[發明專利]一種機載發動機健康管理系統及方法

有效

• 申請號: 201911192098.4
• 申請日: 2019-11-28
• 公開（公告）號: CN111080838B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 趙建平;毛寧;郝建;喻鳴;唐甜
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司西安航空計算技術研究所
• 主分類號: G07C5/08
• 分類號: G07C5/08;G07C5/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 汪海艷

本發明屬于航空發動機健康管理技術領域，涉及一種機載發動機健康管理系統及方法，解決傳統的航空發動機維護方法中存在的耗時、成本高及無法對發動機工況狀態進行監控的問題。該系統由機載健康管理計算機與地面站組成，EMU實時監測發動機狀態參數以及關鍵部件的健康參數，經過處理的振動、滑油金屬屑參數給飛行員告警，并將故障時刻前后時間段內的數據進行記錄；地面站通過以太網下載EMU電子盤記錄數據，對數據進行分析，實現故障的判斷和定位，給出維修建議，地勤人員根據提示信息進行視情維修。本發明為工程師排故和故障預測提供大量可分析數據，驗證并逐步完善異常檢測、故障診斷、趨勢分析、壽命管理和維修建議算法。

技術領域

本發明屬于航空發動機健康管理技術領域，具體的說是一種航空發動機完好性和使用狀態的監控方法，用于航空發動機振動告警、滑油金屬屑告警、發動機動平衡、性能評估和趨勢預測等。

背景技術

飛機在飛行過程中，發動機作為旋轉部件，轉速頻繁變換，傳動部件多、架構復雜，振動較大，發動機工作環境復雜為發動機工作安全保證和日常使用維修增加了難度，使得安全性和維護性問題日益突出。傳統的航空發動機維護方法是定時維修和事件觸發維修相結合，這樣做的結果是不僅耗時多、維護成本高，更重要的是無法對發動機工況狀態進行監控，不能及時發現發動機關鍵部件的潛在安全隱患，對發動機的運行安全造成了威脅。

發明內容

本發明的目的是提供一種機載發動機健康管理系統及方法，解決傳統的航空發動機維護方法中存在的耗時、成本高及無法對發動機工況狀態進行監控的問題。包括機載發動機振動檢測單元與地面站；機載發動機振動檢測單元被稱為發動機狀態監測單元(EMU)，能夠實時對發動機的振動、滑油品質、氣路壓力、溫度等工作狀態相關量進行監視，配合機載軟件實時判斷故障的出現并對故障進行定位；實時向機組進行故障告警，提示機組及時采取措施保證安全；記錄飛行過程中的各種數據，尤其是故障相關數據。為工程師排故和故障預測提供大量可分析數據，驗證并逐步完善異常檢測、故障診斷、趨勢分析、壽命管理和維修建議算法。地面站，配備強大的數據庫系統，具有很強的運算和存儲能力，能夠對EMU飛行過程中產生的數據進一步處理，完成更為復雜的故障分析、趨勢分析、壽命預測，并給出視情維修建議。地面站獲取EMU數據的方式有兩種：通過便攜式維護終端設備(PMAT)下載EMU數據；接受飛機傳送給地面的EMU記錄數據。

解決本發明技術問題的技術方案如下：

一種發動機健康管理系統，其特殊之處在于：包括機載發動機振動檢測單元與地面站；

所述機載發動機振動檢測單元包括健康管理計算機；

所述健康管理計算機包括振動數據處理模塊、轉速數據處理模塊、滑油金屬屑信號處理模塊及動平衡處理模塊；

所述轉速數據處理模塊包括限幅電路、濾波電路、調理整形電路及轉速處理單元；轉速信號依次通過限幅電路、濾波電路、調理整形電路轉化為方波信號，轉速處理單元對方波信號使用“高頻填充計數”方法獲取發動機實時轉速；使用峰值保持獲取高齒信息；

所述振動數據處理模塊包括電荷放大電路、帶通濾波電路、積分電路、模數轉換電路及振動處理單元；振動信號依次通過電荷放大電路、帶通濾波電路、積分電路及模數轉換電路后轉換為振動數字信號；振動處理單元將振動數字信號再經過轉速跟蹤濾波方法，獲取轉速相關頻率振動幅值特征值；振動數字信號再經過絕對值加濾波方法獲取頻帶范圍內振動總量特征值；當振動幅值特征值、振動總量特征值分別大于對應的設定閾值時，即振動超標時刻，存儲振動超標時刻前后設定時間段內振動數字信號及轉速信號，并發送告警指示提醒駕駛員保證飛行安全；