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摘要：航空活塞发动机运行过程中，要想保证安全性，就必须排除所有故障。所以，在飞行之前，机务人员必须要对航空活塞发动机的故障进行准确的诊断和排查，保证发动机的安全运行。基于此，本文首先简单地阐述了航空活塞发动机，然后分析了航空活塞发动机的故障，最后在前文的基础上重点探讨了航空活塞发动机故障的诊断技术和排除方法，希望能够为今后相关内容的研究起到一定的参考依据。
关键词：航空活塞发动机；故障种类；故障诊断；技术研究
一、引言
我国是一个航空大国，在世界上有着举足轻重的地位。在我国的航空领域，航空活塞发动机的使用频率比较高，随着我国通用航空领域取得了显著的发展，航空活塞发动机作为动力装置的飞机也将进一步增多，根据国际经验其数量将远远超过民航运输机群。航空活塞发动机的构造比较复杂，涉及到的零件非常多，在长时间的运行过程中不可避免地会发生一些故障问题，影响到发动机的安全运行，甚至影响到飞行的安全，对故障问题的诊断和排除非常重要。
二、航空活塞发动机的基本概述
航空活塞发动机的组成部件有很多，主要的有气缸、活塞、连杆、曲轴、气门机构、机闸等。气缸的作用是混合气进行燃烧，并将燃烧后的热能转变为机械能，发动机运行过程中，气缸的性能一定要得到保证。活塞在气缸内作直线运行，这种直线运动是往复的，它能够实现气体的能量与曲轴机械功能的相互交换。连杆用于连接活塞与曲轴，传递的是一种机械功能。曲轴的功能发挥需要依靠连杆的连接作用，用于直接带动螺旋桨、或通过减速器传递机械能以及其他附件。气门的作用是控制进气门与排气门的开启、关闭，保证实时的将混合气送入气缸和气缸内的废气排出。机闸指的是发动机的机体，其材料是高强度的铝合金或者铝镁合金。当然，航空活塞发动机除了以上机件之外，还包括5个主要系统：燃油系统、点火系统、润滑系统、冷却系统以及起动系统。各系统都发挥着各自的功能作用，以此保证发动机的正常运行。
三、航空活塞发动机的基本故障
航空活塞发动机有着自身独特的特点，在运行过程中会出现不同程度的故障问题，常见的故障有振动故障、起动故障、燃油系统故障、功率损失故障、空中慢车故障、滑油系统故障、气门卡阻故障等。
1、发动机不能起动故障
发动机不能起动故障主要有三个方面的原因造成的，一是燃油供给不足，二是气缸压缩不足，三是点火能量不足。这三个事件如果其中任何一个发生，都将导致发动机无法正常起动，因为三者之间是相互联系的。具体来看，燃油供给不足的原因可能是燃油分配器卡阻、油箱缺油或者油泵出现故障，造成气缸压缩不足的原因可能是因燃烧产生的积碳积铅导致气门开关没关严，点火能量不足的最大因素是电嘴故障。
2、发动机振动故障
相关研究显示，航空发动机故障中，振动故障最为复杂，涉及到很多方面的因素。导致发动机振动故障的原因多种多样，无论是燃油系统故障，还是点火系统故障，抑或是发动机本体以及振动测试仪故障等都有可能引发发动机出现不正常振动。另外，螺旋桨故障以及进气系统故障都有可能诱发发动机振动故障的出现。由于发动机振动故障的复杂程度很高，故障后很难进行故障诊断。
3、发动机功率不足
航空活塞发动机运行过程中，极有可能出现发动机功率不足的情况。一般而言，单一的发动机功率不足很少引发安全事故，但是如果多种因素共同发生，那么出现发动机功率不足时将会有很大可能引发不安事件。引起发动机功率不足的因素主要有三个：第一，天气原因，温度高、湿度大；第二，机场跑道，如跑道长短、机场的标高高度等；第三，发动机自身的原因，具体有气缸活塞组、及其系统以及点火系统等。
4、发动机滑油温度过高
发动机滑油温度过高也是航空活塞发动机常发的故障之一。实践证明，导致发动机滑油故障出现的原因有两个方面，一方面是滑油系统故障，另一方面是发动机本身的温度过高。其中滑油系统自身的故障又可以细分为滑油泵故障、散热器故障以及滑油量太少三种类型。发动机本身温度过高的引发原因有散热性能存在问题、过贫油燃烧。由于发动机滑油的功能作用非常大，因而预防发动机滑油温度过高十分关键。
5、燃油系统故障
燃油系统故障在航空活塞发动机中比较常见，造成燃油系统故障的原因有很多，综合分析之后主要有四个方面：燃油喷嘴故障、导管故障、分配器故障、燃油调节器故障。喷嘴故障主要表现形式有损伤和堵塞，导管故障主要表现为变形和断裂，分配器故障通常会发生堵塞和渗漏现象，燃油调节器故障的诱发因素有节气门故障以及计量元件故障。
四、航空活塞发动机故障诊断技术
航空活塞发动机故障诊断方法根据理论及其应用技术的不同主要可以分为数学模型方法、信号处理方法和故障诊断专家法。
1、数学模型方法
何为数学模型方法？数学模型方法指的是通过检测信号或者物理参数变化，与标准值对比，以此得出相应的结论，这样的方法便称为数学模型方法。数学模型法的具体形式有状态估计法、参数估计法、一致性检验法。数学模型法在诊断航空活塞发动机故障上起到了很大的作用，但是该方法最大的缺点是无法获取系统的内部模型，同时没有很强的抗干扰能力，随着现代科学技术的不断发展，该诊断方法已经逐渐被取代。
2、信号处理方法
信号处理方法指的是借助信号分析理论，挖掘信号内部的故障信息，不需要建立数学模型，具体涉及到基于小波变换的方法、基于信息融合的方法以及基于输出信号处理方法。由于信号处理方法无需建立数学模型，因而它有着非常强的适应性，应用的范围比较广，频率相较于数学模型法更高。但是，信号处理方法也存在一定的局限性，如欠缺推理的知识性、不能很好地利用被诊断系统内部的逻辑信息。
3、故障诊断专家方法
故障诊断专家方法是一种典型的人工智能方法，是现代科学技术的产物。故障诊断专家方法是指将知识引入故障诊断之后，利用一定的职能技术对故障问题进行定性和定量分析。故障诊断专家法的的出现和应用，是航空活塞发动机诊断技术的一次突破，极大地提升了故障诊断的水平。故障诊断专家方法主要包括基于专家系统的诊断方法、基于人工神经网络的诊断方法、基于故障树的诊断方法、基于案例推理的诊断方法以及基于粗糙集的诊断方法。故障诊断专家方法具有非常明显的优越性：首先，故障诊断专家方法在解决问题的时候受到外部环境因素的影响比较小；其次，故障诊断专家方法的应用受到技术人员主观因素的影响比较小；再有，故障诊断专家系统能使航空机务保障系统内的小同地区、单位和部门的各类专业技术人员的专业知识和解决问题的能力得以总结、综合、精练和发展。最后，故障诊断专家方法是多个领域众多专家的知识和经验的汇集，通力合作的问题解决方式有利于问题的解决，同时还有利于技术的推广。
五、结语
综上所述，航空活塞发动机的常见故障主要有发动机不能起动故障、发动机振动故障、发动机功率不足、发动机滑油温度过高、燃油系统故障等，这些故障的存在会对发动机乃至飞行安全造成威胁，因此必须要具体问题具体分析，针对性地选择故障诊断方法，从而促进对故障问题的解决，保證发动机的正常运行，从而减少飞行事故的发生。
参考文献：
[1]孙会敏，鲍大广. 航空活塞发动机故障诊断技术的几种方法[J]. 科技视界，2015，03：106.
[2]王英，沙云东. 航空发动机故障诊断技术综述[J]. 沈阳航空工业学院学报，2007，02：11-14.
[3]李华强，费逸伟. 航空发动机故障诊断技术及其发展[J]. 航空维修与工程，2007，05：41-42.
[4]郑波，朱新宇. 航空发动机故障诊断技术研究[J]. 航空发动机，2010，02：22-25+30.
[5]航空发动机故障诊断技术[J]. 燃气涡轮试验与研究，2016，03：2.
关键词：航空活塞发动机；故障种类；故障诊断；技术研究
一、引言
我国是一个航空大国，在世界上有着举足轻重的地位。在我国的航空领域，航空活塞发动机的使用频率比较高，随着我国通用航空领域取得了显著的发展，航空活塞发动机作为动力装置的飞机也将进一步增多，根据国际经验其数量将远远超过民航运输机群。航空活塞发动机的构造比较复杂，涉及到的零件非常多，在长时间的运行过程中不可避免地会发生一些故障问题，影响到发动机的安全运行，甚至影响到飞行的安全，对故障问题的诊断和排除非常重要。
二、航空活塞发动机的基本概述
航空活塞发动机的组成部件有很多，主要的有气缸、活塞、连杆、曲轴、气门机构、机闸等。气缸的作用是混合气进行燃烧，并将燃烧后的热能转变为机械能，发动机运行过程中，气缸的性能一定要得到保证。活塞在气缸内作直线运行，这种直线运动是往复的，它能够实现气体的能量与曲轴机械功能的相互交换。连杆用于连接活塞与曲轴，传递的是一种机械功能。曲轴的功能发挥需要依靠连杆的连接作用，用于直接带动螺旋桨、或通过减速器传递机械能以及其他附件。气门的作用是控制进气门与排气门的开启、关闭，保证实时的将混合气送入气缸和气缸内的废气排出。机闸指的是发动机的机体，其材料是高强度的铝合金或者铝镁合金。当然，航空活塞发动机除了以上机件之外，还包括5个主要系统：燃油系统、点火系统、润滑系统、冷却系统以及起动系统。各系统都发挥着各自的功能作用，以此保证发动机的正常运行。
三、航空活塞发动机的基本故障
航空活塞发动机有着自身独特的特点，在运行过程中会出现不同程度的故障问题，常见的故障有振动故障、起动故障、燃油系统故障、功率损失故障、空中慢车故障、滑油系统故障、气门卡阻故障等。
1、发动机不能起动故障
发动机不能起动故障主要有三个方面的原因造成的，一是燃油供给不足，二是气缸压缩不足，三是点火能量不足。这三个事件如果其中任何一个发生，都将导致发动机无法正常起动，因为三者之间是相互联系的。具体来看，燃油供给不足的原因可能是燃油分配器卡阻、油箱缺油或者油泵出现故障，造成气缸压缩不足的原因可能是因燃烧产生的积碳积铅导致气门开关没关严，点火能量不足的最大因素是电嘴故障。
2、发动机振动故障
相关研究显示，航空发动机故障中，振动故障最为复杂，涉及到很多方面的因素。导致发动机振动故障的原因多种多样，无论是燃油系统故障，还是点火系统故障，抑或是发动机本体以及振动测试仪故障等都有可能引发发动机出现不正常振动。另外，螺旋桨故障以及进气系统故障都有可能诱发发动机振动故障的出现。由于发动机振动故障的复杂程度很高，故障后很难进行故障诊断。
3、发动机功率不足
航空活塞发动机运行过程中，极有可能出现发动机功率不足的情况。一般而言，单一的发动机功率不足很少引发安全事故，但是如果多种因素共同发生，那么出现发动机功率不足时将会有很大可能引发不安事件。引起发动机功率不足的因素主要有三个：第一，天气原因，温度高、湿度大；第二，机场跑道，如跑道长短、机场的标高高度等；第三，发动机自身的原因，具体有气缸活塞组、及其系统以及点火系统等。
4、发动机滑油温度过高
发动机滑油温度过高也是航空活塞发动机常发的故障之一。实践证明，导致发动机滑油故障出现的原因有两个方面，一方面是滑油系统故障，另一方面是发动机本身的温度过高。其中滑油系统自身的故障又可以细分为滑油泵故障、散热器故障以及滑油量太少三种类型。发动机本身温度过高的引发原因有散热性能存在问题、过贫油燃烧。由于发动机滑油的功能作用非常大，因而预防发动机滑油温度过高十分关键。
5、燃油系统故障
燃油系统故障在航空活塞发动机中比较常见，造成燃油系统故障的原因有很多，综合分析之后主要有四个方面：燃油喷嘴故障、导管故障、分配器故障、燃油调节器故障。喷嘴故障主要表现形式有损伤和堵塞，导管故障主要表现为变形和断裂，分配器故障通常会发生堵塞和渗漏现象，燃油调节器故障的诱发因素有节气门故障以及计量元件故障。
四、航空活塞发动机故障诊断技术
航空活塞发动机故障诊断方法根据理论及其应用技术的不同主要可以分为数学模型方法、信号处理方法和故障诊断专家法。
1、数学模型方法
何为数学模型方法？数学模型方法指的是通过检测信号或者物理参数变化，与标准值对比，以此得出相应的结论，这样的方法便称为数学模型方法。数学模型法的具体形式有状态估计法、参数估计法、一致性检验法。数学模型法在诊断航空活塞发动机故障上起到了很大的作用，但是该方法最大的缺点是无法获取系统的内部模型，同时没有很强的抗干扰能力，随着现代科学技术的不断发展，该诊断方法已经逐渐被取代。
2、信号处理方法
信号处理方法指的是借助信号分析理论，挖掘信号内部的故障信息，不需要建立数学模型，具体涉及到基于小波变换的方法、基于信息融合的方法以及基于输出信号处理方法。由于信号处理方法无需建立数学模型，因而它有着非常强的适应性，应用的范围比较广，频率相较于数学模型法更高。但是，信号处理方法也存在一定的局限性，如欠缺推理的知识性、不能很好地利用被诊断系统内部的逻辑信息。
3、故障诊断专家方法
故障诊断专家方法是一种典型的人工智能方法，是现代科学技术的产物。故障诊断专家方法是指将知识引入故障诊断之后，利用一定的职能技术对故障问题进行定性和定量分析。故障诊断专家法的的出现和应用，是航空活塞发动机诊断技术的一次突破，极大地提升了故障诊断的水平。故障诊断专家方法主要包括基于专家系统的诊断方法、基于人工神经网络的诊断方法、基于故障树的诊断方法、基于案例推理的诊断方法以及基于粗糙集的诊断方法。故障诊断专家方法具有非常明显的优越性：首先，故障诊断专家方法在解决问题的时候受到外部环境因素的影响比较小；其次，故障诊断专家方法的应用受到技术人员主观因素的影响比较小；再有，故障诊断专家系统能使航空机务保障系统内的小同地区、单位和部门的各类专业技术人员的专业知识和解决问题的能力得以总结、综合、精练和发展。最后，故障诊断专家方法是多个领域众多专家的知识和经验的汇集，通力合作的问题解决方式有利于问题的解决，同时还有利于技术的推广。
五、结语
综上所述，航空活塞发动机的常见故障主要有发动机不能起动故障、发动机振动故障、发动机功率不足、发动机滑油温度过高、燃油系统故障等，这些故障的存在会对发动机乃至飞行安全造成威胁，因此必须要具体问题具体分析，针对性地选择故障诊断方法，从而促进对故障问题的解决，保證发动机的正常运行，从而减少飞行事故的发生。
参考文献：
[1]孙会敏，鲍大广. 航空活塞发动机故障诊断技术的几种方法[J]. 科技视界，2015，03：106.
[2]王英，沙云东. 航空发动机故障诊断技术综述[J]. 沈阳航空工业学院学报，2007，02：11-14.
[3]李华强，费逸伟. 航空发动机故障诊断技术及其发展[J]. 航空维修与工程，2007，05：41-42.
[4]郑波，朱新宇. 航空发动机故障诊断技术研究[J]. 航空发动机，2010，02：22-25+30.
[5]航空发动机故障诊断技术[J]. 燃气涡轮试验与研究，2016，03：2.