健康管理系统:7.4.3更新

在传统发动机上，为监视与记录用于维护和性能趋势分析的有关参数，如转速、燃气流路压力和温度、振动加速度、全权限数字式发动机控制信号和飞机参数（速度、攻角、偏航角、导弹发射、压力高度）等，都设置有发动机测试系统，或称监控诊断系统。现在随着技术的进步、功能的完善，增加了故障预测诊断等功能，普遍称为健康管理系统。此系统也可能将功能集成在控制系统内。有关健康管理系统的知识可以参见Ian K.Jennions［17］、尉询楷［18］的著作。

7.4.3.1　功能要求

发动机应按要求提供各种信号和装置，并具有以下机载发动机健康管理的基本功能：

1）起飞推力检查，并在驾驶舱指示。

2）发动机工作参数超限，应伴有事件前5 s 和事件后25 s 的时间历程记录，并在驾驶舱告警。

3）发动机部件寿命的使用跟踪和记录（如低循环疲劳和热件使用循环、发动机小时数、在相应温度下的工作时间）。

4）振动分析，超限时在驾驶舱告警。

5）性能恶化趋势分析（主通道气路分析）。

6）喘振与加力燃烧室熄火探测和记录。

7）滑油系统监视。

8）可更换组件的故障检测和故障隔离。

9）发动机、发动机单元体和飞机系列号码识别。

整个系统应由安装在发动机或飞机机体上的传感器、信号收集和数据处理电子设备、具有数据显示能力的装置、具有可拆卸的数据存储装置、地面数据处理装置以及既适用于机载又适用于地面站的软件程序等部分组成。系统任何硬件或软件的异常不应影响发动机在其整个工作包线内的工作和整个环境条件下的性能。相关的可更换组件的故障检测和隔离的程度应由故障模式、影响及危害性分析来确定。

7.4.3.2　系统附件及特性

（1）发动机健康管理用传感器

为满足发动机健康管理要求，发动机传感器应提供以下基本参数值：高压转子转速、低压转子转速、低压压气机/风扇进口温度、低压压气机/风扇进口压力、高压压气机出口温度、高压压气机出口压力、低压涡轮出口燃气温度、低压涡轮出口压力、喷管临界截面、燃油流量、油门杆角度、可调导叶位置、滑油压力和振动等。凡为发动机健康管理所要求而装于发动机或装于飞机的传感器，都应该明确示出，并以表格形式列出每个测量参数的名称、测量范围、系统精度、时间响应、电气特性和光学特性及在发动机上的位置和采样率。

（2）推力指示(www.xing528.com)

需要时，应提供计算推力的发动机参数，这些推力计算被机载发动机健康管理系统所采用，以提供发动机起飞推力的检查，并在驾驶舱作出健康指示，证实发动机性能恶化的趋势。民航常用发动机压比简单地代替推力。

（3）寿命检测

发动机应记录发动机低循环疲劳事件和其他可以指示发动机寿命使用情况的事件，应对每个低循环项目应用累计损伤法则，用起飞损伤百分率示出每一个转子系统中最关键部件的损伤评定。

（4）温度传感系统

发动机排气温度（T6）是表征发动机工作状态的重要参数，一方面要输送到座舱中用于仪表显示，另一方面还可能需要送到温度控制系统、防喘系统和状态监控系统，因此排气温度传感系统的测量精度、响应时间和工作可靠性是至关重要的。因发动机温度场有一定的不均匀度，所以一般采用多支电偶并联沿圆周均匀分布，以测量发动机的平均温度。

对于需要输入信号的每个附件或系统，都应提供在电气上独立的温度传感系统。

（5）振动测量

为了监视发动机转动部件的工作，发动机振动采用振动传感器测量。在发动机机匣和附件传动机匣的适当位置上应装有支架或安装座，以供在三个互相垂直的平面上测量振动。对于某些发动机设计，可规定必要的内部（如主轴承位置）或外部附加测振位置。

（6）转速指示

发动机应有转子转速指示信号。对于多转子发动机，每个转子系统均应有一个电气上独立的转速指示信号。

（7）专用维修测试装置

应配备在维修后用于检测发动机性能的专用维修测试装置及专用测试传感设备或接头。发动机应向专用维修测试装置提供发动机故障（包括控制异常）诊断及定位的数据和信号。

7.4.3.3　主要指标

1）故障检测率：应能自动诊断出98%的故障，其中90%的硬件故障应能在系统内报警。

2）故障定位率：90%的故障定位到部件和分系统范围内。

3）虚警率：不大于1%。