法 國(guó) 航 空

法國(guó)航空公司擁有超過14,000名員工，為全球200多家航空公司提供3000多架飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)與大修。本案例研究著重說明法航如何使用Tescia優(yōu)化其Zephyr測(cè)試臺(tái)。

在制造商指定的一定飛行時(shí)間之后，或在每四年或五年進(jìn)行一次重大維修期間進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)檢查和大修，或以航空條款進(jìn)行性能修復(fù)。法國(guó)航空公司擁有超過14,000名員工，為全球200多家航空公司提供3000多架飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)與大修。
需要進(jìn)行大修的飛機(jī)引擎在Orly和Roissy的法航工場(chǎng)花費(fèi)大約三個(gè)月。引擎拆除后，零件經(jīng)過詳細(xì)檢查、清理、更換或維修，并由專門技術(shù)團(tuán)隊(duì)在最終測(cè)試之前重新組裝整個(gè)引擎。

挑 戰(zhàn)

為了通過性能測(cè)試，飛機(jī)引擎的參數(shù)經(jīng)過嚴(yán)格檢查。 

對(duì)于振動(dòng)，會(huì)在引擎上的兩個(gè)位置檢查正確的平衡，并通過永久安裝的加速度計(jì)監(jiān)測(cè)，連續(xù)記錄振動(dòng)位移，振動(dòng)值必須保持在非常精確的容差范圍內(nèi)。 
為了在此領(lǐng)域獲得更多專業(yè)知識(shí)，法航工業(yè)向HBK尋求幫助。

實(shí)際檢查

在允許再次飛行之前，引擎必須在盡可能接近真實(shí)工作環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試，并且必須在Zephyr測(cè)試臺(tái)上通過性能測(cè)試，在那里檢查多項(xiàng)參數(shù)，包括推力、引擎上不同位置的溫度、壓力和振級(jí)。工作臺(tái)當(dāng)然會(huì)為這個(gè)關(guān)鍵階段做好準(zhǔn)備，對(duì)于振動(dòng)，將在引擎上的兩個(gè)位置檢查和調(diào)整平衡，所測(cè)量的振動(dòng)信號(hào)來自永久安裝的加速度計(jì)。這些傳感器可持續(xù)記錄飛機(jī)運(yùn)行期間的振動(dòng)位移，必須保持在非常精確的公差范圍之內(nèi)。為了進(jìn)一步研究這些振動(dòng)信號(hào)，并在此領(lǐng)域獲得更多專業(yè)知識(shí)，Zephyr Dubanc經(jīng)理Ivan Rouesné聯(lián)系了HBK。

短艙的外觀檢查

在分析客戶的需求后，HBK的業(yè)務(wù)開發(fā)經(jīng)理Philippe Potereau，提議在Zephyr工作臺(tái)上并行添加一個(gè)振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)-即最初為航空工業(yè)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)量設(shè)計(jì)的Tescia測(cè)試系統(tǒng)。一套完整的Tescia系統(tǒng)，包括HBK著名的LAN‐XI數(shù)據(jù)采集硬件和一套軟件，它既可以配置在只有一個(gè)用戶的小型生產(chǎn)環(huán)境中，也可以配置在具有多個(gè)測(cè)試和監(jiān)控席位的大型系統(tǒng)中使用，保證多個(gè)團(tuán)隊(duì)實(shí)時(shí)即時(shí)訪問數(shù)據(jù)。

從控制室內(nèi)看到的性能測(cè)試，使用Tescia軟件提供額外的數(shù)據(jù)監(jiān)視與驗(yàn)證

了解振動(dòng)特性

引擎測(cè)試團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人Ivan Rouesné表示：「法航技術(shù)人員和工程師團(tuán)隊(duì)在HBK的美國(guó)團(tuán)隊(duì)的全天候支持下迅速掌握了Tescia的使用，并分析收集到的數(shù)據(jù)。他繼續(xù)說：「當(dāng)引擎被重新組裝時(shí)，我們會(huì)檢查平衡。
「與我們?cè)贕E90-115型引擎上所做的一切相比，振動(dòng)測(cè)量可能看起來像是一個(gè)小細(xì)節(jié)。在性能測(cè)試中，投入了大量的力量，我們不放過哪怕一絲一毫不平衡的跡象并不惜代價(jià)予以消除。一次完整的測(cè)試要在兩次七小時(shí)的班次內(nèi)完成，但如果由于平衡造成的振動(dòng)位移量超出了允差，就可能必須停止一個(gè)起飛測(cè)試，即使消耗了大量燃料也在所不惜。

測(cè)試間內(nèi)的性能驗(yàn)證

「我們要求測(cè)量系統(tǒng)絕對(duì)可靠，并保證測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確，并且對(duì)引擎運(yùn)行沒有影響。我們希望在測(cè)試臺(tái)上進(jìn)行額外的—更專業(yè)和更詳細(xì)的振動(dòng)測(cè)量，我們向HBK尋求幫助并贊賞其高效的支持的和專業(yè)水準(zhǔn)。這樣能夠更好地了解這些信號(hào)，并學(xué)會(huì)如何充滿信心地處理這些信號(hào)。我們能夠遠(yuǎn)程檢查無法實(shí)際物理檢查的加速度計(jì)，以確保測(cè)量結(jié)果的可靠性。在為波音777提供動(dòng)力的GE90-115引擎上，我們持續(xù)監(jiān)測(cè)兩個(gè)以不同轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)的耦合轉(zhuǎn)子，且振動(dòng)不得超過允許的位移值。我們能夠在Tescia系統(tǒng)上輕松解讀它們的振動(dòng)特性，這為我們從復(fù)雜過程中即時(shí)提取清晰、有用的信息，例如使用跟蹤濾波器以獲得清晰可靠的信號(hào)。」
由Tescia軟件驅(qū)動(dòng)的LAN-XI數(shù)據(jù)采集前端，它的緊湊性和功能令Zephyr測(cè)試臺(tái)的使用者感到驚訝。技術(shù)團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在可以進(jìn)一步進(jìn)行分析，準(zhǔn)備性能測(cè)試，并期待在新系統(tǒng)中繼續(xù)獲得引擎專業(yè)知識(shí)，并獲得HBK的技術(shù)支持。

       解 決 方 案

將Tescia®測(cè)試系統(tǒng)，包括HBK著名的LAN‐XI數(shù)據(jù)采集硬件和專用軟件整合到Zephyr工作臺(tái)上。 

階次分析，強(qiáng)大的分析工具

Tescia系統(tǒng)執(zhí)行的階次分析是一個(gè)非常強(qiáng)大的工具，可將隨引擎轉(zhuǎn)速變化的頻譜轉(zhuǎn)換為明確和易于識(shí)別的信號(hào)：階次1，在圖表中橫軸標(biāo)記為0到5的第一條垂線。

此線的厚度隨著引擎的轉(zhuǎn)速在圖形的坐標(biāo)（y軸）從0到2400rpm上升而改變。階次1代表監(jiān)控軸的振動(dòng)能量。使用Tescia系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速測(cè)量和跟蹤濾波功能，使這種轉(zhuǎn)換變?yōu)榭赡堋?

該信號(hào)的高次諧波也顯示為垂線，這是可以理解的，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速上升第4階也在積聚能量。能量水平在圖表上以彩色顯示-從藍(lán)色表示最低水平，中間水平為紅色，黃色表示最高。圖表右側(cè)的刻度將振動(dòng)位移值(以英吋峰峰值為單位)以彩色圖顯示。
結(jié)構(gòu)的共振頻率是固定的，因此，在階次譜圖上顯示為曲線，如圖表上的14.28Hz頻率標(biāo)記在大約1300rpm。在800rpm時(shí)，該共振頻率與第一階旋轉(zhuǎn)階次耦合，造成代表它的垂線稍微加寬。正是這種耦合，導(dǎo)致振動(dòng)的能量被放大，并可由結(jié)構(gòu)發(fā)出的噪聲進(jìn)一步確認(rèn)，這個(gè)頻率下的共振因引擎轉(zhuǎn)頻的通過而激發(fā)。

這些分析除了常見的輪廓線外，還能讓法航工業(yè)更快地識(shí)別超出維修程序允許的水平的可能原因。

        結(jié) 果

?  更好地了解信號(hào)以及如何準(zhǔn)確地處理信號(hào)

?  通過遠(yuǎn)程檢查不能物理接觸到的加速度計(jì)，確保測(cè)量的一致性

?  Tescia可輕松解析兩個(gè)以不同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的耦合轉(zhuǎn)子的振動(dòng)特性，提供從復(fù)雜制程中實(shí)時(shí)提取簡(jiǎn)單、有用的信息