[發(fā)明專利]航空發(fā)動機進氣道電容式靜電感應(yīng)監(jiān)測系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810641946.4
• 申請日: 2018-06-21
• 公開（公告）號: CN108982602A
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 付宇;湯鑫豪;王榮;張清文;羅煊
• 申請（專利權(quán)）人: 中國民航大學(xué)
• 主分類號: G01N27/22
• 分類號: G01N27/22
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 龐學(xué)欣

一種航空發(fā)動機進氣道電容式靜電感應(yīng)監(jiān)測系統(tǒng)。其包括進氣道電容式靜電傳感器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和成像計算機；進氣道電容式靜電傳感器包括弧形電容極板、隔離電極、絕緣介質(zhì)層和電容極板引線；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括電路板基體和依次相連的交流激勵器、A/D轉(zhuǎn)換器和通訊電路。本發(fā)明效果：進氣道電容式靜電傳感器安裝于航空發(fā)動機進氣道延長管內(nèi)圓周面上，可監(jiān)測高速氣流環(huán)境下外來物產(chǎn)生的電容極板間介電常數(shù)的變化，實現(xiàn)對吸入物的在線監(jiān)控；可以實時監(jiān)測分析，適合民用及軍用飛機航空發(fā)動機搭載；非侵入性監(jiān)測，不影響航空發(fā)動機進氣道的氣動外形，可避免產(chǎn)生進氣道附近的流場擾動；進氣道附近顆粒物分布符合“軟場”測量特征，測量結(jié)果精度較高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種航空發(fā)動機工作特性指示技術(shù)和裝置，更具體地涉及一種航空發(fā)動機進氣道電容式靜電感應(yīng)監(jiān)測系統(tǒng)，屬于航空發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)控與視情維修技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

航空發(fā)動機作為航空器的動力之源，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此其系統(tǒng)的安全性與可靠性要求極高，其視情維修是通過對航空發(fā)動機部件或系統(tǒng)完成其功能狀態(tài)的預(yù)計性診斷，預(yù)估部件的正常工作時間及剩余壽命，根據(jù)預(yù)測結(jié)果，結(jié)合資源可用性及部件使用需求對維修活動做出適當決策。

航空器視情維修的前提是對航空發(fā)動機進行狀態(tài)監(jiān)控，即實時采集航空發(fā)動機的狀態(tài)參數(shù)，對源數(shù)據(jù)分析并提取出其中所包含的航空發(fā)動機運行狀態(tài)信息，據(jù)此判斷航空發(fā)動機當前的健康狀態(tài)，進而制定出經(jīng)濟合理的航空發(fā)動機維修決策。為實現(xiàn)航空發(fā)動機視情維修的功能，必須解決航空發(fā)動機關(guān)鍵部件，尤其是航空發(fā)動機氣路部件的狀態(tài)監(jiān)測問題。由于航空發(fā)動機氣路部件長期工作在惡劣的環(huán)境下，因此成為故障的主要發(fā)生源。據(jù)統(tǒng)計，航空發(fā)動機氣路部件故障占整機故障的90％以上，其維護費用占航空發(fā)動機總體維護費用的60％。其中，作為航空發(fā)動機氣路故障重要原因之一的外來物(FO，F(xiàn)oreignObject)事件，僅2013年，全國各機場、航空公司和飛機維修公司等單位上報發(fā)生在中國大陸地區(qū)的就有3160起，其中事故征候1706起，外來物事故癥候占總事故征候數(shù)的比例為54％，是第一大事故征候類型；此外，外來物事件對航空公司的經(jīng)濟運行成本有巨大影響，美國每年因外來物造成的維修以及無法放行、航班延誤等一系列干擾航班和機場正常運行的費用高達7.2億美元(約為44億人民幣)。因此，氣路部件狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷，尤其是對外來物的損失機理監(jiān)控在航空發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)控中占有重要地位。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠提高飛行安全，同時降低維修次數(shù)和維護成本的航空發(fā)動機進氣道電容式靜電感應(yīng)監(jiān)測系統(tǒng)。

為了達到上述目的，本發(fā)明提供的航空發(fā)動機進氣道電容式靜電感應(yīng)監(jiān)測系統(tǒng)包括進氣道電容式靜電傳感器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和成像計算機；其中進氣道電容式靜電傳感器包括弧形電容極板、隔離電極、絕緣介質(zhì)層和電容極板引線；所述的弧形電容極板共有偶數(shù)塊，依次圍成環(huán)形并通過絕緣介質(zhì)層固定在航空發(fā)動機的進氣道延長管的內(nèi)圓周面上，其中位置相對的兩塊弧形電容極板4組成一個電極對；相鄰弧形電容極板間分別設(shè)有一個隔離電極，以避免在測量時各個弧形電容極板之間靜電信號相互干擾；每根電容極板引線的內(nèi)端連接在一塊弧形電容極板上，外端貫穿進氣道延長管上的開孔后向外引出；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括電路板基體和依次相連的交流激勵器、A/D轉(zhuǎn)換器和通訊電路；交流激勵器連接多根電容極板引線的外端，通訊電路則連接成像計算機。

所述的進氣道延長管上開孔內(nèi)設(shè)有用于固定電容極板引線的彈頂接頭。

所述的弧形電容極板的數(shù)量為8塊。

所述的絕緣介質(zhì)層采用陶瓷片。

本發(fā)明提供的航空發(fā)動機進氣道電容式靜電感應(yīng)監(jiān)測系統(tǒng)具有如下優(yōu)點與積極效果：

1、進氣道電容式靜電傳感器安裝于航空發(fā)動機進氣道延長管內(nèi)圓周面上，可監(jiān)測高速氣流環(huán)境下外來物產(chǎn)生的電容極板間介電常數(shù)的變化，實現(xiàn)對吸入物的在線監(jiān)控；

2、可以實時監(jiān)測分析，適合民用及軍用飛機航空發(fā)動機搭載；