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美国NASA、空军和FAA测试全新的发动机健康监测系统
2015-08-10

    [综合美国《国家航空航天局网站》和英国《飞行国际网站》2015年7月20日报道] 目前,无论是军方还是民航都对大气中的微粒十分感兴趣,因为如果遭遇火山灰将对发动机的适航性产生较大影响。目前在世界上有大约1500座活火山,在过去15年超过80架民航客机意外地遭遇到了火山灰,而其中7架客机的发动机发生了可造成空难的空中停车事故。又比如在过去5年,位于冰岛的火山爆发严重扰乱了世界航空运输业,由于航班取消或改签给全球航空公司造成的经济损失超过10亿美元。

    为此,NASA和美国空军研究实验室(AFRL)以及联邦航空管理局(FAA)于2011年启动了飞行器综合推进研究(VIPR)项目,以发展全新的传感器、提高飞行安全性、通过发现潜在故障降低维护成本并评估最新的发动机诊断技术。为了开展试验,位于爱德华兹空军基地的空军试验中心提供了1架C-17军用运输机,而NASA阿姆斯特朗飞行试验中心贡献了2台F117大涵道比军用涡扇发动机。

    VIPR项目在2011年启动后便进行了一组基线试验,检测到了包括燃油泄流在内的模拟故障,为以后更加复杂的试验打下基础。2013年初VIPR项目进行了第二次试验,证实了传感器可以在一定范围的工作条件下检测到做动器故障。最近,VIPR项目开展了最新试验,试验人员使用一种名为“蜘蛛”的设施把火山灰吹进F117发动机中。火山灰的注入将分为3个等级,分别是不可见的、可见的和中等密度的,以验证全新的发动机监测和诊断技术。如果试验成功,这套系统拥有的预测发动机故障和提升燃油经济型的能力将确保使其配装到下一代民用发动机中。

    VIPR项目研究团队使用4型主要的传感器来收集数据,测量发动机在吸入火山灰之后的状态变化。这些传感器包括在发动机进气道安装的震动传感器(该传感器最开始是为航天飞机主发动机设计的);位于压气机段的薄膜光纤温度传感器;测量涡轮叶尖间隙的微波传感器;以及位于尾喷口的排放物传感器。这些全新的传感器可以识别出表征发动机出现故障的震动、速度、温度和排放参数的变化,之后向地勤人员通知潜在的故障问题以便开展维修或者警告飞行员改变发动机的工况,避免发动机在飞行过程中失效。NASA格林研究中心的研究人员表示,这些传感器可以保证项目团队实时了解火山灰对于发动机的影响,帮助军民用飞机发展先进诊断系统和性能预测工具。除了NASA、AFRL和FAA,波音公司、普惠公司,通用电气公司、罗罗公司和美国地质监测局也参与了VIPR项目。(中国航空工业发展研究中心 袁成)

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