飛機故障診斷第1章課件

航空工程學院飛機故障診斷與監(jiān)控技術2011.08航空工程學院飛機故障診斷與監(jiān)控技術2011.08Page2課程簡介學時量：36學時教材：《飛機故障診斷與監(jiān)控技術》參考書目：中國人民解放軍空軍工程學院.《航空維修工程學》西安：中國人民解放軍空軍工程學院，1985朱繼洲.《故障樹原理和應用》.西安：西安交通大學出版社，1988張涵垺,何正嘉.《模糊診斷原理及應用》.西安：西安交通大學出版社，1988

考核Page2課程簡介學時量：36學時Page3課程結構故障特性與故障過程模型1故障樹分析法2系統(tǒng)故障查找方法3飛機結構的損傷檢查4故障診斷方法5Page3課程結構故障特性與故障過程模型1故障樹分析Page4故障診斷學人工診斷故障憑借人的感官和個人的實踐經驗故障診斷科學基于電子技術、計算機技術、信息論、控制論、可靠性理論、系統(tǒng)工程理論、最優(yōu)化理論等Page4故障診斷學人工診斷故障Page5故障診斷學故障診斷學根據診斷對象的從過去到現在、從現在到將來的一系列信息所進行的狀態(tài)識別和鑒定的科學包括故障物理，故障樹分析，故障模式、影響和危險性分析，機械數值診斷，模擬電路自動測試，飛機監(jiān)控技術以及振動分析、機油光譜分析等內容Page5故障診斷學故障診斷學Page6第一章故障特性與故障過程模型緒論第一節(jié)故障及其分類第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用故障模式與故障機理故障過程模型故障物理應用Page6第一章故障特性與故障過程模型緒論Page7緒論航空器檢測與診斷技術的意義航空器維修理論的發(fā)展及維修制度的變革航空發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術航空器結構檢查與修理技術Page7緒論航空器檢測與診斷技術的意義Page8航空器檢測與診斷技術的意義空難統(tǒng)計（表1-1、1-2）飛行事故原因人、設計、環(huán)境、機械雖然現代飛機設計技術和可靠性已日臻完善，機械因素導致的飛行事故仍占很高的比例——

25%~30%發(fā)動機空中停車、系統(tǒng)失效、襟翼失效、起落架輪子以外部位觸地Page8航空器檢測與診斷技術的意義空難統(tǒng)計（表1-1、1Page9Page9Page10Page10Page11Page11Page12航空器檢測與診斷技術的意義航空器檢測、診斷與維修技術以飛機結構的檢查與修理、發(fā)動機及輔助動力裝置的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷為主要研究內容，以航空器視情維修決策為最終研究目的，從而在充分保障航空器運營安全性的前提下，最大程度地降低維修成本以提高航空器運營經濟性的一門學科。Page12航空器檢測與診斷技術的意義航空器檢測、診斷與維Page13航空器維修理論的發(fā)展及維修制度的變革航空器事后維修制度20世紀50年代以前，設備發(fā)生故障之后才進行檢查特點：設備壞了才修，不壞不修目前僅僅用于對安全性影響較小的部件維修上Page13航空器維修理論的發(fā)展及維修制度的變革航空器事后Page14航空器維修理論的發(fā)展及維修制度的變革航空器定時維修制度要求航空器在運行一定時間后，無論損壞與否，均要進行檢查和維修浴盆曲線早期故障期：制造缺陷和工藝不當，故障率較高；偶然故障期：使用維護不當或應力突然超過極限值、零件失效等隨機因素，故障率較低且穩(wěn)定，接近常數；耗損故障期：磨損、疲勞、腐蝕、老化等，故障率遞增Page14航空器維修理論的發(fā)展及維修制度的變革航空器定時Page15Page15Page16航空器維修理論的發(fā)展及維修制度的變革航空器定時維修制度航空裝備故障率曲線浴盆曲線規(guī)律只適用于構造比較簡單的產品以及現代復雜設備中的一些簡單機件20世紀60年代，美國聯(lián)合航空公司發(fā)現了航空機件的故障曲線有六種基本形式復雜產品沒有耗損期的這一重要規(guī)律的發(fā)現，推翻了浴盆曲線適用于一切情況的假設Page16航空器維修理論的發(fā)展及維修制度的變革航空器定時Page17Page17Page18航空器維修理論的發(fā)展及維修制度的變革航空器以可靠性為中心的維修制度當代維修理論的基本觀點各種產品、各種故障模式的發(fā)生、發(fā)展和后果是不相同的，因而要采取相適應的維修對策，以便用最少的資源消耗，確保產品使用的安全性與可靠性。MSG-3維修思想以對飛機重要功能產品可靠性特性進行分析，即以故障模式和故障影響分析為基礎，以維修的適應性、有效性和經濟性為決策準則，確定是否進行預防性維修工作，并確定工作的內容、維修級別、時機的邏輯決斷方法。Page18航空器維修理論的發(fā)展及維修制度的變革航空器以可Page19航空器維修理論的發(fā)展及維修制度的變革航空器視情維修制度根據對項目定期或連續(xù)的狀態(tài)監(jiān)測結果所實施的預防維修以狀態(tài)監(jiān)控為核心，根據航空器狀態(tài)監(jiān)控的結果確定維修間隔和維修內容狀態(tài)監(jiān)控和故障診斷是視情維修的基礎特點：著眼于航空器的具體技術狀況，一反定期維修的常規(guī)而采取定期監(jiān)測——以狀態(tài)為基礎的預防維修Page19航空器維修理論的發(fā)展及維修制度的變革航空器視情Page20航空發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術航空發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷研究對象完全組裝好的，正在工作的或準備工作的發(fā)動機（有時也包括壓氣機、渦輪等單獨的部件）發(fā)動機故障包括以下幾方面：發(fā)動機機械零件或構件的損壞；發(fā)動機系統(tǒng)或設備喪失規(guī)定的功能；發(fā)動機實際功能的衰退超過規(guī)定值Page20航空發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術航空發(fā)動機狀態(tài)Page21航空發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術航空發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷研究對象發(fā)動機故障診斷任務：簡易診斷：通過對發(fā)動機關鍵參數的監(jiān)測，依據參數是否超標，回答發(fā)動機是否出現故障精密診斷：在發(fā)現發(fā)動機的監(jiān)測參數超標的情況下，對監(jiān)測的參數進行分析和診斷，以達到故障定位、定性和定因的目的趨勢預測：通過對已知數據進行趨勢分析和時間序列分析，建立發(fā)動機時序模型，從而對未來的值進行預測Page21航空發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術航空發(fā)動機狀態(tài)Page22航空發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術航空發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷基本理論信號分析與處理理論模式識別理論故障方程法預測技術Page22航空發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術航空發(fā)動機狀態(tài)Page23航空發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術航空發(fā)動機常用的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術發(fā)動機狀態(tài)診斷發(fā)動機轉子系統(tǒng)診斷發(fā)動機磨損狀態(tài)診斷發(fā)動機孔探監(jiān)測技術Page23航空發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術航空發(fā)動機常用Page24Page24Page25航空器結構檢查與修理技術飛機結構完整性要求飛機結構分類與設計原則飛機維修指導思想早期：預防和修理相結合，且以預防為主，要求對飛機每種設備都要進行定期翻修現代：MSG思想和可靠性方法控制維修相結合，采用“定時”、“視情”、“監(jiān)控”三種維修方式Page25航空器結構檢查與修理技術飛機結構完整性要求Page26Page26Page27Page27Page28航空器結構檢查與修理技術飛機中常見的損傷偶然損傷（AccidentalDamage：AD）環(huán)境損傷（EnvironmentalDamage：ED）疲勞損傷（FatigueDamage：FD）航空器無損檢測技術航空器滲漏檢測技術Page28航空器結構檢查與修理技術飛機中常見的損傷Page29第一節(jié)故障及其分類二、故障及其分類故障定義設備在規(guī)定條件下，不能完成其規(guī)定的功能；設備在規(guī)定條件下，一個或幾個性能參數不能保持在規(guī)定的上、下限值之間；設備在規(guī)定的應力范圍內工作時，導致設備不能完成其功能的機械零件、結構件或元器件的破裂、斷裂、卡死等損壞狀態(tài)。廣義定義故障是一種不合格的狀態(tài)Page29第一節(jié)故障及其分類二、故障及其分類Page30第一節(jié)故障及其分類故障分類(1)按故障對功能的影響分類功能故障——針對某一功能喪失了某種功能；不能滿足規(guī)定的性能指標或技術參數要求潛在故障（故障征兆、故障苗頭）一種預示功能故障即將發(fā)生的可以鑒別的實際狀態(tài)或事件通過鑒別和排除潛在故障，采取各種維修手段，將不致發(fā)生功能故障Page30第一節(jié)故障及其分類故障分類Page31第一節(jié)故障及其分類2.故障分類(2)按故障后果分類安全性后果故障（危險性故障）故障會引起對使用安全性的直接不利影響來源：對使用安全性有直接不利影響的功能喪失因某種功能的喪失而導致的繼發(fā)性二次損傷預防維修或改進設計Page31第一節(jié)故障及其分類2.故障分類Page32第一節(jié)故障及其分類2.故障分類(2)按故障后果分類使用性后果故障故障對使用能力有直接的不利影響在經濟上會影響到間接經濟損失和直接的修理費用在預防維修的費用低于故障的間接經濟損失和直接修理費用之和時，才采用預防維修方式Page32第一節(jié)故障及其分類2.故障分類Page33第一節(jié)故障及其分類2.故障分類(2)按故障后果分類非使用性后果故障故障不影響系統(tǒng)的主要功能，只是使系統(tǒng)處于能工作但并非良好的狀態(tài)，如余度系統(tǒng)和非重要機件的故障只有當預防維修費用低于故障后的直接修理費用時，才進行預防維修Page33第一節(jié)故障及其分類2.故障分類Page34第一節(jié)故障及其分類2.故障分類(2)按故障后果分類隱患性后果故障（隱蔽故障）故障對安全和使用均無直接的不利影響，且對操作人員或故障觀察者又是不明顯的若不及時發(fā)現并排除，可能會導致系統(tǒng)多重故障，甚至發(fā)生安全性后果預防維修Page34第一節(jié)故障及其分類2.故障分類Page35第一節(jié)故障及其分類2.故障分類(3)按故障產生的原因及故障特征分類Page35第一節(jié)故障及其分類2.故障分類Page36第一節(jié)故障及其分類2.故障分類(3)按故障產生的原因及故障特征分類早期故障通常是由于設計、制造上的缺陷等原因而產生多在產品磨合期內基本消除，或在產品使用初期出現偶然故障（隨機故障）產品由于偶然因素引起的故障通常預防維修無效Page36第一節(jié)故障及其分類2.故障分類Page37第一節(jié)故障及其分類2.故障分類(3)按故障產生的原因及故障特征分類耗損故障由于產品老化、磨損、腐蝕、疲勞等原因引起的故障出現在產品可用壽命期的后期，故障率隨時間增長采用定期檢查和預先更換方式有效Page37第一節(jié)故障及其分類2.故障分類Page38第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用故障模式與故障機理故障過程模型臨界模型與耐久模型應力

-強度模型反應論模型最弱環(huán)模型（串聯(lián)模型）累積損傷模型故障物理應用Page38第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用故障模式Page39第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用1.故障模式與故障機理故障模式產品故障狀態(tài)的形式分類只涉及產品是如何故障的，而不管為什么故障故障模式的不定性零部件的故障模式在工程實際中并非不變，它是貯存、使用、維護等環(huán)境條件以及時間的函數，且與設計、制造、試驗等因素密切相關，還常因廠家、批量的不同而各有差異Page39第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用1.故障模式Page40第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用1.故障模式與故障機理

故障機理引起故障的物理、化學或其他過程，是故障的內因故障機理與故障模式的關系故障機理是故障的內因，故障模式是故障的現象，而環(huán)境條件則是故障的外因常見故障機理的分類蠕變或應力斷裂（S）腐蝕（C）磨損（W）沖擊斷裂（I）疲勞（F）熱（T）Page40第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用1.故障模式Page41二、故障過程模型故障的發(fā)生是由于原子、分子微觀變化的原因引起的故障過程模型分類：理化模型從固有的技術立場出發(fā)，研究故障是在什么地方，以什么形式發(fā)生的，研究故障與物性、環(huán)境和時間等因素的關系概率（統(tǒng)計）模型缺陷在空間上是怎樣分布的，故障發(fā)生的時間在概率上是怎樣分布的兩類模型之間有著內在的聯(lián)系第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用Page41二、故障過程模型故障的發(fā)生是由于原子、分子微觀Page42臨界模型當應力超越某一界限，即引起故障；能量的積蓄越過某一限度就造成破壞結構材料的拉伸斷裂耐久模型元件、材料等完全工作于安全工作區(qū)，在t=0時刻沒有損壞，只是經過一定時間后才發(fā)生故障第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用Page42臨界模型第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用Page43安全工作區(qū)和臨界狀態(tài)第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用Page43安全工作區(qū)和臨界狀態(tài)第二節(jié)故障過程模型與故障Page44第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用2.故障過程模型故障的發(fā)生是由于原子、分子微觀變化的原因引起的（1）應力-強度模型適用：當應力超過產品的耐受強度時，故障即發(fā)生。如果故障是由于外界的某種應力超過了該產品對此種應力所能承受的限度（即該產品的強度）而引起的，就可以用應力-強度模型來描述這種模型常用在飛機結構的故障分析上應力和耐受強度剛好相等的狀態(tài)即臨界狀態(tài)若掌握了應力和強度隨時間的分布，則從兩個分布的交疊部分便可以計算出產品的不可靠度Page44第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用2.故障過程Page45第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用Page45第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用Page46第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用應力-強度模型的應用——計算產品可靠度結構載荷與材料強度都是服從某一分布的統(tǒng)計量，故結構的故障也具有統(tǒng)計性質靜載荷、靜強度以及結構的幾何尺寸均能較好地服從正態(tài)分布利用應力強度模型定量地分析故障，即要計算應力與強度分布重疊區(qū)域的面積大小安全余量和應力偏差度Page46第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用應力-強Page47第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用Page47第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用Page48第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用應力-強度模型的應用——分析故障機理高可靠度狀態(tài)圖(a)L、S較小，Sm較高而Lr較低飛機機身、機翼、動力裝置的重要受力構件及冷氣瓶等設計、制造中控制質量和尺寸，使用中注意使用條件和環(huán)境條件的影響，妥善維修保養(yǎng)——控制強度的變化應力的變化，或者聽其自然，或者人工控制——保證足夠的安全余量Page48第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用應力-強Page49第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用應力-強度模型的應用——分析故障機理Lr較低，S較大而Sm較低圖(b)少部分質量差的產品出現故障采用質量控制方法，↓S高應力篩選法↑應力，有意使質量差的產品出現故障，使母體的強度分布截去一段，重疊區(qū)域↓↓，而剩下產品的可靠度↑高應力老化電子設備，篩選電子元件，驗證試驗高壓冷氣瓶等Page49第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用應力-強Page50第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用應力-強度模型的應用——分析故障機理Sm較低而Lr較高圖(c)一種極不利的情況產品質量控制較好，采用高應力篩選法或提高平均強度的方法可能費用昂貴而收效又不大解決辦法↓L，限制使用條件和環(huán)境影響Page50第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用應力-強Page51第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用（2）反應論模型產品的故障或性能退化，從微觀上看起源于原子、分子的變化適用：產品的故障是由于產品內部某種物理、化學反應的持續(xù)進行，直到它的某些參數變化超過了一定的臨界值，產品喪失規(guī)定功能或性能飛機上的導線、電纜的絕緣層和橡膠件模型特點：能夠估計參與反應的應力對反應的影響程度Page51第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用（2）反應論Page52第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用（2）反應論模型激活能與退化反應反應速度與溫度之間的關系——阿侖尼烏斯方程Page52第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用（2）反應論Page53第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用（2）反應論模型——反應速度串聯(lián)式反應1/K=(1/Ki)串聯(lián)式反應的總反應速度主要取決于反應最慢的過程的速度；總反應持續(xù)時間主要取決于反應最慢過程的持續(xù)時間舉例：①金屬的氧化、生銹；

②疲勞斷裂的全壽命并聯(lián)式反應K=Ki并聯(lián)式反應的總反應速度主要取決于反應最快的過程的速度；總反應持續(xù)時間主要取決于反應最快過程的持續(xù)時間Page53第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用（2）反應論Page54第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用（3）最弱環(huán)模型（串聯(lián)模型）材料（或構件）的破壞和產品的故障是由其內在缺陷和薄弱部位所決定的適用：認為產品或機件的故障（或破壞）是從缺陷最大因而也是最薄弱的部位產生在這種情況下，最弱點的退化速度為串聯(lián)系統(tǒng)的退化速度Page54第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用（3）最弱環(huán)Page55第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用（3）最弱環(huán)模型的應用當材料或產品的各種故障機理互相獨立時，其中任意一個或幾個的強度低于某一臨界值時，利用最弱環(huán)模型可以確定材料或產品的故障率設材料或元件有n個相互獨立的故障機理，而其中任何一個故障機理都可能導致材料或元件故障，則材料或元件故障率可用各機理故障率之和來表示：材料或元件的結果要素及所加的應力越復雜，制作工序越多，發(fā)生故障的可能性也就越大。同樣，經歷時間越長，發(fā)生故障的數學期望t也越大（R(t)=e-t）Page55第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用（3）最弱環(huán)Page56第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用最弱環(huán)模型與應力-強度模型的區(qū)別和聯(lián)系區(qū)別當L0時，根據應力

-強度模型，無論每個鏈環(huán)還是整個鏈條，其可靠度均取決于S；而根據最弱環(huán)模型，由n個鏈環(huán)組成的鏈條，若各鏈環(huán)可靠度均為R，則鏈條可靠度RS=Rn聯(lián)系當L0，S0時，根據應力

-強度模型，鏈條可靠度取決于應力是否超過了鏈環(huán)的強度，RS=R；而根據最弱環(huán)模型，由于Ri要么等于1，要么等于0，故RS=Rn=RPage56第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用最弱環(huán)模型與Page57第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用（4）累積損傷模型外界環(huán)境（應力）對產品的作用有兩種類型：可逆——環(huán)境作用撤消后，在產品內部不殘留損傷；不可逆——環(huán)境作用撤消后，在產品內部殘留損傷適用：如果環(huán)境多次重復作用在產品上，每次均對產品產生一定量的損傷，當這些損傷累積起來超過某一臨界值時，產品就會發(fā)生故障應用累積損傷模型分析產品故障，估算產品壽命時，通常假定基于同一故障機理——即使應力大小變化而故障機理不變Page57第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用（4）累積損Page58第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用3.故障物理應用故障物理（可靠性物理、失效物理）目的：研究產品在正?；蛱厥鈶ο拢收习l(fā)生和發(fā)展過程以及故障的原因，提出減少故障措施，從而改進產品的可靠性研究內容：分析與定量檢測各種故障原因；用物理、化學以及材料強度等模型預測產品的工作情況；尋求改進產品設計以及提高其固有可靠性的方法；提出減少故障的技術措施Page58第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用3.故障物理Page59第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用3.故障物理分析微觀的定量分析分析步驟：詳細記錄在研制、試驗和使用中所出現的故障、缺陷和不良現象；對故障過程進行調查、分析，詳細觀測故障現象；做出故障外因和故障機理假設，建立故障過程模型；通過對故障過程分析，驗證假設；提出改進措施Page59第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用3.故障物理請各位老師專家批評指正！TheEnd2011.08請各位老師專家批評指正！TheEnd2011.08航空工程學院飛機故障診斷與監(jiān)控技術2011.08航空工程學院飛機故障診斷與監(jiān)控技術2011.08Page62課程簡介學時量：36學時教材：《飛機故障診斷與監(jiān)控技術》參考書目：中國人民解放軍空軍工程學院.《航空維修工程學》西安：中國人民解放軍空軍工程學院，1985朱繼洲.《故障樹原理和應用》.西安：西安交通大學出版社，1988張涵垺,何正嘉.《模糊診斷原理及應用》.西安：西安交通大學出版社，1988

考核Page2課程簡介學時量：36學時Page63課程結構故障特性與故障過程模型1故障樹分析法2系統(tǒng)故障查找方法3飛機結構的損傷檢查4故障診斷方法5Page3課程結構故障特性與故障過程模型1故障樹分析Page64故障診斷學人工診斷故障憑借人的感官和個人的實踐經驗故障診斷科學基于電子技術、計算機技術、信息論、控制論、可靠性理論、系統(tǒng)工程理論、最優(yōu)化理論等Page4故障診斷學人工診斷故障Page65故障診斷學故障診斷學根據診斷對象的從過去到現在、從現在到將來的一系列信息所進行的狀態(tài)識別和鑒定的科學包括故障物理，故障樹分析，故障模式、影響和危險性分析，機械數值診斷，模擬電路自動測試，飛機監(jiān)控技術以及振動分析、機油光譜分析等內容Page5故障診斷學故障診斷學Page66第一章故障特性與故障過程模型緒論第一節(jié)故障及其分類第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用故障模式與故障機理故障過程模型故障物理應用Page6第一章故障特性與故障過程模型緒論Page67緒論航空器檢測與診斷技術的意義航空器維修理論的發(fā)展及維修制度的變革航空發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術航空器結構檢查與修理技術Page7緒論航空器檢測與診斷技術的意義Page68航空器檢測與診斷技術的意義空難統(tǒng)計（表1-1、1-2）飛行事故原因人、設計、環(huán)境、機械雖然現代飛機設計技術和可靠性已日臻完善，機械因素導致的飛行事故仍占很高的比例——

25%~30%發(fā)動機空中停車、系統(tǒng)失效、襟翼失效、起落架輪子以外部位觸地Page8航空器檢測與診斷技術的意義空難統(tǒng)計（表1-1、1Page69Page9Page70Page10Page71Page11Page72航空器檢測與診斷技術的意義航空器檢測、診斷與維修技術以飛機結構的檢查與修理、發(fā)動機及輔助動力裝置的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷為主要研究內容，以航空器視情維修決策為最終研究目的，從而在充分保障航空器運營安全性的前提下，最大程度地降低維修成本以提高航空器運營經濟性的一門學科。Page12航空器檢測與診斷技術的意義航空器檢測、診斷與維Page73航空器維修理論的發(fā)展及維修制度的變革航空器事后維修制度20世紀50年代以前，設備發(fā)生故障之后才進行檢查特點：設備壞了才修，不壞不修目前僅僅用于對安全性影響較小的部件維修上Page13航空器維修理論的發(fā)展及維修制度的變革航空器事后Page74航空器維修理論的發(fā)展及維修制度的變革航空器定時維修制度要求航空器在運行一定時間后，無論損壞與否，均要進行檢查和維修浴盆曲線早期故障期：制造缺陷和工藝不當，故障率較高；偶然故障期：使用維護不當或應力突然超過極限值、零件失效等隨機因素，故障率較低且穩(wěn)定，接近常數；耗損故障期：磨損、疲勞、腐蝕、老化等，故障率遞增Page14航空器維修理論的發(fā)展及維修制度的變革航空器定時Page75Page15Page76航空器維修理論的發(fā)展及維修制度的變革航空器定時維修制度航空裝備故障率曲線浴盆曲線規(guī)律只適用于構造比較簡單的產品以及現代復雜設備中的一些簡單機件20世紀60年代，美國聯(lián)合航空公司發(fā)現了航空機件的故障曲線有六種基本形式復雜產品沒有耗損期的這一重要規(guī)律的發(fā)現，推翻了浴盆曲線適用于一切情況的假設Page16航空器維修理論的發(fā)展及維修制度的變革航空器定時Page77Page17Page78航空器維修理論的發(fā)展及維修制度的變革航空器以可靠性為中心的維修制度當代維修理論的基本觀點各種產品、各種故障模式的發(fā)生、發(fā)展和后果是不相同的，因而要采取相適應的維修對策，以便用最少的資源消耗，確保產品使用的安全性與可靠性。MSG-3維修思想以對飛機重要功能產品可靠性特性進行分析，即以故障模式和故障影響分析為基礎，以維修的適應性、有效性和經濟性為決策準則，確定是否進行預防性維修工作，并確定工作的內容、維修級別、時機的邏輯決斷方法。Page18航空器維修理論的發(fā)展及維修制度的變革航空器以可Page79航空器維修理論的發(fā)展及維修制度的變革航空器視情維修制度根據對項目定期或連續(xù)的狀態(tài)監(jiān)測結果所實施的預防維修以狀態(tài)監(jiān)控為核心，根據航空器狀態(tài)監(jiān)控的結果確定維修間隔和維修內容狀態(tài)監(jiān)控和故障診斷是視情維修的基礎特點：著眼于航空器的具體技術狀況，一反定期維修的常規(guī)而采取定期監(jiān)測——以狀態(tài)為基礎的預防維修Page19航空器維修理論的發(fā)展及維修制度的變革航空器視情Page80航空發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術航空發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷研究對象完全組裝好的，正在工作的或準備工作的發(fā)動機（有時也包括壓氣機、渦輪等單獨的部件）發(fā)動機故障包括以下幾方面：發(fā)動機機械零件或構件的損壞；發(fā)動機系統(tǒng)或設備喪失規(guī)定的功能；發(fā)動機實際功能的衰退超過規(guī)定值Page20航空發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術航空發(fā)動機狀態(tài)Page81航空發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術航空發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷研究對象發(fā)動機故障診斷任務：簡易診斷：通過對發(fā)動機關鍵參數的監(jiān)測，依據參數是否超標，回答發(fā)動機是否出現故障精密診斷：在發(fā)現發(fā)動機的監(jiān)測參數超標的情況下，對監(jiān)測的參數進行分析和診斷，以達到故障定位、定性和定因的目的趨勢預測：通過對已知數據進行趨勢分析和時間序列分析，建立發(fā)動機時序模型，從而對未來的值進行預測Page21航空發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術航空發(fā)動機狀態(tài)Page82航空發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術航空發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷基本理論信號分析與處理理論模式識別理論故障方程法預測技術Page22航空發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術航空發(fā)動機狀態(tài)Page83航空發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術航空發(fā)動機常用的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術發(fā)動機狀態(tài)診斷發(fā)動機轉子系統(tǒng)診斷發(fā)動機磨損狀態(tài)診斷發(fā)動機孔探監(jiān)測技術Page23航空發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術航空發(fā)動機常用Page84Page24Page85航空器結構檢查與修理技術飛機結構完整性要求飛機結構分類與設計原則飛機維修指導思想早期：預防和修理相結合，且以預防為主，要求對飛機每種設備都要進行定期翻修現代：MSG思想和可靠性方法控制維修相結合，采用“定時”、“視情”、“監(jiān)控”三種維修方式Page25航空器結構檢查與修理技術飛機結構完整性要求Page86Page26Page87Page27Page88航空器結構檢查與修理技術飛機中常見的損傷偶然損傷（AccidentalDamage：AD）環(huán)境損傷（EnvironmentalDamage：ED）疲勞損傷（FatigueDamage：FD）航空器無損檢測技術航空器滲漏檢測技術Page28航空器結構檢查與修理技術飛機中常見的損傷Page89第一節(jié)故障及其分類二、故障及其分類故障定義設備在規(guī)定條件下，不能完成其規(guī)定的功能；設備在規(guī)定條件下，一個或幾個性能參數不能保持在規(guī)定的上、下限值之間；設備在規(guī)定的應力范圍內工作時，導致設備不能完成其功能的機械零件、結構件或元器件的破裂、斷裂、卡死等損壞狀態(tài)。廣義定義故障是一種不合格的狀態(tài)Page29第一節(jié)故障及其分類二、故障及其分類Page90第一節(jié)故障及其分類故障分類(1)按故障對功能的影響分類功能故障——針對某一功能喪失了某種功能；不能滿足規(guī)定的性能指標或技術參數要求潛在故障（故障征兆、故障苗頭）一種預示功能故障即將發(fā)生的可以鑒別的實際狀態(tài)或事件通過鑒別和排除潛在故障，采取各種維修手段，將不致發(fā)生功能故障Page30第一節(jié)故障及其分類故障分類Page91第一節(jié)故障及其分類2.故障分類(2)按故障后果分類安全性后果故障（危險性故障）故障會引起對使用安全性的直接不利影響來源：對使用安全性有直接不利影響的功能喪失因某種功能的喪失而導致的繼發(fā)性二次損傷預防維修或改進設計Page31第一節(jié)故障及其分類2.故障分類Page92第一節(jié)故障及其分類2.故障分類(2)按故障后果分類使用性后果故障故障對使用能力有直接的不利影響在經濟上會影響到間接經濟損失和直接的修理費用在預防維修的費用低于故障的間接經濟損失和直接修理費用之和時，才采用預防維修方式Page32第一節(jié)故障及其分類2.故障分類Page93第一節(jié)故障及其分類2.故障分類(2)按故障后果分類非使用性后果故障故障不影響系統(tǒng)的主要功能，只是使系統(tǒng)處于能工作但并非良好的狀態(tài)，如余度系統(tǒng)和非重要機件的故障只有當預防維修費用低于故障后的直接修理費用時，才進行預防維修Page33第一節(jié)故障及其分類2.故障分類Page94第一節(jié)故障及其分類2.故障分類(2)按故障后果分類隱患性后果故障（隱蔽故障）故障對安全和使用均無直接的不利影響，且對操作人員或故障觀察者又是不明顯的若不及時發(fā)現并排除，可能會導致系統(tǒng)多重故障，甚至發(fā)生安全性后果預防維修Page34第一節(jié)故障及其分類2.故障分類Page95第一節(jié)故障及其分類2.故障分類(3)按故障產生的原因及故障特征分類Page35第一節(jié)故障及其分類2.故障分類Page96第一節(jié)故障及其分類2.故障分類(3)按故障產生的原因及故障特征分類早期故障通常是由于設計、制造上的缺陷等原因而產生多在產品磨合期內基本消除，或在產品使用初期出現偶然故障（隨機故障）產品由于偶然因素引起的故障通常預防維修無效Page36第一節(jié)故障及其分類2.故障分類Page97第一節(jié)故障及其分類2.故障分類(3)按故障產生的原因及故障特征分類耗損故障由于產品老化、磨損、腐蝕、疲勞等原因引起的故障出現在產品可用壽命期的后期，故障率隨時間增長采用定期檢查和預先更換方式有效Page37第一節(jié)故障及其分類2.故障分類Page98第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用故障模式與故障機理故障過程模型臨界模型與耐久模型應力

-強度模型反應論模型最弱環(huán)模型（串聯(lián)模型）累積損傷模型故障物理應用Page38第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用故障模式Page99第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用1.故障模式與故障機理故障模式產品故障狀態(tài)的形式分類只涉及產品是如何故障的，而不管為什么故障故障模式的不定性零部件的故障模式在工程實際中并非不變，它是貯存、使用、維護等環(huán)境條件以及時間的函數，且與設計、制造、試驗等因素密切相關，還常因廠家、批量的不同而各有差異Page39第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用1.故障模式Page100第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用1.故障模式與故障機理

故障機理引起故障的物理、化學或其他過程，是故障的內因故障機理與故障模式的關系故障機理是故障的內因，故障模式是故障的現象，而環(huán)境條件則是故障的外因常見故障機理的分類蠕變或應力斷裂（S）腐蝕（C）磨損（W）沖擊斷裂（I）疲勞（F）熱（T）Page40第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用1.故障模式Page101二、故障過程模型故障的發(fā)生是由于原子、分子微觀變化的原因引起的故障過程模型分類：理化模型從固有的技術立場出發(fā)，研究故障是在什么地方，以什么形式發(fā)生的，研究故障與物性、環(huán)境和時間等因素的關系概率（統(tǒng)計）模型缺陷在空間上是怎樣分布的，故障發(fā)生的時間在概率上是怎樣分布的兩類模型之間有著內在的聯(lián)系第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用Page41二、故障過程模型故障的發(fā)生是由于原子、分子微觀Page102臨界模型當應力超越某一界限，即引起故障；能量的積蓄越過某一限度就造成破壞結構材料的拉伸斷裂耐久模型元件、材料等完全工作于安全工作區(qū)，在t=0時刻沒有損壞，只是經過一定時間后才發(fā)生故障第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用Page42臨界模型第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用Page103安全工作區(qū)和臨界狀態(tài)第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用Page43安全工作區(qū)和臨界狀態(tài)第二節(jié)故障過程模型與故障Page104第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用2.故障過程模型故障的發(fā)生是由于原子、分子微觀變化的原因引起的（1）應力-強度模型適用：當應力超過產品的耐受強度時，故障即發(fā)生。如果故障是由于外界的某種應力超過了該產品對此種應力所能承受的限度（即該產品的強度）而引起的，就可以用應力-強度模型來描述這種模型常用在飛機結構的故障分析上應力和耐受強度剛好相等的狀態(tài)即臨界狀態(tài)若掌握了應力和強度隨時間的分布，則從兩個分布的交疊部分便可以計算出產品的不可靠度Page44第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用2.故障過程Page105第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用Page45第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用Page106第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用應力-強度模型的應用——計算產品可靠度結構載荷與材料強度都是服從某一分布的統(tǒng)計量，故結構的故障也具有統(tǒng)計性質靜載荷、靜強度以及結構的幾何尺寸均能較好地服從正態(tài)分布利用應力強度模型定量地分析故障，即要計算應力與強度分布重疊區(qū)域的面積大小安全余量和應力偏差度Page46第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用應力-強Page107第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用Page47第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用Page108第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用應力-強度模型的應用——分析故障機理高可靠度狀態(tài)圖(a)L、S較小，Sm較高而Lr較低飛機機身、機翼、動力裝置的重要受力構件及冷氣瓶等設計、制造中控制質量和尺寸，使用中注意使用條件和環(huán)境條件的影響，妥善維修保養(yǎng)——控制強度的變化應力的變化，或者聽其自然，或者人工控制——保證足夠的安全余量Page48第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用應力-強Page109第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用應力-強度模型的應用——分析故障機理Lr較低，S較大而Sm較低圖(b)少部分質量差的產品出現故障采用質量控制方法，↓S高應力篩選法↑應力，有意使質量差的產品出現故障，使母體的強度分布截去一段，重疊區(qū)域↓↓，而剩下產品的可靠度↑高應力老化電子設備，篩選電子元件，驗證試驗高壓冷氣瓶等Page49第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用應力-強Page110第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用應力-強度模型的應用——分析故障機理Sm較低而Lr較高圖(c)一種極不利的情況產品質量控制較好，采用高應力篩選法或提高平均強度的方法可能費用昂貴而收效又不大解決辦法↓L，限制使用條件和環(huán)境影響Page50第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用應力-強Page111第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用（2）反應論模型產品的故障或性能退化，從微觀上看起源于原子、分子的變化適用：產品的故障是由于產品內部某種物理、化學反應的持續(xù)進行，直到它的某些參數變化超過了一定的臨界值，產品喪失規(guī)定功能或性能飛機上的導線、電纜的絕緣層和橡膠件模型特點：能夠估計參與反應的應力對反應的影響程度Page51第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用（2）反應論Page112第二節(jié)故障過程模型與故障物理應用（2）反應論模型激活能與退化反應反應速度與溫度之間的關系——阿侖尼烏斯方程Pa