通用航空飞机动力装置的故障树模型诊断分析

通用航空飞机动力装置的故障树模型诊断分析摘要：本文首先对故障树模型诊断方法进行介绍，然后分析通用航空飞机动力装置的主要结构和工作系统，最后结合其常见故障，建立动力装置故障树诊断模型，旨在为促进我国航空飞机故障诊断水平的提升提供帮助。关键词：航空飞机；动力装置；故障树；措施分析故障树模型诊断方法介绍故障树分析法一方面能够直观图解出故障事件各事件间的逻辑关系，并通过定性、定量分析整个系统的可靠性状况，其顶上事件为已经发生或者可能发生的故障事件，而底事件为可能导致故障发生的最基本因素，通过中间事件相互桥联，各个事件形成层层递进的网状结构，相邻层次间事件通过“与”、“或”、“非”等逻辑门构成完整的故障树。航空飞机动力装置组成及工作系统2.1主要构成具体的飞机活塞发动机的主要内部件有活塞体、连杆、机匣、气门机构、曲轴、气缸本体等。①气缸：气缸是提供给燃料进行燃烧并将产生的化学能转变为机械能的地方。②活塞：活塞在气缸内部作直线往复运动，来实现了能量的转换。活塞体上环绕着两圈刮油环和一圈挡油环，油环和活塞组成一体来避免机匣内的润滑油在活塞运动时流往气缸的燃烧室里面去。③连杆：杆连接曲轴与活塞，传递能量。将活塞在气缸内做的往复直线运动转变为曲轴的旋转圆周运动，并带动齿轮使磁电机转动产生高压电传递给电子生成电火花点燃气缸内的混合气，完成整个循环。连杆是受力件，由连合金钢制成。④曲轴：曲轴由连杆将活塞往复直线运动转变为旋转的圆周运动，从而带动螺旋桨和磁电机。曲轴也是受力件。⑤气门：气门分为进气门和排气门，有效的控制进、排气门的开关才能保证准时的将雾化好的燃油混合气送达到气缸内并准时的将燃烧后的废气排出气缸外。并且气门为早开晚关的形式来让燃料更充分地燃烧，废气更完全的排出，从而提高整个发动机的效率和经济性，气门是连同推杆套、摇臂、推杆、气门弹簧等一起组成气门机构的一部分。⑥机匣：相当于是一台发动机的身体，用来安装每个气缸和各种部附件，承载曲轴和传递拉力，将发动机上所有的部附件组合起来，组成一个完整的发动机，并且还为润滑油提供储存场所的地方。机匣使用耐高温的高强度铝合金或铝镁合金制成。2.2飞机动力系统要让发动机能够正常工作，除了上面提到的主要部件外，还需要依靠飞机发动机上面的各种工作系统。飞机燃油系统：燃油系统功能主要是存放足量的航空燃油并在飞行状态中向所需要的系统提供连续的、适量的、雾化好的、干净的飞机发动机燃料。②点火控制系统：要使发动机产生动力，首先需要使气缸内雾化的混合气被点燃。点火控制系统的启动稳定性将直接影响发动机的工作功率、经济性和可靠性，关系着飞机发动机的稳定性和启动工作是否成功。点火控制系统对于现代活塞式汽油发动机的使用具有十分重要的技术指导意义。③滑油系统：飞机活塞发动机里面互相接触的零部件在工作时会产生摩擦。零件产生的摩擦不仅使部分零件磨损，还降低了发动机的输出功率，从而造成发动机的使用时间变短，甚至会造成发动机损坏。滑油系统的作用就是把符合黏度要求的纯净的滑油输送到各个摩擦的零件表面去，让发动机的机件能够得到充分的润滑和冷却，来减小摩擦消耗的功率、减少机件的磨损，提高发动机的输出功率，延长使用时间且保证工作正常。④冷却系统：冷却系统的功用是让气缸的部分热量散发，确保气缸温度正常，以及通过导风板和滑油散热器对循环的滑油进行冷却。⑤启动系统：发动机的启动是指发动机从静止状态到慢车状态再到工作状态。启动系统的功用就是在空中或地面使发动机稳定可靠地启动起来。启动系统工作的好坏，工作是否可靠，直接关系到飞机能否及时起飞，同时对飞行安全也有密切的关系。通用航空飞机动力系统的典型故障滑油系统典型故障：滑油系统主要问题多数为滑油压力过高或过低，机匣密封不严渗油导致的滑油消耗量高，冷却系统散热不良以及活塞套件密封不严高温燃气窜出引起的滑油温度偏高等。燃油系统典型故障：起动注油困难，燃油流量不稳定，燃油调节过富油，天气温度影响过贫或过富油，油箱的容积误差大等。点火系统典型故障：电嘴间隙偏大会引起击穿电压增大，造成点火困难，甚至不点火。电嘴的间隙偏小，电火花的强度减小，不产生电火花。磁电机本体故障，磁电机电容损坏，冲击联轴器弹簧断裂等。高压导线锈蚀破损发生漏电，电嘴点火电压低等情况都会影响导电性能等。冷却系统典型故障：气缸散热片变形和裂纹，滑油散热器风网堵塞，导风板断裂，导风板胶皮脱落等。启动系统典型故障：由于手法不正确或重复操作启动按钮造成打齿，脱开机构损坏造成的启动后齿轮未脱开，输入导线松动导致启动乏力，本体内部零件损坏以至于起动机不工作等。主要机件典型故障：进气压力不足，活塞涨圈密封不严，连杆受力弯曲，气门卡阻，机匣漏油，缸体散热片变形裂纹，连接部件松动等。动力装置故障树模型建立由于飞机发动机系统相对复杂，并且具有润滑、燃油、启动、点火和冷却等系统，所以对发动机故障的定位相对比较困难，每一个系统的非正常问题都可能引起多个系统的数据异常，而一个系统不正常或失效很可能是由多个系统的损坏造成的。飞机发动机的故障是在实际故障现象和工作人员的经验的基础上建立的分化每个系统的部件以及子部件，让故障清晰化明朗化，所以采用故障树模型来分析可以提高诊断故障的准确率和排除故障的效率。以发动机抖动故障为例，故障树模型的建立如图1所示。图1.动力装置故障树模型5结束语综上所述，故障树对于专业飞机维修人员而言具有直观、易于掌握等优点，能帮助维修人员快速找到飞机动力装置故障点，同时也证明了故障树诊断方法的可行性与合理性。参考文献：樊纲旗,王海强,董瑾.基于故障树的飞机燃油增压泵过流故障模型建立与分析[J].科技与创新,2019(23).杨起，王竹林,姜会霞，等.AI-ESTATE故障树诊断模型的建立及工具开发J].测控技术,2019,38(05):31-35.⑶陆峥，刘剑.基于故障树分析方法的民机飞机驾驶舱门控制逻辑改进设计J].计算机测量与控制,2020.⑷宛伟健，谢健，葛晓瑜.基于动态故障树的航空发动机可靠性分析方法研究[J].计算技术与自动化,2019,38(002):1-7.