航空发动机健康管理系统技术与标准发展综述

介绍了航空发动机健康管理系统技术和标准的国外发展过程及国内发展现状,总结了国外航空发动机健康管理系统技术和标准的发展趋势,分析了国内技术和标准的发展差距,并提出了我国航空发动机健康管理系统技术和标准的发展建议。     

航空发动机预测健康管理系统设计的关键技术

介绍了航空发动机预测健康管理(EPHM)系统的定义、设计目标及其功能;结合EJ200,F119等国外第4代战斗机发动机健康管理系统的技术特点,设计了航空发动机预测健康管理系统与飞机、发动机的交联方案;完成了航空发动机在线机载EPHM系统及离线EPHM系统的基本结构设计;提出了航空发动机机载预测健康管理系统应实现的技术指标;总结归纳了航空发动机预测健康管理系统设计的关键技术.      

航空发动机健康管理综述

本文在总结国内外有关文献的基础上,简要回顾了航空发动机健康管理的发展历程,表明实施发动机健康管理的价值;详细阐述了发动机健康管理的研究内容,发动机健康管理系统的功能、信息和物理层次结构;指出了开展发动机健康管理研究的关键技术;最后提出了我国实施发动机健康管理的一些建议.     

航空发动机健康管理系统的快速原型设计

针对航空发动机健康管理系统传统设计方法周期长、成本高等问题,提出了面向健康管理系统的快速原型设计方法,构建了基于虚拟仪器语言和快速原型技术的航空发动机健康管理系统快速原型仿真平台。以CompactRIO平台为核心,在实时响应最高的现场可编程门阵列(FPGA)环境下设计了信号接口单元,模拟发动机真实传感器值,并提供了基于Windows平台的健康管理软件实时开发环境,可以将健康管理算法快速部署下载至硬件平台。结果表明:此健康管理系统的快速原型设计方法是切实有效的,为扩展成为完全的硬件在回路(HIL)仿真的平台奠定了基础,有较好的工程实用价值。     

航空发动机机载健康管理系统设计方法

为解决航空发动机机载健康管理系统正向设计流程不清晰、设计需求不明确、需求设计对应及追溯不规范的问题，在对 比国内外现有健康管理功能架构体系的基础上，结合正向设计中需求捕获、需求分析和功能分配，研究了由上到下的航空发动机 健康管理系统正向设计基本流程，开发了航空发动机健康管理正向设计流程平台，实现了机载功能架构的设计。引入基于模型的 系统工程思想，采用面向对象的工程设计思路，建立功能目标量化、功能描述、模块定义等图形化设计方法，验证了该设计方法在 硬件设计中的可用性。通过研究航空发动机机载健康管理系统设计方法并分析机载功能组成，建立了可扩展的流程平台，基于模 型设计方法建立了可用的硬件设计模型，可为航空发动机机载健康管理系统设计提供参考。     

航空燃气涡轮发动机气路故障诊断进展

航空发动机健康管理是提高当代先进航空发动机安全性、可靠性以及经济可承受性的关键技术,是实现发动机视情维 修的重要方法之一。航空发动机气路故障诊断作为健康管理系统的重要支撑技术,在先进航空发动机发展过程中具有重要的研 究价值与前景。基于航空发动机气路故障诊断50余年的发展成果,梳理了航空发动机气路故障诊断的总体实施流程,包括气路 测量参数的选择及参数预处理方法、基线值的计算及基线模型的构建方法;介绍了基于模型和数据驱动的气路故障诊断方法的基 本原理和典型成果并对不同方法的特点进行了评述;对气路故障诊断未来发展方向,包括性能预测、在线气路故障诊断、信息融合 以及过渡态气路故障诊断的基本思想和研究现状进行了分析。国内外研究表明：航空发动机气路故障诊断已经形成了以基于模 型和基于数据驱动为基础的诊断方法体系,得到了较全面且系统的发展。中国在已有研究成果的基础上,应进一步完善航空发动 机全寿命周期数据的收集与整理,建立航空发动机健康管理系统的设计体系,增强产、学、研、用等多方协作,为先进航空发动机健 康管理系统提供有力技术支撑。     

航空发动机健康管理云服务系统设计与实现

为提高航空公司的资源利用率和经营管理水平,设计了一个基于云计算的航空发动机健康管理系统。分析了航空公司对云服务系统的需求,介绍了系统的结构体系和系统开发和运行的环境。叙述了系统的功能模型和信息模型,并通过发动机健康管理一个模块——“水洗”的使用来说明系统的使用过程。     

军用大型运输机发动机维修保障特点及发展趋势

通过对多款典型军用大型运输机及其配备的发动机概况和主要特征进行分析,提出军用大型运输机发动机维修保障的3个重要特点及发展趋势:维修模式将加快向视情维修转变,发动机健康监测与管理系统成为维修保障不可或缺的基础,基层级维修保障地位作用更加重要。     

航空发动机状态监视、故障诊断研究及验证

提出了发动机状态监视、故障诊断的理论方法并搭建了该系统的软硬件平台,为建立机载发动机健康管理系统奠定了坚实的基础。首先,建立并验证了含有健康参数的发动机线性化模型,在模型的基础上设计了用于故障诊断的卡尔曼滤波器;其次,用设计好的滤波器可以准确估计出反应发动机运行状态的不可测参数;随后又用了一组卡尔曼滤波器诊断、隔离了传感器故障;最后,介绍了该部分机载系统原理样机的软硬件配置,并进行了算法平台验证,从操作和实现方式上验证了软硬件平台。该设计满足算法需求且界面人性化、易于操作。     

VAATE计划中的智能发动机概念

近几年发动机界开始关注“智能机器”。通用的、买得起的先进涡轮发动机 (ＶＡＡＴＥ)计划的一个重点领域就是智能发动机。所谓智能 ,就是不仅能感受 ,而且能思维 ,既可按预定程序操作也可根据思维去操作。此过程用一个词描述就是“学习”。通过增加“学习”能力 ,就能造出超级智能发动机。智能发动机的关键部分是发动机智能管理系统。该系统具有控制发动机性能和诊断发动机“健康”状况的能力 ,这两种能力是相关的。性能控制器优化发动机性能的能力受发动机“健康”状况的限制。状态控制器评估发动机“健康”状况的一种方法是监视性能 ,或…     

航空发动机试验数据管理系统设计

为了满足航空发动机试验的需求,实现内场、外场、露天台试验数据的统一管理,根据航空发动机试验体系的实际情况 以及大数据的理念,采用现代测控技术、通讯技术、数据管理和分析技术等先进手段,解决了多数据源数据的采集与融合、多类型 试验数据即结构化与非结构化数据的综合管理、试验数据的快速处理分析等关键技术难题,建立了1个基于以太网的航空发动机 试验数据管理系统,实现了对试验数据的集中管理、有效共享、合理使用和安全存储。该数据管理系统已保障多种型号航空发动 机完成了试验,结果表明：该系统中试验数据的45%为结构化数据、55%为非结构化数据,同时提供给发动机故障诊断系统、健康 管理系统、试验信息管理系统等多个系统,具有适用性强、安全性高、易于管理等特点,可以满足试验数据管理的技术要求。     

柴油发动机热管理系统的高度特性

基于空中和高原环境的特点,研究了柴油发动机散热器传热性能的高度特性;进一步建立了发动机热管理系统的流动和传热模型,研究了热管理系统的高度特性;给出了基于最小功耗原则的热管理系统运行参数匹配方法.在固定系统热负荷条件下的计算结果表明:随着海拔高度的增加,在空中环境下,散热器的散热性能先上升后下降,热管理系统中冷却液和润滑油温度先下降后上升,热管理系统所需的最小功耗先减小后增加;在高原环境下,散热器的散热性能随高度增加大幅下降,热管理系统中冷却液和润滑油温度大幅上升,发动机出现过热问题,为了给发动机提供足够的散热能力,热管理系统所需要的最小功耗随着海拔高度的增加而大幅增加.      

第四代战斗机动力技术特征和实现途径

介绍了第四代战斗机的典型特点和对发动机的要求，综述了第四代发动机采用高性能循环参数、高推重比技术、推力矢量技术、隐身技术、全权限数字式控制系统、健康管理系统、热管理技术、高可靠性和维修性的设计思路和典型技术特征，并研究分析了实现途径，同时指出第四代发动机的成功研制还需要依赖先进成熟的基础技术和科学的管理做支撑。总结了第四代发动机的设计特点，指出应注重综合权衡设计。     

燃气涡轮发动机的发展与制造技术

对下一代军用发动机的具体技术指标要求目前还不明确,但其基本技术目标是:推重比＞12～15;涡轮前燃气温度2000～2200 K;风扇和压气机的级数比目前发动机减少约1/2;有可能采用磁浮轴承或燃油冷却轴承而取消滑油系统,这将具有更完善的健康管理系统     

液体火箭发动机故障诊断技术综述

综述了液体火箭发动机故障模式与故障机理、故障诊断技术、故障诊断技术应用三个方面的研究进展。不同种类故障诊断方法的优缺点和应用场景各不相同,融合多种方法于一个健康管理系统,可以提升故障诊断的时间敏感性、对故障的覆盖性、对发动机工作阶段的覆盖性以及对传感器失效的鲁棒性。制约故障诊断方法在液体火箭发动机健康管理中应用的三个主要问题是：（1）故障诊断方法与对象结合不够紧密;（2）基础研究不足,故障模式和故障机理积累欠缺;（3）数据融合不足,信息量匮乏。     

航空发动机转包生产管理系统研究

分析了航空发动机转包生产对我国航空工业发展的重要意义,结合航空发动机零部件的生产特点论述了我国航空发动机转包生产的现状。以中航集团与法国透博梅卡公司转包合作为实例,分析了航空发动机生产管理方面存在的问题,并建立了发动机生产管理系统。     

航空发动机燃油热管理系统仿真及试验验证

为充分利用燃油作为热沉介质,发挥其最大效益,针对航空发动机燃油热管理系统开展了AMESim建模仿真及试验验证。结果表明,主泵出口燃油温升的仿真与试验结果误差最大为2.99℃,热回油温升的仿真与试验结果误差最大为6.81℃。发动机典型状态点下,燃油热管理系统热回油温度和喷嘴前温度的仿真与试验结果差异在5℃以内,仿真模型置信度较高。研究结果可为技术人员开展航空发动机燃油热管理系统方案设计和评估提供参考。     

基于热管理技术的航空发动机滑油系统热分析方法

为适应热管理系统技术提出的新要求,研究了航空发动机滑油系统热分析方法.应用FORTRAN程序,建立了几种不同的滑油系统热分析模型.针对典型发动机带加力转换活门、分主辅散热区和辅助燃滑油散热器处于齿轮泵回油路上的3种不同滑油系统散热方式,分别进行了滑油系统热分析,对计算结果进行了对比,分析了3种散热方式下的滑油系统温度水平,给出适合航空发动机热管理系统技术的散热方式的建议,即主辅散热区的方案能够初步满足热管理技术需求.适合热管理系统技术的滑油系统计算方法,可为采用热管理技术的发动机滑油系统热分析计算提供参考.     

航空发动机健康管理用户的诊断预测指标体系

航空发动机健康管理的顶层设计必须要满足不同健康管理用户的使用要求。简要介绍了健康管理系统的用户分类和开发流程,重点分析了面向外场使用的后勤、飞行、维修、机群管理等军方健康管理用户的要求。从健康管理诊断和预测的技术实现出发,分别分析了军方不同用户的要求与诊断、预测指标之间的映射关系,建立了相应的诊断和预测指标体系。可为军方制定满足外场使用需求的研制总要求,工业部门制定贴合用户需求的研制规范提供借鉴。     

航空发动机健康评估技术综述

健康评估技术是航空发动机健康管理的关键技术之一。详细阐述了航空发动机健康评估的研究内容,重点分析了发动机气路性能、结构以及机械系统健康评估的特点,并指出了开展航空发动机健康评估关键技术研究的重要性。