基于军用直升机机械部件失效分析
时间：2020-05-05 09:14:31 来源：达达文档网 本文已影响 人 
许国杰 张洋 黄硕
摘要：众所周知，军用直升机工作的环境比较恶劣，相关的机械部件容易产生故障，从而失效。本文从检测技术和分析结果两方面进行了探讨，希望能够帮助相关人员明确军用直升机机械部件失效的原因，从而找到应对措施。
关键词：军用直升机;机械部件;缺陷
引言：
一般而言，军用直升机的制造过程比较复杂，使用的材料种类多样，以金属、塑料和复合材料为主，而军用直升机机械部件失效贯穿于部件的全部生命周期，涉及部件的设计、加工、制造、使用以及维护等各个方面。
1.军用直升机机械部件失效的检测技术
对于军用直升机而言，存在很多关键的部件，典型的有发动机、传动轴、旋翼等，它们对于损伤格外敏感，如果在工作过程中受到冲击发生失效，那么就极易引发灾难性的事故。有鉴于此，人们对于这类机械部件的检测和监控十分严格，军用直升机机械部件失效的检测技术主要涉及一些物理参数，对这些物理参数进行解读，能够知道部件的工作状态，如果这类参数呈上升趋势，那么相关的部件很可能存在问题，目前军用直升机机械部件失效的检测技术主要有两种：
1.1油液检测技术
这里的油液指的是军用直升机的润滑部件以及液压部件产生的滑油，对这类滑油进行收集，之后采用金属屑的分析方法，对油液中的金属成分进行检测和分析，并确定不同成分的含量。需要注意的是，在检测过程中，需要注意和保持一定的时间间隔，这样可以确定金属屑的来源。与此同时，对于金属屑的形态和特征进行分析，可以确定金属的磨损情况，并结合金属部件的工作状态，可以起到很好的预测作用。这种检测技术应用十分广泛，尤其是军用直升机的发动机以及减速器，都安装了金属屑探测器，便于对滑油进行检测。如果滑油中的金属屑的含量超标，那么就会发出警报提示，这样便于地面工作人员对金属屑进行分析，判断部件的磨损程度，从而采取相应的防范手段。
1.2振动监控技术
除了油液检测技术以外，还有一种技术，它能够对军用直升机机械部件的振动频率进行监控，从而发现问题，这种技术就是振动监控技术。一般而言，振动频率与部件的完整性息息相关，如果部件出现裂痕，那么相应的振动频率会有所上升，这时候根据频率的变化，可以确定发生故障的部件位置。但是需要强调的是，军用直升机部件的形状多样，应力状态复杂，载荷范围较广，如果想要应用这一技术，需要事先对军用直升机各个机械部件的振动情况进行深入的分析，只有把握各个部件的振动特点，才能为机械部件的故障判断和失效分析提供科学和可靠的依据[1]。
通过分析上述两种技术，我们还要介绍一下健康管理系统，军用直升机应用这一系统，可以实时发送部件的状态，而地面控制中心根据汇报的状态可以对部件的剩余寿命进行诊断，并且在了解部件失效的机理之后，绘制部件性能退化的过程曲线，从而得出数据输出与物理变化的关系。
2.军用直升机机械部件失效的分析结果
简而言之，军用直升机机械部件的失效意味着部件无法完成预定的功能，常见的失效表现主要有裂痕、磨损、腐蚀以及变形。对军用直升机机械部件失效进行分析，就是要找到导致失效的具体原因，并制定应对的措施，防止失效再次发生。这需要注意的是，应对措施包括部件的设计、材料的选择、制造的过程以及后期的维护等内容，同时还需要对改进后的设备进行测试。调查显示，军用直升机机械部件的失效原因不一而足，经过统计，发现设计缺陷是失效的主要原因，占所有事故的37%，其次是环境恶劣占19%，维护不当占13%，制造缺陷占9%，材料问题占9%，使用不当占7%，意外撞击占6%。下面具体分析一下几类主要的失效原因：
2.1设计缺陷
目前，很多军用直升机机械部件失效都与设计缺陷密不可分，比如使用十字铰万向接头连接发动机和减速器，如果连接螺栓与衬套之间没有导角，那么就会导致螺栓截面承载更多的應力，从而发生断裂。
2.2加工失误
在对部件进行加工时，需要考虑温度和时间，因为军用直升机工作的环境十分恶劣，部件对于材料的缺陷异常敏感，如果表面处理的温度和时间没有控制到位，很可能导致整个材料的强度下降[2]。比如在加工轴承时，如果不慎掺入一些杂质，直升机在工作过程中整个轴承就会出现剥落，所以任何一个微小的部件都要认真加工，杜绝灾难性事故的发生。
2.3操作不当
在直升机投入使用之后，操作不当也很可能导致部件失效，尤其是执行一些特殊任务时，需要接触恶劣的环境，加上维修出现差错，就会导致机械部件发生腐蚀。比如一些军用直升机经常在海面上飞行，而由于直升机的铰链轴和固定螺帽的材料性质不同，就会发生电化学反应，从而导致直升机部件出现腐蚀。为了避免这种情况，需要对直升机暴露在外的部件进行油封处理，或者是直接采用不锈钢材料。
经过上述分析，需要重点从设计、加工和操作三方面入手，提高部件的可靠性。可以说，军用直升机机械部件失效的原因是多方面的，只有彻底分析可能存在的风险因素，并且做好预防工作，才能最大程度地避免部件失效，从而保障军用直升机正常工作。
结论：
综上所述，军用直升机机械部件的失效原因多种多样，需要格外重视，一旦发现失效，需要立刻进行失效分析，并总结经验，吸取教训，从而做好机械部件的设计和维护工作，延长机械部件的使用寿命，提高军用直升机的工作效率。
参考文献：
[1]姜义尧，胡小舟，孙凯.某型直升机中减速器飞溅润滑流场特性分析[J].航空动力学报，2018，33（12）：3032-3040.
[2]纪华东，胡雪明，刘照兴.基于飞行参数的直升机智能故障诊断系统研究[J].电子技术与软件工程，2018（23）：99-102.
作者简介：张洋，出生年月：1984年3月，男，汉，籍贯：辽宁沈阳。
黄硕，出生年月：1990.04，性别：男，民族：回，籍贯：河南南阳。
许国杰，出生年月：1977.09，性别：男，民族：汉，籍贯：河南新乡。
