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第1章 概论1

1.1 基本概念1

1.1.1 状态1

1.1.2 监控2

1.1.3 故障3

1.1.4 故障分类4

1.1.5 故障模式6

1.1.6 故障诊断7

1.1.7 维修13

1.2 状态监控与故障诊断的发展过程16

1.2.1 早期的维修思想16

1.2.2 以可靠性为中心的维修（RCM）理论基础18

1.2.3 以可靠性为中心的维修（RCM）理念20

1.2.4 RCM与MSG21

1.2.5 视情维修工作22

1.2.6 视情维修技术的分类24

1.2.7 状态监控维修（CBM）的主要优缺点25

1.2.8 状态监控维修的主要功能26

1.2.9 国外预测与健康管理相关标准27

1.2.10 航空发动机健康监控研究现状及发展趋势28

1.3 小结31

第2章 航空发动机状态信号的获取32

2.1 概述32

2.2 温度信号获取33

2.2.1 热力学定律33

2.2.2 温度的物理意义34

2.2.3 温度的来源37

2.2.4 热量的传递方式40

2.2.5 温度测量方法概述43

2.2.6 接触式温度测量44

2.2.7 气流温度的测量48

2.2.8 非接触式温度测量52

2.3 压力信号获取55

2.3.1 气流压力测量56

2.3.2 压力测量元件57

2.4 转速信号获取60

2.4.1 接触式转速表60

2.4.2 非接触式转速表61

2.4.3 机械离心式转速测量元件61

2.5 流量信号获取62

2.5.1 容积型流量计62

2.5.2 速度型流量计63

2.5.3 质量型流量计63

2.5.4 航空发动机控制系统中的流量测量元件63

2.6 油液信号获取65

2.6.1 磨损参数65

2.6.2 污染参数79

2.6.3 性能参数81

2.6.4 小结85

2.7 振动信号获取86

2.7.1 振动测量的基本原理86

2.7.2 测振系统及其分类88

2.7.3 惯性式加速度传感器89

2.7.4 速度与位移传感器92

2.7.5 位移、速度和加速度之间的转换94

2.7.6 振动传感器的选择与安装95

2.8 声波信号获取98

2.8.1 噪声诊断技术98

2.8.2 超声波诊断方法102

2.8.3 声发射诊断技术106

第3章 航空发动机状态特征信号的处理与分析110

3.1 基本概念110

3.1.1 信息、信号与数据110

3.1.2 数据处理111

3.1.3 数据分析112

3.2 信号的分类及描述113

3.2.1 信号的分类113

3.2.2 信号的描述114

3.2.3 周期信号的频谱115

3.3 信号测试的误差分析121

3.3.1 绝对误差和相对误差122

3.3.2 误差的表示方法123

3.3.3 误差的合成124

3.4 数据处理与分析常用工具124

3.4.1 直方图124

3.4.2 排列图130

3.4.3 鱼刺图132

3.4.4 散布图133

3.4.5 统计分析表135

3.4.6 控制图136

3.5 数字图像处理与分析144

3.5.1 基本概念145

3.5.2 人眼的视觉特性146

3.5.3 数字图像处理系统的组成148

3.5.4 图像的数字化149

3.5.5 数字图像的基本类型152

3.5.6 图像处理技术研究的基本内容154

3.5.7 图像特征提取与分析155

3.5.8 图像匹配与识别156

3.6 油液监控的分析技术159

3.6.1 概述159

3.6.2 油液分析数据处理的内容159

3.6.3 油液分析中的界限值160

3.6.4 油液分析的界限值制定原理和方法164

3.6.5 光谱油液分析167

3.6.6 铁谱磨粒的定量分析170

第4章 航空发动机状态的识别173

4.1 概述173

4.2 航空发动机的状态特征参数174

4.2.1 选择特征参数的原则174

4.2.2 航空发动机的主要监控特征参数175

4.3 性能参数的趋势分析方法179

4.3.1 性能参数的预处理179

4.3.2 基线模型的确立181

4.3.3 偏差值的平滑处理182

4.3.4 趋势分析183

4.4 基于人工经验的状态识别186

4.4.1 基本原理186

4.4.2 状态识别举例187

4.4.3 主要特点187

4.5 模式匹配分析法188

4.5.1 基本原理188

4.5.2 模式匹配分析法举例188

4.5.3 主要特点188

4.6 模型分析法188

4.6.1 基本原理188

4.6.2 主要特点189

4.7 油液光谱分析故障诊断方法189

4.7.1 界限值法189

4.7.2 各种方法的综合应用191

4.8 故障树分析法191

4.8.1 概述192

4.8.2 建立故障树196

4.8.3 故障树的简化198

4.8.4 故障树的定性分析203

4.8.5 故障树的定量分析209

4.9 专家系统212

4.9.1 专家系统概述212

4.9.2 专家系统定义213

4.9.3 专家系统的分类214

4.9.4 专家系统的特征215

4.9.5 专家系统的基本结构217

4.9.6 专家系统的核心内容218

4.9.7 专家系统的开发223

4.9.8 开发实例224

第5章 航空发动机常见故障模式及机理238

5.1 基本概念238

5.1.1 故障模式238

5.1.2 故障原因238

5.1.3 故障机理238

5.1.4 故障严酷度等级238

5.1.5 故障分类239

5.2 性能故障242

5.3 结构强度故障244

5.3.1 压气机部件故障分析246

5.3.2 主燃烧室部件故障分析254

5.3.3 涡轮部件故障分析255

5.3.4 加力燃烧室部件故障分析260

5.3.5 轴承260

5.3.6 转轴265

5.3.7 机匣268

5.4 附件系统故障269

5.4.1 燃油控制系统270

5.4.2 润滑系统271

5.4.3 起动点火系统276

5.4.4 传动系统279

5.4.5 供电系统282

参考文献283