单发飞机起飞后发动机立即故障处置方法探究

单发飞机起飞后发动机立即故障处置方法探究

张祥东 唐炜

37082919951116**** ，辽宁锦州 121000

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摘要：航空活塞发动机其故障存在多样性特点，部分障碍具有不确定性，若可有效掌握各个故障特点，针对故障实际特点可排除隐患，积极预防故障发生。此外，应针对航空发动机常见故障，制动有针对性的发动机维护制度，提高活塞发动机使用寿命，促进航空事业稳定发展。本文主要分析了单引擎飞机起飞后立即处理发动机故障的方法。

关键词：单发飞机；发动机；故障诊断

引言

航空发动机相对于航空器而言，就相当于人的心脏，其为航空器飞行提供充足、稳定的动力，保障整体飞行过程的安全性和稳定性。目前，航空活塞发动机是我国飞机应用较多的发动机类型。若在飞行过程中，航空活塞发动机发生故障，将无法保障航空器人员的生命安全，严重的故障将会造成机毁人亡。因此，需重视航空活塞发动机故障，对其故障深入研究，从而有效了解故障风险的危害及预防，保障航空器飞行安全。

1. 航空活塞发动机实际结构及功能

活塞发动机、燃气涡轮发动机及冲压发动机在航空器上都有应用，但当下我国航空器中以活塞发动机最为常见。航空活塞发动机由活塞、曲轴、连杆、气缸等共同组成。各个结构部分对发动机正确运行有不可或缺的作用。例如，活塞相当于发动机的心门，活塞的反复运动将化学能有效转化为动能，从而为航空器提供有效的飞行动力。一方面，活塞可有效避免发动机燃烧室温度过高，引发一连串不良现象，通过活塞可确保燃烧室稳定运行。另一方面，活塞自身可避免发动机正常工作中发生漏气、漏油现象，保证燃烧稳定。火花塞也是发动机重要组成之一，也叫做火嘴，为航空活塞发动机启动提供点火支持。新鲜气油混合物融入到发动机气缸后，火花塞发生放电，可点燃气油混合物，发动机产生化学能力，提供动力。这也是航空活塞发动机的运行特点。航空活塞发动机气缸是将发动机产生的化学能力转化为机械能的结构，直接转化为动力。进气口将气油混合物引入到气缸中，排气口主要将气油混合后燃烧产生的废气排出，确保新的气油混合物及时进入气缸进行燃烧。航空活塞发动机工作是将新鲜的气油混合物输入到燃烧室中，受活塞、火花塞等支持下，气油混合物完成燃烧，释放能量，将化学能量转化为机械能量，再将燃烧后产生的废气排出发动机循环如此，为航空器提供源源不断的动力。航空活塞发动机若出现故障或动力供应能力下降，达不到飞行要求，将对飞行中的航空器造成严重风险。

2. 航空活塞发动机故障的特点

航空活塞发动机的故障类型很多，如电源故障，火花塞不能正常打火，气油混合物进入燃烧室后不能正常燃烧。例如，发动机控制故障，故障发生后喷嘴不能按正确的比例为燃烧室提供燃料，容易造成发动机较大的震动感，甚至停车。在对一款气冷、喷油式，六缸的小型飞机活塞发动机的故障研究中发现发动机燃油和控制故障是航空活塞发动机最常见的故障，其次是发动机本体故障，这两种故障类型远远超过其他故障类型。发动机燃油和控制故障最常见的就是喷嘴堵塞故障，故障发生时，发动机有较强的震动感，燃油的流量会增大，有时发动机还会伴有“噼里啪啦”的声响，如放炮一般。发动机本体故障多指发动被损坏。出现此故障时，发动机也有较大震动，且震动频率较高。有时发动机还会发出金属崩裂的响声，滑油喷出也是时有时无。造成发动机本体故障的原因很多，如连杆、曲轴部分的螺丝脱落、调速器齿轮崩裂、发动机内部部件磨损等等，都会导致发动机本体故障，导致发动机停车，飞机迫降。这一结果有很大的安全风险，甚至造成飞机的损坏、人员伤亡等严重后果。因此，认真研究航空活塞发动机故障的主要特点能够使飞机驾驶员在驾驶飞机时多一份安全保障，也能有效的将一些发动机故障提前解决，确保空中飞行的安全。

3. 故障诊断方法分类

故障诊断方法可按照理论及应用技术的不同分为：数学模型方法、信号处理方法和人工智能方法。

3.1数学模型方法

通过检测信号或物理参数变化，与标准值对比，得出诊断结论。该方法由于无法获取系统的内部模型，抗扰能力和鲁棒性较差，被现有的新方法所取代。常用的方法有：状态估计法；参数估计法；一致性检验法。

3.2信号处理方法

利用信号分析理论，挖掘信号内部的故障信息，无需建立数学模型，因此具有较强的适用性。但是，对被诊断系统内部的逻辑信息没有较好地利用，欠缺推理的知识性，在故障诊断发展中也受到了一定的限制。常用的方法有：基于小波变换的方法；基于输出信号处理的方法；基于信息融合的方法。

3.3故障诊断专家方法

将知识引入了诊断中，通过一定的智能技术实现了对故障问题的定性和定量分析，大大地提高了故障诊断的水平，也是现今故障诊断技术的热点和主流方向。主要有以下几种方法：基于专家系统的诊断方法：模拟专家进行故障诊断的一种人工智能方法。但知识获取的难点问题严重影响了该方法的应用。基于人工神经网络的诊断方法：通过模拟人体神经系统而构建的一种具有自适应、超高维性、较强非线性的动力学模型。但是其所需的样本基数较大，复杂系统学习过长等缺点影响了其实际应用。基于故障树的诊断方法：通过对被诊断系统建立树状逻辑模型，可以清晰明确地推导出引起故障发生的根源事件。具备定性和定量分析能力，可以查看系统内部的逻辑信息，便于挖掘系统的薄弱环节。但是，如果被诊断系统过于复杂和庞大时，会对故障树的建立带来一定困难，也会导致割集求解困难。基于案例推理的诊断方法：通过收集被诊断对象同类型的故障案例和试验阶段的故障测试数据，存储到案例库中，当有新的未知案例发生时，通过检索和相似度计算即可查找到对应的处理办法。该方法可缩短诊断的推理路径，提高诊断效率，无需建立数学模型和领域知识，易于接受，在实际工程中应用较为广泛。基于粗糙集的诊断方法：通过约简即可得到诊断系统表中各属性之间的逻辑规则。该方法多和其他智能方法配合使用。

4. 航空活塞发动机故障的预防

航空活塞发动机故障具有多样化和不可预见性，针对不同的故障要采用不同的预防方式。例如，燃油系统故障，由于喷嘴堵塞，进入燃烧室的气油混合比例失调，燃油过剩。这种现象会造成发动机停车。预防办法就是养成良好的发动机维护习惯，这样可以有效的避免喷嘴堵塞现象。此外，在遭遇发动机停车时，如果伴有大幅度低频率的震动，或听到鞭炮声，同时发动机的转速迅速下降导致停车。这个时候就可以考虑是喷嘴堵塞故障，发现情况后先调整混合气油的比例，让发动机先恢复工作。然后再次调整气油比例，让发动机排气温度正常，之后寻找机会尽快着陆。这是发现喷嘴堵塞故障后的急救措施，也有积极的预防故障严重化的成效。综上所述，活塞发动机故障的预防主要做好以下几点，第一，建立良好的发动机维护制度，养成严谨的、科学的发动机维护作风。第二，对遇到过的发动机故障进行积极的处理，对一些部件进行改装或改进，以提高发动机的性能，降低发动机的故障率。第三，利用先进的科技手段对发动机进行监控，在故障发生前提前控制故障隐患，将可能发生的故障及时排除。第四，加强飞机驾驶人员和维修人员的交流，及时的掌握飞机的各种信息，从这些信息中筛选有价值的信息，对故障隐患进行准确的判断，并进行及时的处理。同时，培养驾驶员正确的发动机操作、使用意思，提高驾驶员对飞机发动机的了解程度，以便其能及时发现问题，做出正确的处理反应。

结束语

本文介绍的飞机发动机故障诊断方法可以准确诊断飞机发动机运行效率，分析故障状态的影响因素。从中我们可以定义其误差的具体因素，最终找出误差来源。因此，它具有极其重要的实际价值。

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