航空发动机维护中孔探检测技术研究
关凯文 李镭
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关凯文 李镭,. 航空发动机维护中孔探检测技术研究[J]. 中国航空航天科学,2022.11. DOI:10.12721/ccn.2022.157200.
摘要: 本文主要对航空发动机维护中孔探检测技术进行探究,可对发动机内部损伤进行检测,检查发动机的使用性能与健康情况,对风险评估与机械维修有重要价值,以供参考。
关键词: 航空发动机;孔探检测;维护
DOI:10.12721/ccn.2022.157200
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引言:目前,人们对航空发动机的飞行安全性有着更高的标准,发动机工作过程中,其核心部件长期处在高温、高压、高转速的状态中,因此,要保证航空发动机的安全性,以免发生重大航空事故,孔探检测技术是检测故障的重要设备,主要应用在精密制造部位,或者难以检查部位,便于提升检测正确性与工作效率。

一、孔探检测技术简介

孔探检测技术属于无损检测技术的一种,该技术可以确保航空发动机中的材料、部件、设备与结构物不被损坏,利用光学技术方法,将孔探仪放入到发动机内部,把封闭的或难以观测到的航空发动机内部影像传输出来,再对传送出的光学图像实行评估、检查与诊断。在检测过程中,尽可能不拆解航空发动机,确保对航空发动机不接触、无损坏。此技术可以很好达到这一效果。

二、航空发动机维护中孔探检测技术的应用

(一)发动机孔探检测

航空飞行器发动机在日常检测时的主要方法就是孔探检测技术,在检测过程中重点检测高压涡轮转子叶片与导向叶片。这些都属于发动机的主要部件,经常处在高速运转状态下,因此发动机老化现象较为严重,致使发动机内部产生零件损坏的情况。比如:在飞机飞行途中,发动机数据异常,检测人员要考虑参数异常是否在正常的故障范围内,并通过孔探技术进行检查,制定方案,重点对发动机内部实行检测。通常突发事件对发动机造成的损坏很大,检测人员使用孔探技术可以减少检修时间,提升检测效率,确保飞机的正常运转。

(二)燃烧室孔探检测

航空发动机燃烧室包括壳体、火焰筒、喷嘴、阔压器等基本结构,燃烧室的部件多是薄壁件,工作时通常出现过热、裂缝、烧穿等状况。因此,在发动机燃烧室出现问题时要使用内窥镜检查。在检测时,重点检测联管锁扣与喷嘴头部螺帽,检查是否有松动情况,再对喷嘴燃油出口结构形状实行检查,观察其是否由于受阻而致使叶片损坏。燃烧室与高压涡轮导向器属于燃烧的高温地带,产生损伤的情况较多,需要仔细检查。通常情况下,燃烧室配有专门的孔探口,孔探口有两种类型,分别是常用与非常用。常用孔探口在检查过程中需要拆掉,而非常用孔探口要在查出问题后继续使用,且更为难拆[1]。

部分发动机甚至要将燃油喷嘴或点火电嘴卸下,再进行全面燃烧室检测,例如:斯贝512型号发动机,通过柔性探头,穿过火焰筒与燃气导管,再调节探头,直到可以观测到高压压气机导向叶片前端为止。将点火电嘴的安装座当做孔探口,穿过外机匣与外壁,到达导叶片,检测其前端,接着检查其后端。

(三)突发事件的检修

通常情况下的突发事件是因为运行时产生的喘振、异物和外来物直接进入气道,造成参数出现异常。以往对航空发动机进行检测过程中,因为受到技术水平的制约,对飞行途中出现的问题没有好的解决方法。维修人员可利用孔探检测技术对故障进行检测。对常出现的故障类型和产生原因开展系统分析,对损伤位置认真检查,工作人员制定具体工作流程,以免出现漏检项目,最后借助内窥检查,对发动机的某个部位开展重点检查和分析,争取在最短时间排除故障问题,确保飞行安全。

(四)增强图像边缘特征

图像在收集、传输和处理时有多种因素会造成图像边缘模糊的情况,图像模糊会引起图像降质问题。为加强图像边缘特征,需对此进行大量研究。经过探究表明,图像模糊的本质是图像受到了求和、平均或积分运算。所以,可不用深入研究图像模糊的物理过程与数学模型,利用都拥有累加与积分运算这一共同点,采用相反的运算降低并消除模糊,这种方法则为图像锐化法。图像锐化能够提高图像中目标边缘与图像细节。需要注意的是,拥有较高的信噪比是开展锐化处理的基础,否则在锐化过后,信噪比更低,因为锐化会让噪声受到加强,因此通常要先平滑图像,削弱干扰噪声,再进行锐化处理。

(五)对低压涡轮的检测

低压涡轮叶片的检查可借助直杆镜与侧视柔性镜展开检测,对前一级叶片后缘和后一级叶片前缘实行检查。至于转子叶片,要另一名检测人员通过转动风扇以实现对低压涡轮转子叶片一周的检测。并且在转动风扇过程中,最好将叶片正面朝向工作人员,以便于检查。

低压涡轮叶片检查的最大特点是运用不同类型的侧视镜实行分段检测。因为涡轮叶片比较长,至于叶片平台与叶根,通常使用60度视角的侧视镜,前缘与后缘要使用90度的测试镜,在检查磨损程度时,要采用110度侧视镜。

在检查低压涡轮一导叶片时,要运用90度侧视镜加入到高压叶片后缘和低压涡轮一导叶片之间,360度检测前缘。至于其后缘,要把侧视镜加入到一导叶片和第一级转子叶片之间,再进行观察。

(六)高压压气机孔探检测

工作人员要细致检查损坏部位,在应用孔探检测技术过程中,需要对受损部位深入了解,知道在正常环境中各部位之间的关系与结构,检测人员要仔细检查J型钩的防移动销钉的位置,防止在移动过程中有销钉掉落的现象出现。由于高压气压机部位在磨损时会导致整体空间变小,假如应用6毫米的孔探会难以清晰地检查出损伤的部位,因此推荐使用4毫米孔探。在使用时,工作人员需要注重对高压压气机叶片后部进行检查,这样可确认损害的具体位置。

(七)对机型进行定期检修

定期检查是航空飞行安全的重要保证,是航空维修时的主要步骤。在对机型实行定期维护过程中,借助孔探检测技术可实现无故障飞机的定期检查,而且操作简单。即将开始检查时,需对最近的孔探检测报告进行分析,以此为检查的主要参考,并迅速对数据信息实行比对,在检查过程中,若查出发动机有技术问题,要以工作单元为小单位,对存在问题的位置进行重点排查[2]。

(八)对故障进行检测分析

造成航空发动机中出现故障问题的影响原因是各种各样的,只有对故障进行细致的检测分析才了解到真正原因,从问题的本质入手解决问题。

航空发动机的故障原因分为三个大类,分别为可以忽略的故障缺陷、过渡阶段的故障缺陷、非常严重的故障缺陷。可以忽略的故障缺陷较为普遍,实行普通的检查与预防便可解决,但在过渡阶段的故障问题则需进行专业性的检查,制定合理的维修方案予以完善,之后采用孔探检测技术进行维修,这种情况一般发生在使用年限较长的航空发动机中,当出现严重的故障缺陷时,需要更换新的发动机可保证飞机的正常飞行。不同的故障类型要采取不同的解决办法,制定合适的解决方案,将其处理完善后,形成专门的维修体系,保证航空飞行安全。

结论:总而言之,孔探检测技术的运用很大程度改变了航空发动机旧有的检测与养护水平,是航空发动机维修中不可或缺的内容,此技术的运用指明了航空发动机维修未来的发展方向,是在传统检测技术的基础上进行改进与提高,要不断优化维修检测技术,最大限度确保航空运行安全与稳定。

参考文献:

[1]李龙浦.基于孔探数据的航空发动机叶片损伤识别研究[D].中国民航大学,2020.

[2]王云鹏,肖伟,田肖庆,等.航空发动机支架零件振动疲劳及结构优化[J].计算机辅助工程,2020,29(04):65-70.

作者简介:关凯文(1992.07-),男,汉族,辽宁沈阳人,本科,助理工程师,研究方向:航空航天。  

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