航空發(fā)動機(jī)在使用中，會發(fā)生一些因其潤滑系統(tǒng)運轉(zhuǎn)部件磨損引起的故障，諸如前軸間軸承磨損、后軸間軸承磨損、滑油回油泵磨損、離心通風(fēng)器損壞、滑油消耗量大、振動大等。這些故障不但影響發(fā)動機(jī)在正常壽命期的使用，而且限制了發(fā)動機(jī)壽命的延長使用。空軍的應(yīng)用實踐證明，油液監(jiān)控技術(shù)能夠提前預(yù)報裝備磨損故障，提高可靠性和完好率；能夠降低維修成本，提高維修質(zhì)量，延長裝備及油液的使用壽命。
近年來，多臺出現(xiàn)報警信號的發(fā)動機(jī)的磨損類故障沒能預(yù)報出來，雖然這些飛機(jī)在飛行過程中發(fā)出報警信號，表明發(fā)動機(jī)滑油系統(tǒng)金屬磨屑超過規(guī)定值，但在飛行前的原子發(fā)射光譜分析數(shù)據(jù)卻沒有超標(biāo)；多臺發(fā)動機(jī)軸間隙超標(biāo)，而原子發(fā)射光譜分析數(shù)據(jù)很低，即原子發(fā)射光譜分析數(shù)據(jù)與發(fā)動機(jī)異常磨損故障的相關(guān)性差。例如，某臺發(fā)動機(jī)工作160小時，檢查滑油濾時發(fā)現(xiàn)油濾上有大量大顆粒金屬磨屑，而滑油原子發(fā)射光譜分析數(shù)據(jù)沒有超標(biāo)，經(jīng)返廠分解檢查發(fā)現(xiàn)發(fā)動機(jī)前軸承保持架損壞、內(nèi)鋼套磨損并燒蝕、滾棒剝落。
由于進(jìn)入滑油中的部分金屬磨屑被設(shè)在航空發(fā)動機(jī)油路系統(tǒng)中的磁塞和精密油濾截獲，導(dǎo)致被分析的油樣失去部分大顆粒金屬磨屑，從而失去油樣代表性。而50~200微米范圍的大顆粒金屬磨屑是由摩擦副表層疲勞剝落、劇烈的滑動磨損和剪切磨損等原因所產(chǎn)生的，最能夠直接反映出發(fā)動機(jī)異常磨損故障信息。加之原子發(fā)射光譜分析的局限性，不能直接反映大顆粒金屬磨屑的信息。因此，目前采用的單一滑油原子發(fā)射光譜檢測方法無法監(jiān)控大顆粒金屬磨屑，已經(jīng)不能滿足用多參數(shù)判斷、預(yù)測發(fā)動機(jī)異常磨損故障的要求。一旦在滑油系統(tǒng)中出現(xiàn)大顆粒金屬磨屑，將加速發(fā)動機(jī)軸承的磨損，進(jìn)而造成發(fā)動機(jī)災(zāi)難性事故。
因此，如何監(jiān)控航空發(fā)動機(jī)大顆粒金屬磨屑、及時預(yù)報異常磨損故障是亟待解決的難題。研究航空發(fā)動機(jī)滑油系統(tǒng)中的金屬磨屑的尺寸分布，并確定大顆粒金屬磨屑的成分及含量的監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)，能夠彌補發(fā)動機(jī)磨損類故障油液監(jiān)控檢測手段的不足。
金屬磨屑的監(jiān)控用于航空發(fā)動機(jī)潤滑系統(tǒng)的潤滑油。軸承等摩擦副在生產(chǎn)和使用中產(chǎn)生的切削、金屬磨屑以及外界進(jìn)入油液系統(tǒng)的砂粒等污染物，隨著零部件的運轉(zhuǎn)，懸浮于油液系統(tǒng)中不斷循環(huán)，起著研磨劑的作用。隨著發(fā)動機(jī)的工作時間與磨損狀態(tài)的不同，它們的濃度、成分、尺寸、形貌參數(shù)均發(fā)生不同的變化。因此，油液中金屬磨屑參數(shù)變化可以作為航空發(fā)動機(jī)磨損狀態(tài)的信息。通過在用油液的金屬磨屑監(jiān)控來預(yù)報航空發(fā)動機(jī)磨損狀況和失效，便于采取主動的維修措施，能夠確保裝備的可靠運行與高效地發(fā)揮裝備應(yīng)有的功能。常用的油液金屬磨屑檢測方法有原子發(fā)射光譜分析法、原子吸收光譜分析法、X射線熒光光譜分析法、鐵譜分析法、電鏡掃描-能譜分析法及自動顆粒計數(shù)法等。
