使用工業(yè)內(nèi)窺鏡預(yù)測(cè)航空發(fā)動(dòng)機(jī)損傷趨勢(shì)的解決方案
航空發(fā)動(dòng)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(lái)預(yù)測(cè)航空發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部損傷趨勢(shì)，不僅能長(zhǎng)期把控在翼發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，助力更高效經(jīng)濟(jì)地管理發(fā)動(dòng)機(jī)。微信公眾號(hào)“北京三聯(lián)宇航”發(fā)布的《損傷趨勢(shì)預(yù)測(cè)在發(fā)動(dòng)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(cè)航空發(fā)動(dòng)機(jī)損傷趨勢(shì)？
發(fā)動(dòng)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(shí)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?yàn)槔鋮s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(dòng)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(cè)損傷發(fā)展趨勢(shì)，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(cè)航空發(fā)動(dòng)機(jī)損傷趨勢(shì)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(cè)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(dòng)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(duì)裂紋長(zhǎng)度、燒蝕面積等指標(biāo)進(jìn)行測(cè)算。
2. 原理介紹：首先通過(guò)對(duì)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(shí)間 t 為自變量的帶參數(shù)的損傷預(yù)測(cè)模型；然后通過(guò)預(yù)定時(shí)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(cè)模型；最后，應(yīng)用損傷預(yù)測(cè)模型，就可以預(yù)估不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)的損傷狀況，以及達(dá)到臨界損傷的時(shí)間節(jié)點(diǎn)。
3. 具體舉例：以裂紋損傷為例，可以構(gòu)建裂紋長(zhǎng)度(L)與時(shí)間(t)關(guān)系的二階（或高階）擬合函數(shù)作為預(yù)測(cè)公式，其中含有3個(gè)未知參數(shù)，然后通過(guò)3個(gè)周期的工業(yè)內(nèi)窺鏡孔探采樣，計(jì)算出擬合函數(shù)的3個(gè)未知系數(shù)，從而得到確切的預(yù)測(cè)公式，此后就可以通過(guò)該公式預(yù)測(cè)裂紋發(fā)展態(tài)勢(shì)，從而預(yù)估因?yàn)榱鸭y超標(biāo)而導(dǎo)致的換發(fā)時(shí)間。
4. 方案優(yōu)點(diǎn)：準(zhǔn)確預(yù)測(cè)燒蝕、裂紋等缺陷的發(fā)展態(tài)勢(shì)，意義重大。不僅有助于動(dòng)態(tài)調(diào)整預(yù)定的換發(fā)計(jì)劃，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)下發(fā)時(shí)間，避免非計(jì)劃下發(fā)以及臨時(shí)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(cè)的損傷態(tài)勢(shì)，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(guò)上面的介紹不難看出，在確定航空發(fā)動(dòng)機(jī)損傷預(yù)測(cè)模型的過(guò)程中，需要通過(guò)內(nèi)窺孔探過(guò)程獲取準(zhǔn)確的損傷數(shù)據(jù)（例如：裂紋長(zhǎng)度），因此建議使用搭載了三維測(cè)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(cè)量(3DPM)技術(shù)的韋林 XLG4-MViQ（Everest Mentor Visual iQ）工業(yè)視頻內(nèi)窺鏡，因?yàn)樵撓盗挟a(chǎn)品具有以下特點(diǎn)，能夠助力得到更準(zhǔn)確的損傷預(yù)測(cè)模型：
1. 孔探圖像清晰。120萬(wàn)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(cè)量鏡頭可全屏呈現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)孔探畫面，實(shí)現(xiàn)即觀察即測(cè)量，不用中途更換鏡頭；
3. 損傷測(cè)量精準(zhǔn)。3D點(diǎn)云圖可以幫助孔探人員從三維空間審視測(cè)量選點(diǎn)，避免在二維圖像選點(diǎn)引入偏差；
4. 大尺寸損傷測(cè)量。大視野3DPM鏡頭可以看到更多，相應(yīng)也就可以一次性測(cè)量大尺寸缺陷，比分段測(cè)量精準(zhǔn)；
5. 測(cè)量模式多。提供長(zhǎng)度、面積、深度、角度、間隙等多達(dá)13種測(cè)量模式，為預(yù)測(cè)航空發(fā)動(dòng)機(jī)損傷趨勢(shì)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(cè)航空發(fā)動(dòng)機(jī)損傷趨勢(shì)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(cè)方法相結(jié)合，為發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)的生命周期，讓發(fā)動(dòng)機(jī)管理更從容高效！
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