使用工業(yè)內(nèi)窺鏡預(yù)測航空發(fā)動機(jī)損傷趨勢的解決方案
航空發(fā)動機(jī)狀態(tài)是確保飛機(jī)適航的決定性因素，借助工業(yè)內(nèi)窺鏡的直觀探查能力來預(yù)測航空發(fā)動機(jī)內(nèi)部損傷趨勢，不僅能長期把控在翼發(fā)動機(jī)損傷情況，而且有助于準(zhǔn)確預(yù)估維修或更換發(fā)動機(jī)的時間節(jié)點，助力更高效經(jīng)濟(jì)地管理發(fā)動機(jī)。微信公眾號“北京三聯(lián)宇航”發(fā)布的《損傷趨勢預(yù)測在發(fā)動機(jī)孔探管理中的應(yīng)用》一文，提供了有益的思路，本文提煉主要內(nèi)容與大家分享。
為什么要預(yù)測航空發(fā)動機(jī)損傷趨勢？
發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)內(nèi)部的外物擊打損傷，通常不易擴(kuò)展，但是燃燒室熱段的燒蝕和裂紋損傷往往具有隨時間推移的擴(kuò)展性，例如：由于噴嘴噴射角度發(fā)生偏離導(dǎo)致的燃燒室壁燒蝕、因為冷卻氣流孔堵塞造成的高壓渦輪葉片表面或前緣的局部燒蝕、由于內(nèi)外受熱不均勻?qū)е碌牡蛪簻u輪導(dǎo)向葉片開裂和裂紋邊緣燒蝕現(xiàn)象，等等，這些損傷的緩慢發(fā)展和進(jìn)一步惡化，為發(fā)動機(jī)正常工作埋下安全隱患。傳統(tǒng)采用的定期孔探方式并不經(jīng)濟(jì)，科學(xué)地預(yù)測損傷發(fā)展趨勢，有助于更高效地采取預(yù)防性工作，保障飛行安全。
使用工業(yè)內(nèi)窺鏡預(yù)測航空發(fā)動機(jī)損傷趨勢的解決方案
1. 設(shè)備介紹：工業(yè)內(nèi)窺鏡是探查設(shè)備內(nèi)部情況的可視化檢測工具，使用工業(yè)內(nèi)窺鏡開展的孔探檢查能夠準(zhǔn)確掌握在翼發(fā)動機(jī)內(nèi)部損傷情況，不僅能夠發(fā)現(xiàn)裂紋、燒蝕等損傷，而且可以對裂紋長度、燒蝕面積等指標(biāo)進(jìn)行測算。
2. 原理介紹：首先通過對燃燒室、高壓渦輪導(dǎo)向葉片與高壓渦輪葉片的裂紋或燒蝕原理進(jìn)行分析，建立以時間 t 為自變量的帶參數(shù)的損傷預(yù)測模型；然后通過預(yù)定時間間隔的工業(yè)內(nèi)窺鏡孔探，采集特定損傷的數(shù)據(jù)，并根據(jù)損傷數(shù)據(jù)求解模型中的參數(shù)，得到確定的損傷預(yù)測模型；最后，應(yīng)用損傷預(yù)測模型，就可以預(yù)估不同時間節(jié)點的損傷狀況，以及達(dá)到臨界損傷的時間節(jié)點。
3. 具體舉例：以裂紋損傷為例，可以構(gòu)建裂紋長度(L)與時間(t)關(guān)系的二階（或高階）擬合函數(shù)作為預(yù)測公式，其中含有3個未知參數(shù)，然后通過3個周期的工業(yè)內(nèi)窺鏡孔探采樣，計算出擬合函數(shù)的3個未知系數(shù)，從而得到確切的預(yù)測公式，此后就可以通過該公式預(yù)測裂紋發(fā)展態(tài)勢，從而預(yù)估因為裂紋超標(biāo)而導(dǎo)致的換發(fā)時間。
4. 方案優(yōu)點：準(zhǔn)確預(yù)測燒蝕、裂紋等缺陷的發(fā)展態(tài)勢，意義重大。不僅有助于動態(tài)調(diào)整預(yù)定的換發(fā)計劃，準(zhǔn)確預(yù)測下發(fā)時間，避免非計劃下發(fā)以及臨時租發(fā)造成的額外經(jīng)濟(jì)損失；而且還可以根據(jù)預(yù)測的損傷態(tài)勢，提前做好維修的準(zhǔn)備工作，尋找與配備相應(yīng)的維修器材，調(diào)整維修工作范圍，提升維修效率。
高端工業(yè)內(nèi)窺鏡產(chǎn)品推薦
通過上面的介紹不難看出，在確定航空發(fā)動機(jī)損傷預(yù)測模型的過程中，需要通過內(nèi)窺孔探過程獲取準(zhǔn)確的損傷數(shù)據(jù)（例如：裂紋長度），因此建議使用搭載了三維測量功能的進(jìn)口工業(yè)內(nèi)窺鏡，例如：具有單物鏡相位掃描三維立體測量(3DPM)技術(shù)的韋林 XLG4-MViQ（Everest Mentor Visual iQ）工業(yè)視頻內(nèi)窺鏡，因為該系列產(chǎn)品具有以下特點，能夠助力得到更準(zhǔn)確的損傷預(yù)測模型：
1. 孔探圖像清晰。120萬CCD像素呈現(xiàn)的清晰畫面，有助于快速定位用于推導(dǎo)模型的指定缺陷；
2. 孔探操作高效。3DPM測量鏡頭可全屏呈現(xiàn)發(fā)動機(jī)孔探畫面，實現(xiàn)即觀察即測量，不用中途更換鏡頭；
3. 損傷測量精準(zhǔn)。3D點云圖可以幫助孔探人員從三維空間審視測量選點，避免在二維圖像選點引入偏差；
4. 大尺寸損傷測量。大視野3DPM鏡頭可以看到更多，相應(yīng)也就可以一次性測量大尺寸缺陷，比分段測量精準(zhǔn)；
5. 測量模式多。提供長度、面積、深度、角度、間隙等多達(dá)13種測量模式，為預(yù)測航空發(fā)動機(jī)損傷趨勢的多元化應(yīng)用提供了條件。
如下是韋林 XLG4-MViQ 工業(yè)視頻內(nèi)窺鏡的產(chǎn)品圖和主要參數(shù)介紹，供參考。
綜上所述，使用工業(yè)內(nèi)窺鏡預(yù)測航空發(fā)動機(jī)損傷趨勢的解決方案，將工業(yè)內(nèi)窺鏡孔探與數(shù)學(xué)模型的定量預(yù)測方法相結(jié)合，為發(fā)動機(jī)孔探管理提供了更為科學(xué)的思路，助力用更低的成本把控航空發(fā)動機(jī)的生命周期，讓發(fā)動機(jī)管理更從容高效！
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