直升机传动系统故障诊断研究

直升机传动系统故障诊断研究

马苏怡

哈尔滨飞机工业集团有限责任公司 黑龙江省哈尔滨市 150066

摘要：现阶段直升机已经广泛的应用于人们生活中的多个领域，为了确保直升机的运行质量需要对传动系统进行定期的故障检查工作，并提高其故障诊断的准确性。本文阐述了直升机传动系统故障诊断的具体方法，并分析了提高其故障诊断效率的具体优化策略，为提高直升机运行的安全性提供参考。

关键词：直升机；传动系统；故障诊断 　　为了提高直升机运行的安全性，需要对传动系统出现的故障进行准确的诊断，进而采取正确的措施及时的排除故障，确保飞行质量。在实际的故障诊断过程中需要结合传动系统实际的运行情况来选择适当的故障诊断方法，进而提高故障处理的有效性。

一、直升机传动系统结构及特点

在对直升机传动系统进行故障诊断之前，首先需要做的是了解并掌握直升机传动系统的结构及特点。它是直升机的主要控制系统之一，其作用在于为直升机运行提供动力。可以说，直升机传动系统的重要性不亚于直升机发动机。当前普遍应用的直升机，其传动系统结构可简述为“三器三轴”。“三器”包括主减速器、中间减速器、尾减速器；“三轴”包括动力输入轴、主旋翼轴以及尾传动轴。在传动系统当中，处于核心地位的当属主减速器。主减速器一般由行星齿轮减速器、改变运动方向的锥齿轮传动、离合器、刹车自动装置以及润滑系统组成，其功能为降低直升机发动机的高转速，使其转变为主旋翼的低转速。而中间减速器一般由一对螺旋锥齿轮组成，其功能为改变运动方向以及转速。尾减速器的结构与中间减速器相同，其功能为根据实际需要的转速将传输过来的功率提供给尾桨，以保证直升机在变换飞行姿态的情况下稳定飞行。动力输入轴、主旋翼轴以及尾传动轴共同组成传动轴，动力输入轴的功能为向主减速传递发动机功率；主旋翼轴的功能为向主旋翼传递主减速器传输过来的功率；尾传动轴的功能为向尾减速器传递功率。

二、直升机传动系统故障诊断

2.1传动轴故障诊断

在直升机的运行活动中传动轴是将发动机动力传送到旋翼的传动机构，其自身的运行状态对直升机传动系统和整个直升机的运行状态都会产生影响，传动轴在运行中可能会产生的故障主要有三种，分别是传动轴的不平衡、不对中、与静止件摩擦，对直升机传动轴的故障判断主要通过直升机静止状态下传动轴的运行状态来判断，主要有两个判断指标分别是时域和频域。

对传动轴不平衡故障的诊断。通过计算传动轴在固定时间内的转动频率和转动时震动的频率进行计算来诊断，存在故障的表现为固定转速的传动轴震动与震动标准差距大，震动随转速变化明显、传动轴转动轨迹为椭圆。对传动轴不对中故障的诊断。存在故障的表现为传动轴处于中档转速时震动最大，在低转速和高转速时震动随转速的变化明显，传动轴的转动轨迹为双椭圆。传动轴与静止件摩擦故障的诊断。在一一定时间内传动轴的转动速度相较于发动机功率有差异，轴心轨迹较为散乱。

2.2滚动轴承故障诊断

当滚动轴承出现局部损伤时，其在运行中因为承受旋翼转动的滚动压力，所以会对滚动轴承内部的其他构件造成周期性的撞击，造成其他构件的撞击损伤，产生的冲击力会直接影响到传动轴运行中的轨迹稳定性。在对滚动轴承进行故障诊断的时候，主要的方法就是对其运行过程中的震动幅度和震动频率进行检测，如果滚动轴承的震动幅度变大而且震动频率表现出明显的周期性，就基本能够确定滚轴承内部出现了损伤。

2.3齿轮箱故障诊断

在直升机运行过程中要将发动机的功率传送到主旋翼和尾桨两个位置差距极大的旋翼上，同时还要对传动的功率进行精确的控制，这脱离了齿轮箱的帮助是不可能实现的。在直升机运行过程中齿轮箱内部因为齿轮自身的钢性会产生振动，但是这种振动表现为一种逐渐衰减的周期性，同时齿轮箱的震动幅度会随着发动机的功率提高而产生一种线性变化，但是在齿轮箱运行过程中如果发生齿轮不同轴的故障，因为齿轮自身钢性的变化其在运行中的震动幅度会形成一种不规则的震动波形。

三、优化直升机传动系统故障诊断的策略

（一）科学应用虚拟仿真技术 　　应用此项技术可以成功的模拟直升机系统结构以及其运行环境[2]。目视检查以及统计分析等传统的故障诊断方法无法准确的判断出故障出现的原因，利用此项技术可以直接构建传动系统故障的仿真模型，结合具体的结构故障来进一步分析故障对传动系统运行会造成哪些影响，进而有效的提高故障诊断的精准度与效率。并且应用此项技术在诊断故障的同时还能够生成传动系统的故障信息矩阵，帮助技术人员确定故障检测点的位置，进而为诊断实物的故障提供有力的数据支持。 　　（二）重视故障诊断管理工作 　　故障管理的目的是应用先进的技术、智能的管理方法以及高素质的诊断人员来提高传动系统的运行质量，当出现故障时可以进行高效的维修工作。为了提高故障诊断管理工作的质量，首先需要建立状态数据库，在此数据库中需要包含管理标准、技术要求以及传动系统资料等內容。技术人员需要结合数据库的相关参数对每次巡检所得到的传动系统运行参数进行对比分析的工作，进而发现在直升机运行过程中出现的异常情况，同时针对出现的故障及时的调整监测方法，并为故障维修工作提供相关参考信息。为了提高故障诊断工作的准确性还可以通过吸收传动系统运行的信号数据来形成维修后的标准谱图，再利用相应的数据采集器收集故障频谱以及轨迹等参数，利用采集到的数据制成故障测试分析报告。 　　（三）完善故障诊断制度 　　实用性强的故障诊断制度是提高直升机传动系统故障诊断工作科学性的重要途径之一。在故障诊断制度中需要明确诊断工作的具体内容，例如早期的故障诊断制度需要重点查明故障出现的原因，并落实好及时报警与应急维修措施的具体方案，以有效的确保直升机的安全运行；针对长期的故障诊断监测制度，需要将故障诊断工作的重点放在制定故障诊断计划以及研究减少诊断次数或缩短维修时间等问题上，防止出现过剩诊断的问题，提高故障诊断的高效性。

（四）提高技术人员的综合素质 　　故障诊断人员的综合素质直接影响着直升机故障诊断工作的质量。因此相关单位需要设置专门的故障诊断技术岗位。定期的组织岗位人员参加技术培训与考核，并落实相应的激励机制，确保技术人员积极的学习先进的故障诊断方法与技术，并在考核过程中形成良好的竞争氛围，在良性工作环境中不断的提高自身的专业技术水平与职业道德素养，有效的提高直升机故障诊断工作的效率与质量。 　　结语

综上所述，直升机传动系统应当具备生存能力强、功率重量比高、可靠性强、维护性好等特点。直升机传动系统常见故障包括主减速故障、主旋翼轴故障、尾传动轴故障以及尾减速器故障，这些故障的具体诊断方法应当根据实际传动系统运行情况而定，而不可盲目诊断并下结论。要提高直升机传动系统故障诊断的有效性，需要在故障诊断过程中应用虚拟仿真技术、加强故障诊断管理、严格执行故障诊断制度、提高故障诊断人员的综合素质。

参考文献：

[1]谭华平，王永昌，李建忠.直升机传动系统故障诊断研究[J].科技与创新，2019（03）：134-135.

[2]罗慕成，李波，林雨生.某型直升机飞控系统故障诊断的研究［J］.机械研究与应用，2018，31（2）：130-133，137.

[3]张伟瑞，徐伟，李志异.某型直升机自驾仪典型故障分析与排除［J］.内燃机与配件，2018（13）：167-170.

[4]李耀华，王星州.直升机齿轮箱故障诊断方法［J］.机械科学与技术，2018，37（10）：1628-1633.