● 摘要
摘要磨损是导致航空发动机运转机件失效的主要方式，发动机状态监测是民航维修工程的重要环节。航空发动机在高温、高压和高速环境下工作，内部结构日趋复杂，其状态监测难度不断加大。我国民航业的飞速发展，又对民航维修工程提出了“更快速、更准确”的技术要求。目前民航发动机状态监测手段主要是滑油磨屑分析技术，它通过对油滤和磁探所截获的磨屑进行分析来判断发动机内部机件的磨损状态，进而用来指导制定维修方案。为进一步提高滑油磨屑分析技术的工程效果，本文针对航空发动机滑油磨屑分析工程实践中需要迫切改进和提高的若干重要技术问题——如何更准确地进行成分分析、如何更快速地对磨屑进行分类、如何更快更科学地确定磨屑牌号，开展了比较系统和比较深入的技术研究。首先，本文通过扫描电镜能谱仪工作参数的测试实验，确定了用能谱仪分析滑油磨屑化学成分的最佳工作参数组合及调试规范。进一步，为防止和减少因氧化、污染等原因造成的磨屑化学成分表里不一所导致的结果误判，本文还对实际收集的18块形状各异、成分不一的磨屑进行了样品制备和成分分析研究。结果表明，磨屑表面成分比较简单时只需验证是否为镀层，而磨屑表面含有多种元素或表面已被严重氧化时则很容易出现成分表里不一的情况。基于对这些磨屑的分析，本文总结提出了滑油磨屑样品的制备原则。航空发动机滑油磨屑的特点是大小不一、形状各异、数量巨大，因此在有限的内往往无法完成对每个磨屑的严格成分分析，工程上迫切需要寻求一种快速有效的磨屑分类和筛选的方法。为此，基于背散射电子像与样品成分和表面形貌相关的基本原理，本文尝试开展了磨屑的背散射电子像灰度聚类分析技术研究，总结了灰度与平均原子序数的对应规律，建立了利用灰度分析对磨屑进行快速分类和筛选的方法。该方法的技术要点是：（1）在保证磨屑表面平整，实验条件相同时，磨屑灰度与平均原子序数呈线性关系；（2）可以按中植法得到常见的规律磨屑的灰度；（3）可用插入法求未知磨屑平均原子序数；（4）可通过配合灰度直方图进行灰度像的设定，从而实现成分差异明显的磨屑的快速、初步聚类。磨屑牌号确认也是滑油磨屑分析技术中至关重要的一步，对确定磨损机件及磨损部位非常重要。此前，我国航空发动机滑油磨屑分析工程中的牌号确认主要是人工查对，这不仅工作量大、效率低，而且很容易出现错漏等现象。为提高磨屑牌号识别的科学性和时效性，工程上迫切需要建立磨屑牌号识别专家系统。本文在Windows XP平台上，采用VB和Access建立了磨屑牌号查询专家系统。它不仅包括了常用航空发动机材料牌号数据库，而且根据仪器分析特点设置权植，引入误差分析综合评定模式，能快速、自动地给出牌号对比结果。该系统已在民航维修工程中得到广泛使用，产生重要工程效益。