主要研究人员：左洪福、干敏梁、孙有朝、李艳军、吴振锋、赵新灿

　　成果鉴定情况：1994年12月中国航空工业总公司组织鉴定

　　1999年12月中国民航总局组织鉴定

　　成果获奖情况：2000年获中国民航总局科技进步一等奖

　　成 果 简 介 ：

　　该成果是航空工业总公司WZ、WJ结构完整性预研课题之一，95年列为民航总局重点研究课题，96年列为国家“九五”重点攻关项目。成果由DMAS智能化铁谱分析系统、光谱多元分析技术、孔探图像三维重建与测量技术、颗粒在线监测技术、发动机磨损故障综合诊断专家系统等相关部分组成，可以对发动机关键零部件的摩擦磨损、热部件烧伤和断裂等故障进行准确的监测预报和诊断定位，也可以对航空器的润滑系统、起落架及液压操纵系统的污染卡塞和零部件磨损等故障进行早期在线监测预报。

　　1、DMAS智能化铁谱分析系统

这是一套完全具有自主知识产权的摩擦磨损监测分析系统，包括全自动颗粒制谱仪、自动扫描显微镜、磨粒图像采集分析系统、磨粒图谱库、磨粒识别与铁谱分析软件。 　　全自动颗粒制谱仪有DMAS-I（旋转式）和DMAS-II（分析式）两种型号。制谱仪率先采用了将微孔滤膜与玻片相结合的方式，可同时收集铁磁与非铁磁颗粒，克服了传统铁谱仪只能收集铁磁颗粒的缺点；采用单片机控制，实现搅拌、进样、清洗等制谱过程自动化，避免了人工操作的繁琐劳动和人为误差；同时，DMAS-II首创的大角度可调高强度磁铁，可收集分析航空发动机的细小磨粒，并使谱片上磨粒的分布状况达到最佳排列效果，更适合于计算机对磨粒的分析测量和准确识别。

　　三坐标自动扫描显微镜，由微机控制，自动采样、自动聚焦，提高了采样效率，克服了人为误差。简洁明了的控制界面，使操作者几乎不需要任何特殊的训练和专门知识即可通过计算机界面完成谱片图像的采集分析工作。

　　智能化铁谱分析软件运行在Windows95/NT环境下，界面简洁友好，使用简单方便，轻松实现颗粒的图像处理、形态学测量、计算统计、识别分类、诊断分析等工作，并具有打印报表等功能。系统对磨粒的准确识别建立在磨粒形态学及其统计分布规律的基础之上，从而克服了早期铁谱技术采样随机误差和主观误差大、重复性精度低的缺点。依靠多年监测经验建立起来的分类识别标准和准确的形态学计算，系统对磨粒识别分类的准确性达到90%以上。

　　软件包中还有一个很大的包括各种磨损失效类型和多种监测对象的特征磨粒库，用于对系统和操作员进行训练，也可作为监测分析的参照标准。

　　2、光谱成份多元分析技术

　　针对航空发动机结构复杂，磨损故障诊断定位困难的特点，本成果在铁谱形态分析和光谱成份分析的基础上，应用多元相关分析和时序及灰色预测理论，通过对磨粒形态信息和滑油成份信息的相关分析，实现了磨损故障的定位和磨损趋势预测。

　　3、孔探图像三维重建与测量技术

　　发动机内部叶片的损伤对飞行安全的影响很大，如叶片断裂、掉块、烧蚀等会直接导致空中停车。孔探技术作为发动机内部故障检测的重要技术，目前还存在很多问题，如不能进行精确测量和判断损伤的具体类型。本成果运用孔探图像立体测量与重建技术，对这一问题做了很好的改善。该技术方法类似人类的视觉系统，研究了基于双目立体视觉的匹配与重建方法，以左右摄像机对物点形成的视差作为计算深度的依据，能够精确测量出裂纹长度、凹坑深度等测量数据，同时通过重建方式展现出损伤区域的原貌，为损伤类型的判别提供了更为准确和直观的测量信息。通过图象模式识别的方法，可以完成发动机内部零件损伤的自动识别和分类工作。

　　4、颗粒在线监测技术

　　本成果的颗粒在线监测技术包括一个用于液压系统污染监测的滑阀式在线监测器和一个用于对润滑系统中磨损颗粒的动态图像进行适时扫描和测量分析的三维显微视觉甄别器。

液压系统中的零、部件素有较高的配合精度，系统中存在的污染粒子常常影响这些零、部件的功能甚至造成卡死现象，从而影响系统的可靠性，在有的场合还会引发严重事故。滑阀式在线监测器主要用于飞机起落架和液压操纵系统的污染度在线监测，可以预防污染粒子导致的液压系统零部件的卡塞等故障。滑阀式在线监测器已获国家发明专利授权，适时甄别润滑系统中的磨损颗粒，可以对发动机主轴承和齿轮传动的磨损类故障进行早期监测和快速预报。三维显微视觉甄别器采用50X长距离物镜对在滑油中运动的磨粒进行适时扫描和显微放大成像，获得磨粒清晰的三维形貌，并快速完成磨粒形态学参数的测量分析。根据摩擦学理论和磨粒形态学规律，甄别器可以适时地识别疲劳剥块、球状颗粒、切削状磨粒、层状磨粒、粘着磨粒、氧化物等主要磨损失效颗粒，从而可以快速预报发动机零部件的磨损类故障。

　　5、发动机磨损故障综合诊断专家系统

　　发动机磨损故障综合诊断专家系统EFDES，收集了几乎所有磨损故障监测的专家知识，覆盖了目前最常用的磨损故障监测技术，其原始征兆信息主要来源于发动机试车或运行的性能数据、铁谱和光谱监测数据、污染颗粒计数以及油品理化分析等数据，具有与DMAS铁谱分析仪和美国贝尔德原子发射光谱仪数据自动接口的功能，目前还在开发与发动机性能监控软件如SAGE、EHM等的接口。软件运用基于规则的专家系统方法、模糊综合决策方法及基于神经网络的数据融合方法，实现了发动机磨损故障的综合诊断。EFDES系统知识库共计190余条规则，由17个知识库和10个动态库作为软件的后台数据库支承。系统知识库具有自学习能力和充分的可扩充性，可维护性及操作界面友好。

　　6、推广应用情况

　　该成果已在一些航空公司、航空发动机制造厂和研究所、航天研究院、空军后勤单位以及船舶运输领域得到了推广应用，同时，也对R.R.和PW等国际上著名的发动机公司开展了合作和技术服务，取得了显著的社会效益和经济效益。