的故障诊断方法。通过对设备运行过程中产生的振动、噪声特征信号的识别，提取、分离特征信号中设备的状态信息来可以实现对设备故障的诊断。但将其应用于发动机进气机匣支板裂纹的检测会存在以下几个问题：

2.1)航空发动机整机结构复杂、试验条件恶劣，试验状态下增加振动、噪声点会存在试验安全隐患；

2.2)航空发动机整机振动、噪声信号特征复杂，进气机匣支板结构较小，产生的振动、噪声信号能量较弱，很难从整机的振动、噪声信号中对进气机匣支板的特征信号进行识别；

3)结构模态分析也是结构故障诊断中常用的手段。基于模态识别、分析方法获取结构的模态信息，通过与结构“初始状态”的模态信息进行比对，可以实现对结构故障的诊断。但将其应用于发动机进气机匣支板裂纹的检测会存在以下问题：

3.1)发动机进气机匣支板数目较多，要获取所有支板的状态信息，需在每个支板上布置振动测点，并针对每个支板开展模态试验，试验流程、方法复杂；

3.2)航空发动机整机结构复杂，整机状态下，在所有支板上布置振动测点难度较大；

4)超声波探伤也是结构故障诊断中常用的方法。但将其应用于发动机进气机匣支板裂纹的检测会存在以下几个问题：

4.1)超声波探伤需提前对探伤灵敏度及判伤标准进行确定，灵敏度过大或过小都无法对支板表面裂纹状态进行有效识别；

4.2)整机状态下，超声波探伤仅能针对支板表面裂纹状态进行检测，无法对结构内部、结构交接面处的裂纹特征进行识别；