航空发动机故障监测诊断系统设计ppt课件
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航空发动机故障监测诊断系统设计ppt课件
机械系统故障诊断
航空发动机的状态监测和故障诊断
主要内容
1
项目研究
2
方案设计
3
技术实现
4
设计总结
2
一.研究背景与意义
航空发动机作为飞机的动力 来源，其结构复杂，且工作在高 温、大压力的苛刻条件下，从发 动机发展现状看，无论设计、材 料和工艺水平，抑或使用、维护 和管理水平，都不可能完全保证 其使用中的可靠性。而发动机故 障在飞机飞行故障中往往是致命 的，并且占有相当大的比例。
信号处理
发动机众多的转 采用振动传感器 稳态振动信号进
子部件的故障都 安装在振动具有 行频谱分析，
与振动有关，且 代表性的发动机 监测各分量的
大多早期故障信 的安装节、转 振动值，并对
息在其振动中都 子的支撑面和承 信号进行小波分
有所反映。
力机匣的对接面。 析等相关分析
以提取出信号中
的特征值。
9
3.3 滑油分析技术
4
二.系统方案设计
系统方案比较
离线模式：
1.设备简单易维护 2.运行成本低 3.实时性差，不能 就突发情况快速反 应
在线模式：
1.实时性好，能够 对于突发情况快速 反应 2.传输、处理数据 量大，设备要求高 3运行维护复杂， 成本高
5
系统结构框图
6
三.技术实现
气路分析技术 振动监测技术 滑油分析技术
机场
地面监控诊断中心
13
四.设计总结
可行性
创新点
收获
展望
经济可行性 技术可行性
离线与在线有 机结合 多种诊断方式 选择性结合 数据库智能诊 断
课程的基本原 理和方法 课程的巨大作 用和意义
航空发动机的状态监测和故障诊断
主要内容
1
项目研究
2
方案设计
3
技术实现
4
设计总结
2
一.研究背景与意义
航空发动机作为飞机的动力 来源，其结构复杂，且工作在高 温、大压力的苛刻条件下，从发 动机发展现状看，无论设计、材 料和工艺水平，抑或使用、维护 和管理水平，都不可能完全保证 其使用中的可靠性。而发动机故 障在飞机飞行故障中往往是致命 的，并且占有相当大的比例。
信号处理
发动机众多的转 采用振动传感器 稳态振动信号进
子部件的故障都 安装在振动具有 行频谱分析，
与振动有关，且 代表性的发动机 监测各分量的
大多早期故障信 的安装节、转 振动值，并对
息在其振动中都 子的支撑面和承 信号进行小波分
有所反映。
力机匣的对接面。 析等相关分析
以提取出信号中
的特征值。
9
3.3 滑油分析技术
4
二.系统方案设计
系统方案比较
离线模式：
1.设备简单易维护 2.运行成本低 3.实时性差，不能 就突发情况快速反 应
在线模式：
1.实时性好，能够 对于突发情况快速 反应 2.传输、处理数据 量大，设备要求高 3运行维护复杂， 成本高
5
系统结构框图
6
三.技术实现
气路分析技术 振动监测技术 滑油分析技术
机场
地面监控诊断中心
13
四.设计总结
可行性
创新点
收获
展望
经济可行性 技术可行性
离线与在线有 机结合 多种诊断方式 选择性结合 数据库智能诊 断
课程的基本原 理和方法 课程的巨大作 用和意义
飞机发动机指示系统课件
功能
监测发动机参数、显示发动机状 态、提供故障预警和告警、记录 发动机运行数据等。
工作原理
传感器监测
传感器监测发动机的各种参数，如压力、温度、转速等。
数据处理
传感器采集的数据经过处理，转换为可识别的信号。
显示与报警
处理后的数据通过指示系统显示在仪表盘上，同时根据预设阈值 进行故障预警和告警。
发展历程
显示的内容包括但不限于：发动机转速、温度、压力、油量 等参数，以及各种故障和警告信息。同时，机组人员还可以 通过操作界面进行交互，查询历史数据、设置报警阈值等。
PART 04
飞机发动机指示系统的维 护与故障排除
日常维护
日常检查
每日启动前检查发动机指示系统是否正常工作， 包括仪表盘、指示灯和警报器等。
总结词
创新设计与应用前景
详细描述
针对现有飞机发动机指示系统的不足，新型飞机发动机指示系统在设计和应用方面进行 了创新。采用了更加智能化的数据处理技术和先进的显示技术，实现了更加精准、实时 的发动机状态监测和故障预警。同时，该系统还具有良好的兼容性和可扩展性，为未来
飞机发动机技术的发展提供了有力支持。
清洁与除尘
定期清洁发动机指示系统的表面，去除灰尘和污 垢，保持其良好的工作状态。
校准与调整
根据制造商的推荐，定期对发动机指示系统进行 校准和调整，确保其准确性。
故障诊断
01
02
03
04
观察法
通过观察仪表盘、指示灯和警 报器的状态，初步判断发动机
指示系统是否存在故障。
听声法
通过听发动机的声音，判断是 否存在异常响声，可能与指示
数据处理
数据处理是飞机发动机指示系统的重 要环节，主要负责对采集到的数据进 行处理、分析和计算，以得出发动机 的工作状态和性能参数。
监测发动机参数、显示发动机状 态、提供故障预警和告警、记录 发动机运行数据等。
工作原理
传感器监测
传感器监测发动机的各种参数，如压力、温度、转速等。
数据处理
传感器采集的数据经过处理，转换为可识别的信号。
显示与报警
处理后的数据通过指示系统显示在仪表盘上，同时根据预设阈值 进行故障预警和告警。
发展历程
显示的内容包括但不限于：发动机转速、温度、压力、油量 等参数，以及各种故障和警告信息。同时，机组人员还可以 通过操作界面进行交互，查询历史数据、设置报警阈值等。
PART 04
飞机发动机指示系统的维 护与故障排除
日常维护
日常检查
每日启动前检查发动机指示系统是否正常工作， 包括仪表盘、指示灯和警报器等。
总结词
创新设计与应用前景
详细描述
针对现有飞机发动机指示系统的不足，新型飞机发动机指示系统在设计和应用方面进行 了创新。采用了更加智能化的数据处理技术和先进的显示技术，实现了更加精准、实时 的发动机状态监测和故障预警。同时，该系统还具有良好的兼容性和可扩展性，为未来
飞机发动机技术的发展提供了有力支持。
清洁与除尘
定期清洁发动机指示系统的表面，去除灰尘和污 垢，保持其良好的工作状态。
校准与调整
根据制造商的推荐，定期对发动机指示系统进行 校准和调整，确保其准确性。
故障诊断
01
02
03
04
观察法
通过观察仪表盘、指示灯和警 报器的状态，初步判断发动机
指示系统是否存在故障。
听声法
通过听发动机的声音，判断是 否存在异常响声，可能与指示
数据处理
数据处理是飞机发动机指示系统的重 要环节，主要负责对采集到的数据进 行处理、分析和计算，以得出发动机 的工作状态和性能参数。
发动机故障判断图解教学课件ppt
发展前景
随着汽车技术的不断发展，对发动机故障判断技术的要求也 越来越高。未来，发动机故障判断技术将会更加智能化、高 精度化，能够更快速、准确地检测出故障，提高车辆的安全 性和可靠性。
未来发动机故障判断技术的研究方向
智能化诊断
利用人工智能、机器学习等技术，开发智能诊断 系统，提高故障判断的准确性和效率。
02
发动机故障判断方法
直观判断法
总结词
通过观察、听诊和手摸等手段 来判断发动机故障的方法。
详细描述
直观判断法是一种基于经验的 方法，通过观察发动机的外观 、听发动机的运转声音、手摸 相关部件等方法，对发动机故
障进行初步判断。
总结词
简单易行，但受限于操作者的 经验和技能。
经验判断法
总结词
基于操作者的经验和知识来判断发动机故障的方法。
04
发动机故障预防与维护建议
定期保养建议
1 2
定期更换机油和机滤
保持机油清洁，防止杂质和磨损颗粒对发动机 造成损害。
定期检查冷却系统
检查冷却液位、散热器清洁度、冷却风扇等， 确保发动机正常工作温度。
3
定期检查进气系统
清理空气滤清器、检查进气道连接部位、更换 空气流量计等，保证空气流通顺畅。
预防性维修建议
发动机故障分类
根据故障原因、故障部位、故障严重程度等，发查
观察发动机外观、检查仪表盘、听 发动机运转声音等。
深入检查
使用专业工具测量发动机各部位的 温度、压力、转速等参数。
故障判断
根据测量结果，结合经验判断发动 机故障的原因和部位。
维修方案制定
根据故障判断结果，制定相应的维 修方案。
减少恶劣工况对发动机的影响建议
随着汽车技术的不断发展，对发动机故障判断技术的要求也 越来越高。未来，发动机故障判断技术将会更加智能化、高 精度化，能够更快速、准确地检测出故障，提高车辆的安全 性和可靠性。
未来发动机故障判断技术的研究方向
智能化诊断
利用人工智能、机器学习等技术，开发智能诊断 系统，提高故障判断的准确性和效率。
02
发动机故障判断方法
直观判断法
总结词
通过观察、听诊和手摸等手段 来判断发动机故障的方法。
详细描述
直观判断法是一种基于经验的 方法，通过观察发动机的外观 、听发动机的运转声音、手摸 相关部件等方法，对发动机故
障进行初步判断。
总结词
简单易行，但受限于操作者的 经验和技能。
经验判断法
总结词
基于操作者的经验和知识来判断发动机故障的方法。
04
发动机故障预防与维护建议
定期保养建议
1 2
定期更换机油和机滤
保持机油清洁，防止杂质和磨损颗粒对发动机 造成损害。
定期检查冷却系统
检查冷却液位、散热器清洁度、冷却风扇等， 确保发动机正常工作温度。
3
定期检查进气系统
清理空气滤清器、检查进气道连接部位、更换 空气流量计等，保证空气流通顺畅。
预防性维修建议
发动机故障分类
根据故障原因、故障部位、故障严重程度等，发查
观察发动机外观、检查仪表盘、听 发动机运转声音等。
深入检查
使用专业工具测量发动机各部位的 温度、压力、转速等参数。
故障判断
根据测量结果，结合经验判断发动 机故障的原因和部位。
维修方案制定
根据故障判断结果，制定相应的维 修方案。
减少恶劣工况对发动机的影响建议
航空发动机状态控制系统课件
系统发展历程与趋势
发展历程
航空发动机状态控制系统经历了从机械液压式到全权限数字电子控制（FADEC ）的发展过程，技术不断升级换代。
趋势
未来发展方向包括更加智能化的控制算法、更加精确的传感器技术以及更加可 靠的网络通信技术等。
02 航空发动机状态检测技术
传感器技术
01
02
03
传感器类型
温度、压力、振动、位移 等传感器用于监测航空发 动机的工作状态。
自适应鲁棒控制
自适应鲁棒控制是一种结合了自适应控制和鲁棒控制的算法，它 能够根据系统的不确定性和扰动情况，自动调整控制器参数，以
保证系统的稳定性和性能。
04 航空发动机状态控制系统设计
系统架构设计
系统架构概述
01
介绍航空发动机状态控制系统的整体架构，包括各组成部分及
其功能。
分层架构设计
02
详细描述系统架构中的各层，包括感知层、控制层、执行层等
航空发动机状态控制系 统课件
目录
Contents
• 航空发动机状态控制系统概述 • 航空发动机状态检测技术 • 航空发动机状态控制算法 • 航空发动机状态控制系统设计 • 航空发动机状态控制系统实现与验
证 • 航空发动机状态控制系统案例分析
01 航空发动机状态控制系统概述
系统定义与功能
定义
航空发动机状态控制系统是用于监测 、控制和优化航空发动机性能的一套 综合系统。
功能
实时监测发动机状态参数，如温度、 压力、转速等；控制燃油流量、点火 时刻等关键参数；对发动机性能进行 优化，确保安全、高效运行。
系统重要性及应用领域
重要性
航空发动机状态控制系统是保障 飞行安全和提高飞行效率的关键 技术之一。
《飞机故障诊断一》课件
飞机故障诊断的定义
飞机故障诊断：通过对飞机运行状态、性能参数和异常声响等信息的监测，运用 专业知识和技术手段，对飞机各系统、部件是否存在故障进行判断和定位的过程 。
飞机故障诊断是保障飞行安全的重要环节，也是提高飞机可靠性和降低维修成本 的关键措施。
飞机故障诊断的重要性
保障飞行安全
及பைடு நூலகம்发现和排除故障，避免因故障导致的事故， 确保飞行安全。
案例二
某型飞机襟翼无法正常展开：经检查，襟翼控制油路中的液压泵内部磨损严重 ，导致泵无法提供足够的压力。更换液压泵后，故障排除。
PART 05
飞机电气系统故障诊断
电气系统常见故障类型
断路故障
电路中存在断开点，导 致电流无法流通。
短路故障
电路中存在低阻抗路径 ，导致电流不经过负载
直接流过。
接触不良故障
飞机故障诊断的常用工具与设备
VS
飞机故障诊断常用的工具与设备包括 万用表、示波器、频谱分析仪等。这 些工具与设备在诊断过程中起着至关 重要的作用，能够帮助维修人员快速 定位和修复故障，确保飞机的安全运 行。
PART 03
飞机发动机故障诊断
发动机常见故障类型
控制系统故障
电气故障
如传感器故障、控制元件失灵等 。
复合材料对飞机故障诊断的影响
材料特性
复合材料的特殊性质对故障诊断 提出了新的挑战和机遇，需要采 用特殊的检测和诊断方法。
无损检测
发展无损检测技术，实现对复合 材料损伤的精确检测和评估，提 高故障诊断的准确性。
跨学科合作
加强跨学科合作，整合材料科学 、力学、物理学和故障诊断技术 ，推动复合材料故障诊断技术的 发展。
2023-2026
飞机故障诊断第2篇总论精品PPT课件
1/9/2021 2:18 PM
Page 19
第三节 故障树的结构函数
(一)状态变量
二值变量 xi=
(二)状态向量
1，第i个底事件发生 0，第i个底事件不发生
n维向量 X= ( x1, x2, ……, xn)
(三)结构函数
顶事件的状态变量 Ф(X)= Ф ( x1, x2, ……, xn)
二值变量函数 Ф(X)= 1，顶事件T发生
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五、例子 第二节 建造故障树
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五、例子 第二节 建造故障树
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第三节 故障树的结构函数
✓ 什么是故障树 ✓ 如何构建故障树 ➢ 如何分析故障树
➢ 故障树数学描述 ➢ 定性分析故障树 ➢ 定量分析故障树
一、概述
1.故障树分析法的概念
FTA，Fault Tree Analysis 对造成系统失效的各种因素进行分析；
包括硬件、软件、环境、人为因素 画出逻辑框架图； 确定系统失效原因的各种可能组合方式及其发生的逻辑关系； 计算系统失效概率。
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第一节 故障树分析法的基本概念
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第三节 故障树的结构函数 (四)简单故障树的结构函数
4.由与门和或门组成的简单故障树
ΦX x4 x2 x4 x3 x3 x5 x1
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第三节 故障树的结构函数
ΦX
G0
[(x2 x3 x1) x1x2 (x2 x1x3)]
发动机故障诊断ppt课件
诊断和故障排除的一般步骤
1
（一） 搜集信息 1． 如果可能，直接与操作员对话 2． 确切说出故障现象 3． 查出在何状况下产生故障 4． 查出现象何时出现 5． 检查发动机的维修历史记录 6． 查出故障发生前后的所有情况以及出现的先后次序 （记录须详细，明确）
2
（二） 查验操作问题 1． 确认发动机工作是否正常 2． 确认问题是否可能出自燃油系统 3． 如果可能，重设故障发生时的状况，验证故障是否重现 （三） 确定可能原因 1． 首先修理好所有活动诊断代码故障 2． 思考哪一个子系统可能导致问题的发生 3． 查看维修手册中相应的建议
24
发动机机油压力低
可能的原因 • 机油压力表损坏 • 机油滤清器或机油冷却器脏 • 润滑油中有柴油 • 摇臂轴和摇臂之间间隙太大 • 机油泵吸入管损坏 • 机油泵安全阀工作不正常 • 机油泵损坏 • 曲轴和曲轴轴承之间间隙太大 • 凸轮轴和凸轮轴轴承之间间隙太大 • 中间齿轮轴承间隙太大 • 未安装活塞冷却喷嘴
3
（四） 缩小范围 1． 参照从驾驶员搜集的信息 2． 检查记录诊断代码 3． 思考如果有不只一个故障现象发生，它们是否有共因 （五） 检测子系统 1． 杜绝先入为主的观念 2． 首先检测最可能的故障原因 3． 进行目视检查 4． 采用维修手册中的检查步骤 5． 接头检查是极其重要的，检查每一个插销
排气有机油 可能的原因 • 气门室机油太多 • 气门导管磨损 • 活塞环磨损 • 涡轮增压器泄密封损坏 • 空气滤清器滤蕊阻塞
20
气门间隙小或无 可能的原因 • 气门座或气门接触面磨损
发动机过早磨损 可能的原因 • 润滑油中有脏物 • 空气进口泄漏 • 燃油漏入润滑油中
21
润滑油中有冷却液 可能的原因 • 机油冷却器机蕊损坏 • 缸盖垫损坏 • 缸盖裂纹或损坏 • 缸体裂纹或损坏 • 前盖衬垫损坏 • 水泵排水孔堵塞，伴随水泵水封损坏
1
（一） 搜集信息 1． 如果可能，直接与操作员对话 2． 确切说出故障现象 3． 查出在何状况下产生故障 4． 查出现象何时出现 5． 检查发动机的维修历史记录 6． 查出故障发生前后的所有情况以及出现的先后次序 （记录须详细，明确）
2
（二） 查验操作问题 1． 确认发动机工作是否正常 2． 确认问题是否可能出自燃油系统 3． 如果可能，重设故障发生时的状况，验证故障是否重现 （三） 确定可能原因 1． 首先修理好所有活动诊断代码故障 2． 思考哪一个子系统可能导致问题的发生 3． 查看维修手册中相应的建议
24
发动机机油压力低
可能的原因 • 机油压力表损坏 • 机油滤清器或机油冷却器脏 • 润滑油中有柴油 • 摇臂轴和摇臂之间间隙太大 • 机油泵吸入管损坏 • 机油泵安全阀工作不正常 • 机油泵损坏 • 曲轴和曲轴轴承之间间隙太大 • 凸轮轴和凸轮轴轴承之间间隙太大 • 中间齿轮轴承间隙太大 • 未安装活塞冷却喷嘴
3
（四） 缩小范围 1． 参照从驾驶员搜集的信息 2． 检查记录诊断代码 3． 思考如果有不只一个故障现象发生，它们是否有共因 （五） 检测子系统 1． 杜绝先入为主的观念 2． 首先检测最可能的故障原因 3． 进行目视检查 4． 采用维修手册中的检查步骤 5． 接头检查是极其重要的，检查每一个插销
排气有机油 可能的原因 • 气门室机油太多 • 气门导管磨损 • 活塞环磨损 • 涡轮增压器泄密封损坏 • 空气滤清器滤蕊阻塞
20
气门间隙小或无 可能的原因 • 气门座或气门接触面磨损
发动机过早磨损 可能的原因 • 润滑油中有脏物 • 空气进口泄漏 • 燃油漏入润滑油中
21
润滑油中有冷却液 可能的原因 • 机油冷却器机蕊损坏 • 缸盖垫损坏 • 缸盖裂纹或损坏 • 缸体裂纹或损坏 • 前盖衬垫损坏 • 水泵排水孔堵塞，伴随水泵水封损坏
航空发动机故障监测诊断系统设计
系统工作原理
数据采集
系统通过传感器采集发动机的各项参数，如温度、 压力、转速等。
故障诊断
一旦发现异常情况，系统会进行故障诊断，确定 故障类型和位置，并发出报警信号。
ABCD
数据分析
采集的数据经过处理和分析，与正常值进行比较， 判断发动机的运行状态是否正常。
信息输出
系统将监测和诊断结果通过显示界面或数据接口 输出，供维护人员参考和使用。
用户界面设计
设计友好、直观的用户界面，便于用户进行 操作和监控。
05
系统实现与测试
系统集成与测试
硬件设备集成
01
将各种传感器、采集器、处理器等硬件设备按照系统设计要求
进行集成。
软件模块整合
02
将各个功能模块的软件进行整合，确保模块之间的数据传输和
功能协调。
系统测试环境搭建
03
搭建符合实际运行环境的测试平台，模拟发动机运行状态进行
专家经验
利用专家对发动机的知识和经验，建立故障诊 断知识库。
案例推理
通过比对历史故障案例，快速定位和诊断当前 故障。
规则推理
根据故障征兆和关联规则，进行故障推理和诊断。
基于人工智能的诊断
数据驱动
利用大量的发动机运行数据，通过机器学习和深度学 习算法，进行故障模式识别和分类。
自主学习
通过持续学习新的故障案例，不断优化诊断算法，提 高诊断准确性。
航空发动机故障监测诊断系 统设计
目录
• 系统概述 • 故障监测技术 • 诊断技术 • 系统设计 • 系统实现与测试
01
系统概述
系统定义与目标
定义
航空发动机故障监测诊断系统是一种用于监测和诊断航空发动机运行状态的电 子系统。
航空发动机控制系统课件
压力和流量检测法
通过检测发动机进气、排气和 燃油系统的压力和流量，判断
是否存在故障。
维护与保养
定期更换润滑油和滤清器
保持发动机内部清洁，防止磨损和堵塞。
定期检查涡轮和压气机
确保发动机的空气流动畅通无阻。
检查电气线路和传感器
确保发动机控制系统的正常工作和信号传输 。
调整燃油和点火系统
保证发动机的正常燃烧和功率输出。
涡轮增压器
涡轮增压器是航空发动机控制系统中 用于提高发动机进气压力的执行器。
涡轮增压器的工作温度和压力很高， 因此需要采用耐高温、耐磨损的材料 制造，同时需要定期进行维护和更换 易损件。
涡轮增压器通过将废气排出发动机后 驱动涡轮，涡轮再带动压气机将空气 压缩并送入发动机，从而提高发动机 的进气压力和密度。
喷油嘴
喷油嘴是航空发动机控制系统 中控制燃油喷射的关键执行器
。
喷油嘴通过精确控制燃油的喷 射量和喷射时间，实现发动机 的燃油供给和燃烧过程的控制
。
喷油嘴通常由针阀和喷嘴组成 ，针阀用于控制燃油的流动， 喷嘴则将燃油雾化成微小颗粒 ，以便更好地与空气混合燃烧 。
喷油嘴的性能直接影响发动机 的燃烧效率和性能，因此需要 定期检查和维护，以确保其正 常工作和良好的性能。
具有输出力矩大、响应速度快的特点，适用于 大负载的场合。
气动执行器
利用压缩气体驱动，具有结构简单、可靠性高的优点。
控制算法的优化与改进
自适应控制算法
根据系统参数变化，自动调整控制参数，提 高控制精度。
鲁棒控制算法
针对不确定性因素，设计鲁棒控制器，提高 系统稳定性。
滑模控制算法
通过滑模面的设计，实现快速响应和抗干扰 能力。
通过检测发动机进气、排气和 燃油系统的压力和流量，判断
是否存在故障。
维护与保养
定期更换润滑油和滤清器
保持发动机内部清洁，防止磨损和堵塞。
定期检查涡轮和压气机
确保发动机的空气流动畅通无阻。
检查电气线路和传感器
确保发动机控制系统的正常工作和信号传输 。
调整燃油和点火系统
保证发动机的正常燃烧和功率输出。
涡轮增压器
涡轮增压器是航空发动机控制系统中 用于提高发动机进气压力的执行器。
涡轮增压器的工作温度和压力很高， 因此需要采用耐高温、耐磨损的材料 制造，同时需要定期进行维护和更换 易损件。
涡轮增压器通过将废气排出发动机后 驱动涡轮，涡轮再带动压气机将空气 压缩并送入发动机，从而提高发动机 的进气压力和密度。
喷油嘴
喷油嘴是航空发动机控制系统 中控制燃油喷射的关键执行器
。
喷油嘴通过精确控制燃油的喷 射量和喷射时间，实现发动机 的燃油供给和燃烧过程的控制
。
喷油嘴通常由针阀和喷嘴组成 ，针阀用于控制燃油的流动， 喷嘴则将燃油雾化成微小颗粒 ，以便更好地与空气混合燃烧 。
喷油嘴的性能直接影响发动机 的燃烧效率和性能，因此需要 定期检查和维护，以确保其正 常工作和良好的性能。
具有输出力矩大、响应速度快的特点，适用于 大负载的场合。
气动执行器
利用压缩气体驱动，具有结构简单、可靠性高的优点。
控制算法的优化与改进
自适应控制算法
根据系统参数变化，自动调整控制参数，提 高控制精度。
鲁棒控制算法
针对不确定性因素，设计鲁棒控制器，提高 系统稳定性。
滑模控制算法
通过滑模面的设计，实现快速响应和抗干扰 能力。
航空发动机故障监测诊断系统设计ppt课件
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机械系统故障诊断
航空发动机的状态监测和故障诊断
主要内容
1
项目研究
2
方案设计
3
技术实现
4
设计总结
2
一.研究背景与意义
航空发动机作为飞机的动力 来源，其结构复杂，且工作在高 温、大压力的苛刻条件下，从发 动机发展现状看，无论设计、材 料和工艺水平，抑或使用、维护 和管理水平，都不可能完全保证 其使用中的可靠性。而发动机故 障在飞机飞行故障中往往是致命 的，并且占有相当大的比例。
机场
地面监控诊断中心
13
四.设计总结
行性 技术可行性
离线与在线有 机结合 多种诊断方式 选择性结合 数据库智能诊 断
课程的基本原 理和方法 课程的巨大作 用和意义
望老师加以指 正
14
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读
数据的平滑：平均平滑法/指数平滑法 野点的剔除：统计学方法/基于距离的方法/基于偏离的方法 +分箱/聚类/回归 缺失数据的补充：插补/加权调整
11
3.5 智能化故障诊断数据库
发动机 试验数据
故障 模拟数据
专家 诊断系统
数据库
故障维修 历史数据
结构履历 数据
12
3.6 网络化数据平台
飞机
通讯卫星 /互联网
3
一.研究背景与意义
目前，主流航空发动机的状态 监测模式由最初的定期维护逐步发 展为现今的视情维护。从国外的资 料来看，大都采用了发动机状态监 视和故障诊断系统EMS，并且逐步 研究颁布了一系列指南，使其应用 已日趋广泛和完善。然而国内的相 关研究虽已初见成效，但还远远不 能够适应飞机盒发展的需要。
something
机械系统故障诊断
航空发动机的状态监测和故障诊断
主要内容
1
项目研究
2
方案设计
3
技术实现
4
设计总结
2
一.研究背景与意义
航空发动机作为飞机的动力 来源，其结构复杂，且工作在高 温、大压力的苛刻条件下，从发 动机发展现状看，无论设计、材 料和工艺水平，抑或使用、维护 和管理水平，都不可能完全保证 其使用中的可靠性。而发动机故 障在飞机飞行故障中往往是致命 的，并且占有相当大的比例。
机场
地面监控诊断中心
13
四.设计总结
行性 技术可行性
离线与在线有 机结合 多种诊断方式 选择性结合 数据库智能诊 断
课程的基本原 理和方法 课程的巨大作 用和意义
望老师加以指 正
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数据的平滑：平均平滑法/指数平滑法 野点的剔除：统计学方法/基于距离的方法/基于偏离的方法 +分箱/聚类/回归 缺失数据的补充：插补/加权调整
11
3.5 智能化故障诊断数据库
发动机 试验数据
故障 模拟数据
专家 诊断系统
数据库
故障维修 历史数据
结构履历 数据
12
3.6 网络化数据平台
飞机
通讯卫星 /互联网
3
一.研究背景与意义
目前，主流航空发动机的状态 监测模式由最初的定期维护逐步发 展为现今的视情维护。从国外的资 料来看，大都采用了发动机状态监 视和故障诊断系统EMS，并且逐步 研究颁布了一系列指南，使其应用 已日趋广泛和完善。然而国内的相 关研究虽已初见成效，但还远远不 能够适应飞机盒发展的需要。
发动机电控系统故障自诊断PPT课件
OBD故障诊断系统发展
OBD-Ⅱ系统概述
➢ 加州环保局1989年正式公布，称之为OBD II。直到1996年 各汽车生产厂才在其加州标准车辆上实施了新标准。
➢ 新标准于1990年写入了美国联邦大气清洁法，它要求全部 49个州的车辆于1996年起一律装备OBD II。严格遵守法规 的时间定为1999年。所以，有些1996年的OBD II系统可能 会缺少一个OBD II规范的特性，如燃油蒸发污染排放清洁 测试。
OBD-II系统的检测原理
4.OBD-II系统对二次空气喷射系统的监控
OBD-II在 发动机运 行过程中 监控组合 阀的空气 流量,电动 空气泵,电 动空气泵 的继电器 。如图6-29所示。
OBD-II系统的检测原理
5.OBD-II系统对燃油蒸发系统的监控
OBD-II系统的检测原理
OBD - II在发动机运行过程中监控活性炭罐电磁阀和其他相关联的传 感器和执行器的检测。 当燃油蒸气系统工作时, 一部分气化的汽油将通过 活性炭罐被送入到进气歧管, 无疑是加浓了混合气。 如果燃油箱燃油耗尽 时, 就会稀释混合气。 燃油-空气混合气的改变可以通过氧传感器来检测, 因此也可以作为一个重要的检测尺度来检测燃油蒸气控制装置。 当燃 油 蒸气控制系统正常 时, 伴随着活性炭罐电磁阀的开 启, 混合气会被加浓, 氧传感器的电压就会上升; 当燃油蒸气控制系统不正常时, 尽管活性炭罐 电磁阀开启, 混合气也不会被加浓,氧传感器的电压就不受燃油蒸气控制系 统的影响, 如图6-2-11所示。
OBD-II系统的检测原理
2.OBD-II系统对氧传感器的监控
OBD-II系统的检测原理
电喷发动机控制系统中的氧传感器是现代汽车中一个非常重要的传感器, 用来监测发动机排气中氧的含量或浓度, 并根据所测得的数据输出一个信 号电压, 反馈给电脑, 从而控制喷油量的大小。 它通常安装在排气系统 中,直接与排气气流接触,如图6-2-4所示。OBD-II在发动机运行过程中持 续不断地监控氧传感器的工作灵敏度/老化性能, 氧传感器信号电压以及 氧传感器的预热器。 当氧传感器中毒或者老化后会对氧传感器产生不利 的一面, 这种中毒往 往是由于汽油中的含铅成分过高, 导致氧传感器铅中毒。 当出现中毒或 者老化后, 将会观察到氧传感器的电压周期大大增 加或者氧传感器的信 号电压将变得平直。图6-2-5显示出氧传感器老化或中毒时发动机电脑的 诊断曲线
第十一章--航空发动机数据系统PPT课件
谐振式压力传感器形式：弦振式、振膜式、振筒式等。 PW4000压力传感器（4处）：pamb、pt2、pt4.95、pb(燃烧室)
•26.03.2024
•8
四、流量及传感器
质量流量 体积流量 涡轮流量传感器：前后直管段长度应大于15倍和5倍 磁电式转换器：磁阻式、感应式、霍尔元件、光电元件变
换器等；
涡轮流量传感器特点：精度高、线性特性、测量范围宽、 反应灵敏、压力损失小等。
五、振动及传感器
(P390,表11.2)位置：风扇轴承、压气机、中介机匣、涡轮 传感器：速度式、加速度式 1、速度式测振原理 2、加速度式振动传感器原理
•26.03.2024
•9
六、位移测量 差动变压器式位移传感器 形式：1）II型；2）螺旋管型；3）“山”字型 特点：结构简单、灵敏度高、线性度好、测量范围宽。
温度测量：热电偶—400~12000C
电阻温度计—-60~4000C
压力测量：晶体振荡式传感器—可靠性高、稳定性好
转速传感器：齿轮式
•26.03.2024
•5
位移和转角测量：可变差动变压器（LVDT和RVDT）
一、转速及传感器
直接式：r/min(活塞式发动机) 相对转速：x%nmax 磁电感应式传感器（PW400、RB211、V2500、A320） EEC发电机（N2转速信号源）
第二节 典型的机载测试与显示系统
一、概述
FADEC系统将传感器采集、数字信号传给EEC（ECU），经 计算判断，发出指令控制发动机。
显示系统：EICAS或ECAM
二、boeing747-400飞机的机载显示系统
发动机指示及机组警告系统（EICAS） 1、驾驶舱EICAS系统：主发、辅发、警告、警戒、忠告、
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四、流量及传感器
质量流量 体积流量 涡轮流量传感器：前后直管段长度应大于15倍和5倍 磁电式转换器：磁阻式、感应式、霍尔元件、光电元件变
换器等；
涡轮流量传感器特点：精度高、线性特性、测量范围宽、 反应灵敏、压力损失小等。
五、振动及传感器
(P390,表11.2)位置：风扇轴承、压气机、中介机匣、涡轮 传感器：速度式、加速度式 1、速度式测振原理 2、加速度式振动传感器原理
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六、位移测量 差动变压器式位移传感器 形式：1）II型；2）螺旋管型；3）“山”字型 特点：结构简单、灵敏度高、线性度好、测量范围宽。
温度测量：热电偶—400~12000C
电阻温度计—-60~4000C
压力测量：晶体振荡式传感器—可靠性高、稳定性好
转速传感器：齿轮式
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位移和转角测量：可变差动变压器（LVDT和RVDT）
一、转速及传感器
直接式：r/min(活塞式发动机) 相对转速：x%nmax 磁电感应式传感器（PW400、RB211、V2500、A320） EEC发电机（N2转速信号源）
第二节 典型的机载测试与显示系统
一、概述
FADEC系统将传感器采集、数字信号传给EEC（ECU），经 计算判断，发出指令控制发动机。
显示系统：EICAS或ECAM
二、boeing747-400飞机的机载显示系统
发动机指示及机组警告系统（EICAS） 1、驾驶舱EICAS系统：主发、辅发、警告、警戒、忠告、
飞机故障诊断第2章PPT课件
Y 1 i y 1 , y 2 , , y i 1 , 1 , y i 1 , , y n 1i,Y Y 0 i y 1 , y 2 , , y i 1 , 0 , y i 1 , , y n 0i,Y
至少一对状态向量Y1i、Y0i满足：
Φ 1 i,Y Φ 0 i,Y
其他状态向量满足：
X2
Page 37
第四节 故障树的定性分析
二、求最小割集的方法
(二)下行法
G0
➢最小割集： {x1,x2} {x1,x3} {x2,x4} {x3,x4}
8/15/2020 1:20 AM
G1
G2
G3
G4
G5
G6
X1
G7
X1
X1
G10
X4
X2 X3 X3
G9
G8
X1
X2
G11
X2
X4
X1
X2
Page 38
二值变量函数 Ф(X)= 1，顶事件T发生
0，顶事件T不发生
8/15/2020 1:20 AM
Page 21
第三节 故障树的结构函数
(四)简单故障树的结构函数
1.与门结构故障树
n
ΦX xi i1
m x 1 i,x n 2 , ,x n
8/15/2020 1:20 AM
Page 22
第三节 故障树的结构函数
当 xi k i 1
n
当 xi k i 1
8/15/2020 1:20 AM
Page 24
第三节 故障树的结构函数 (四)简单故障树的结构函数
4.由与门和或门组成的简单故障树
Φ Xx4 x2x4x3 x3x5x1
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一.研究背景与意义
目前，主流航空发动机的状态 监测模式由最初的定期维护逐步发 展为现今的视情维护。从国外的资 料来看，大都采用了发动机状态监 视和故障诊断系统EMS，并且逐步 研究颁布了一系列指南，使其应用 已日趋广泛和完善。然而国内的相 关研究虽已初见成效，但还远远不 能够适应飞机盒发展的需要。
数据的平滑：平均平滑法/指数平滑法 野点的剔除：统计学方法/基于距离的方法/基于偏离的方法 +分箱/聚类/回归 缺失数据的补充：插补/加权调整
11
3.5 智能化故障诊断数据库
发动机 试验数据
故障 模拟数据
专家 诊断系统
数据库
故障维修 历史数据
结构履历 数据
12
3.6 网络化数据平台
飞机
通讯卫星 /互联网
滑油系统本身
监视滑油系统 本身（滑油压力、 滑油温度、滑油量 、油滤），保证其 工作正常、可靠。
磨损件状况
利用专门的铁 谱仪对滑油进行铁 谱分析，根据磨粒 的大小和数量确定 磨损件的磨损情况 。
10
3.4 数据预处理方法
航空发动机常年在高温、高压、高噪声环境下工作，其相关 参数的测量较为困难，采集到的航空发动机相关性能参数的数据 若不加以预处理，则很难准确反映航空发动机的实际健康状态。 数据预处理主要包括数据的平滑和野点的剔除与修正以及缺失数 据的补充。
4
二.系统方案设计
系统方案比较
离线模式：
1.设备简单易维护 2.运行成本低 3.实时性差，不能 就突发情况快速反 应
在线模式：
1.实时性好，能够 对于突发情况快速 反应 2.传输、处理数据 量大，设备要求高 3运行维护复杂， 成本高
5
系统结构框图
发动机 多路传感器 数据采集和合成单元 发动机数据处理和分析
机场
地面监控诊断中心
13
四.设计总结
可行性
创新点
收获
展望
经济可行性 技术可行性
离线与在线有 机结合 多种诊断方式 选择性结合 数据库智能诊 断
课程的基本原 理和方法 课程的巨大作 用和意义
望老师加以指 正
14
谢谢！
15
此课件下载可自行编辑修改，供参考！ 感谢您的支持，我们努力做得更好！
16
航空发动机状态 分析报告
7
3.1 气路分析技术
1
利用能量守恒 、流量连续、 动量守恒等关 系建立带诊断 的发动机的数 学模型
2
利用内部传感 器测量气路参 数，通过对比 了解单元体性 能参数变化
3
红外成像仪探 测热端温度场 ；尾气光谱分 析了解工作效 率、燃烧情况
8
3.2 振动监测技术
必要性
硬件安装
飞 机 数 据 采 集 系 统
飞机数据处理
飞机控制室
快速存取记录器
飞行数据记录仪 黑匣子
空中 地面
滑 油 样 品
传输器
滑油光谱 铁谱分析
传输器
气路分析
发动机状态报告 地
面
试车台数据
计
算
故障模拟平台数据
机
发动机
发动机
维修历史数据
结构履历 数据库
故障 数据库
6
三.技术实现
气路分析技术 振动监测技术 滑油分析技术
机械系统故障诊断 航空发动机的状态监测和故障诊断
1
主要内容
1
项目研究
2
方案设计
3
技术实现
4
设计总结
2
一.研究背景与意义
航空发动机作为飞机的动力 来源，其结构复杂，且工作在高 温、大压力的苛刻条件下，从发 动机发展现状看，无论设计、材 料和工艺水平，抑或使用、维护 和管理水平，都不可能完全保证 其使用中的可靠性。而发动机故 障在飞机飞行故障中往往是致命 的，并且占有相当大的比例。
信号处理
发动机众多的转 采用振动传感器 稳态振动信号进
子部件的故障都 安装在振动具有 行频谱分析，
与振动有关，且 代表性的发动机 监测各分量的
大多早期故障信 的安装节、转 振动值，并对
息在其振动中都 子的支撑面和承 信号进行小波分
有所反映。
力机匣的对接面 析等相关分析。以提取出来自号中的特征值。9
3.3 滑油分析技术
一.研究背景与意义
目前，主流航空发动机的状态 监测模式由最初的定期维护逐步发 展为现今的视情维护。从国外的资 料来看，大都采用了发动机状态监 视和故障诊断系统EMS，并且逐步 研究颁布了一系列指南，使其应用 已日趋广泛和完善。然而国内的相 关研究虽已初见成效，但还远远不 能够适应飞机盒发展的需要。
数据的平滑：平均平滑法/指数平滑法 野点的剔除：统计学方法/基于距离的方法/基于偏离的方法 +分箱/聚类/回归 缺失数据的补充：插补/加权调整
11
3.5 智能化故障诊断数据库
发动机 试验数据
故障 模拟数据
专家 诊断系统
数据库
故障维修 历史数据
结构履历 数据
12
3.6 网络化数据平台
飞机
通讯卫星 /互联网
滑油系统本身
监视滑油系统 本身（滑油压力、 滑油温度、滑油量 、油滤），保证其 工作正常、可靠。
磨损件状况
利用专门的铁 谱仪对滑油进行铁 谱分析，根据磨粒 的大小和数量确定 磨损件的磨损情况 。
10
3.4 数据预处理方法
航空发动机常年在高温、高压、高噪声环境下工作，其相关 参数的测量较为困难，采集到的航空发动机相关性能参数的数据 若不加以预处理，则很难准确反映航空发动机的实际健康状态。 数据预处理主要包括数据的平滑和野点的剔除与修正以及缺失数 据的补充。
4
二.系统方案设计
系统方案比较
离线模式：
1.设备简单易维护 2.运行成本低 3.实时性差，不能 就突发情况快速反 应
在线模式：
1.实时性好，能够 对于突发情况快速 反应 2.传输、处理数据 量大，设备要求高 3运行维护复杂， 成本高
5
系统结构框图
发动机 多路传感器 数据采集和合成单元 发动机数据处理和分析
机场
地面监控诊断中心
13
四.设计总结
可行性
创新点
收获
展望
经济可行性 技术可行性
离线与在线有 机结合 多种诊断方式 选择性结合 数据库智能诊 断
课程的基本原 理和方法 课程的巨大作 用和意义
望老师加以指 正
14
谢谢！
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航空发动机状态 分析报告
7
3.1 气路分析技术
1
利用能量守恒 、流量连续、 动量守恒等关 系建立带诊断 的发动机的数 学模型
2
利用内部传感 器测量气路参 数，通过对比 了解单元体性 能参数变化
3
红外成像仪探 测热端温度场 ；尾气光谱分 析了解工作效 率、燃烧情况
8
3.2 振动监测技术
必要性
硬件安装
飞 机 数 据 采 集 系 统
飞机数据处理
飞机控制室
快速存取记录器
飞行数据记录仪 黑匣子
空中 地面
滑 油 样 品
传输器
滑油光谱 铁谱分析
传输器
气路分析
发动机状态报告 地
面
试车台数据
计
算
故障模拟平台数据
机
发动机
发动机
维修历史数据
结构履历 数据库
故障 数据库
6
三.技术实现
气路分析技术 振动监测技术 滑油分析技术
机械系统故障诊断 航空发动机的状态监测和故障诊断
1
主要内容
1
项目研究
2
方案设计
3
技术实现
4
设计总结
2
一.研究背景与意义
航空发动机作为飞机的动力 来源，其结构复杂，且工作在高 温、大压力的苛刻条件下，从发 动机发展现状看，无论设计、材 料和工艺水平，抑或使用、维护 和管理水平，都不可能完全保证 其使用中的可靠性。而发动机故 障在飞机飞行故障中往往是致命 的，并且占有相当大的比例。
信号处理
发动机众多的转 采用振动传感器 稳态振动信号进
子部件的故障都 安装在振动具有 行频谱分析，
与振动有关，且 代表性的发动机 监测各分量的
大多早期故障信 的安装节、转 振动值，并对
息在其振动中都 子的支撑面和承 信号进行小波分
有所反映。
力机匣的对接面 析等相关分析。以提取出来自号中的特征值。9
3.3 滑油分析技术