圖  " "%故障與劣化框圖
性能和強度參數是這兩者的綜合和結果參數。
&’識別技術
這是掌握征兆參數并預測故障的技術。主要方法是基于發(fā)動機原理尋求各種故障同其征兆參數之間的關系，以隔離故障，諸如腐蝕、臟污、堵塞、外來物損傷、封嚴磨損及葉片燒壞等，它們往往引起壓氣機喘振袷度、效率、溫度分布和噴口面積的變化，這些變化引起可測參數的變化，如圖  " "(所示。于是就可以利用可測參數變化來隔離出劣化部件特征。因此可以運用小偏差法，利用發(fā)動機性能計算程序求出氣動熱力參數（因變量 )*）和部件效率、總壓損失（自變量 +,）間的小偏差線性方程組，即
-()2 (+  1. ./ %" ,,
./0 ),/0 +
.,
式中，1 ，" ———系數；
.
.—
—,因變量個數；
,———自變量數對于每個自變量和因變量可求出影響系數 3
.,
3., / .4 ,
().)( (+,+ )
給出了部件特性變化對流路氣動參數的影響。當測得了氣動參數發(fā)生變化時，用上式可以求出部件性能的變化。 5’預測技術這是指對已識別出的發(fā)動機故障預測其發(fā)展過程，判斷何時進入極限范圍，如圖  " "所示。一種方法是按概率論的統(tǒng)計方法，由過去的征兆、故障和信息理論 •065(•

圖  " "%實際故障與劣化部件性能及可測參數之間的演變方法去預測故障的未來。征兆的概率密度函數是通過回歸分析以擬合出故障發(fā)展曲線。
另一種是理論模型方未能。通過正確測定發(fā)動機現狀的劣化水平及其附加因素，并將它們輸入到各種預測理論模型之中，根據計算來預測發(fā)動機壽命和可靠性。采用一種“預測性能劣化曲線”方法，對典型發(fā)動機進行測量分析并與預測計算相結合，在積累大量劣化信息基礎上，導出關鍵部件性能劣化對發(fā)動機主要參數影響的“預測性能劣化模型”，并經實踐修正。這種方法很實用。這一方法對發(fā)動機關鍵部件性能劣化和壽命預測很有效。
四、渦輪葉片振動監(jiān)測系統(tǒng)
在航空發(fā)動機工作期間，轉子葉片強烈振動能導致發(fā)動機破壞。因此，了解發(fā)動機工作條件下轉子葉片的振動水平是非常重要的，對于評估葉片設計，監(jiān)測葉片振動也是很重要的。
采用帶有遙測裝置或滑環(huán)的阻抗應變儀可以監(jiān)測振動，但這種技術只能限制在？ &&’，并且存在熱飄移和儀表附件問題。在葉片測振領域，目前廣泛采用光學探針進行葉片狀態(tài)監(jiān)測。下面概述一種先進的葉 •*)(•
圖  " "%故障發(fā)展過程預測

 
片振動光學監(jiān)測系統(tǒng)及在發(fā)動機上的測試結果。 "測試設備原理圖  % %示出發(fā)動機葉片振動光學監(jiān)測系統(tǒng)框圖。其中：
•激光透鏡系統(tǒng)由
’()氦一氖激光器和聚焦鏡頭組成，用作光源；

•
光學纖維是由發(fā)光和反光的纖維組成光纖束，并用于傳導光線；

•
高溫探針由把光聚焦到葉尖的小透鏡和水冷卻套組成；

•
光電倍增器把從葉片反射回來的光轉換為一串電壓脈沖信號，其濾波器濾除不適合的光線；

•
數據分析儀從脈沖間隔時間計算葉片的振幅，并輸出一電壓值；

•*+記錄儀記錄振幅；

•脈沖
,翻轉、傳感器和放大器用于激活數據采集系統(tǒng)；

•示波器用于監(jiān)測信號水平。
在發(fā)動機機匣上安裝兩個光學探針，根據葉片數量不同保持兩個探針在一定的間距。振動頻率受該間距和轉速的限制。為了測量間隔時間，進行信號放大，并采用閥電路形成一串脈沖信號。
若轉子葉片不振動，并且轉速不變，則每個葉片通過兩個探針的時間間隔 -.保持恒定。當每個葉片振動時，通過兩個探針的時間間隔為 -/，探針距離為 0，則葉尖振動速度 /-為：
/10 0
-
-. -/
由于探針必須安裝在燃燒室出口流道的高溫環(huán)境下，并且燃氣中的碳粒子能夠污染光學系統(tǒng)，因此采用水—氣冷卻系統(tǒng)。水流沿箭頭所示冷卻光學系統(tǒng)。發(fā)動機二股氣流系統(tǒng)用于凈化被污染的探針透鏡。由于燃燒室有壓力損失，渦輪機匣周圍的二股空氣流的壓力稍高于主氣流。并且從安裝邊上的小孔流過，從而吹除碳粒子，使探針的污染明顯減輕。
2"監(jiān)測結果
（）共振檢測
對于渦輪葉片振動測量，共振檢測比非整數階的振動檢測更為重要。應用上述監(jiān)測系統(tǒng)可以在緩— ——熳加速時測量共振水平。在共振點附近，振幅變化的同時，相位也改變 34。
（2）高壓渦輪葉片振動監(jiān)測
•25%•
圖  % %&葉片振動光學監(jiān)測系統(tǒng)框圖
 
按圖  "安裝探針；被監(jiān)測的發(fā)動機燃氣溫度 %&’’(。首先通過監(jiān)測未裝減振器的高壓渦輪葉片的振動，觀測到三階共振。其結果由 )"*記錄儀輸出，葉片共振的振幅可以通過峰值之間的電壓差計算。然后監(jiān)測裝有葉片減振器情況，發(fā)現其共振時振幅變得非常低，這驗證了減振器的作用。
葉片光學監(jiān)測系統(tǒng)對發(fā)動機監(jiān)測很有效。
五、渦輪發(fā)動機緊急故障監(jiān)測器
這種裝置用于監(jiān)測火焰筒和渦輪葉片何時出現故障，可測出熱部件失效時其表面上熱斑點發(fā)射出的特殊離子。高溫燃氣侵蝕熱斑點處的材料，并使其電離，產生輻射電磁能。由于地球磁場、聲音和機械力的加速作用，這些帶電粒子可以發(fā)射出可識別的電磁輻射。發(fā)射的頻率是電荷和粒子質量的函數。該裝置可測量熱端部件的電磁譜和離子頻率。
%+測量原理
渦輪葉片和火焰筒故障能造成重大事故，燃燒室火焰筒壁的燒蝕、破裂或葉尖的掉塊都會產生巨大的損傷。但目前能監(jiān)測出故障的儀器卻極少。這些熱端部件在高溫作用下先出現小裂紋、內部顆粒狀微裂紋和某些晶體腐蝕，然后產生火焰筒壁面局部燒蝕和葉片折斷。燃氣不能平滑流過這些不連續(xù)的表面，而且產生的斑點對冷卻通道形成不連續(xù)的傳導性。產生熱斑點的部位受到燃氣的腐蝕，這些部位的高溫足以產生金屬離子，而使這些部位氣化。
　
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