基于神经网络算法的液体火箭发动机实时故障检测方法研究

以某液体火箭发动机为研究对象,将实时故障检测作为中心,分析了神经网络算法的特点及其实现步骤,利用Lab Windows/CVI与MATLAB混合编程的原理,实现和改进了基于神经网络的发动机实时故障检测方法,并用多次试车数据进行了检验.试车数据验证结果表明,该方法能及时、准确、有效地检测发动机稳态过程的故障.研究结果对发展未来液体火箭发动机的箭载故障检测系统具有重要的参考价值.     

基于人工免疫的液体火箭发动机故障检测方法研究

为有效提高液体火箭发动机故障检测过程中的及时性、实时性及准确性,基于人工免疫系统中的阴性选择原理研究建立了液体火箭发动机故障检测的阴性选择算法与免疫实值算法,实现了液体火箭发动机稳态工作过程中的故障检测与报警。基于某大型泵压式液体火箭发动机实际试车数据的验证结果表明,研究建立的人工免疫故障检测方法能对发动机稳态工作阶段进行有效准确的故障检测与报警,相对以往传统的检测算法在故障检测时间上有了一定的缩短,对研究基于人工免疫的液体火箭发动机的故障检测与诊断系统提供了依据。     

液体火箭发动机地面试车实时故障检测算法

为了实时有效地检测液体火箭发动机地面试车中的故障,提出了改进自适应阈值算法(IATA)。讨论了自适应阈值算法(ATA)的原理,研究了其改进方法,提高了算法对故障的敏感性和对新试车数据的适用性。通过大量历史试车数据和实际热试车对IATA算法实时性和有效性的验证表明,IATA算法不仅能够及时地检测到异常试车的故障,同时,对正常试车也没有误报警,简洁有效,计算量小,检测速度快。因此,IATA算法适用于液体火箭发动机地面试车的实时故障检测。     

贝叶斯分类器在液体火箭发动机故障诊断中的应用

研究数据挖掘技术在火箭发动机故障诊断中的应用,利用两种典型的贝叶斯分类器——朴素贝叶斯分类器和TAN分类器对液体火箭发动机故障进行分类,对某型号液体火箭发动机的试车数据和仿真数据进行了故障诊断,结果和实际试车情况相符,从而验证了贝叶斯分类器可以应用于液体火箭发动机故障诊断。     

液体火箭发动机健康监控技术研究现状

液体火箭发动机健康监控技术是改进和提高运载火箭、航天器可靠性与安全性的核心技术之一,对其进行研究具有重要的学术价值和工程应用价值。液体火箭发动机健康监控技术的研究主要包括液体火箭发动机故障检测与诊断理论方法、液体火箭发动机健康监控系统两方面。该文介绍了基于模型驱动的方法、基于数据驱动的方法和基于人工智能的方法,阐明了液体火箭发动机故障检测与诊断理论方法的研究现状,通过对美国液体火箭发动机典型健康监控系统的介绍,阐明了液体火箭发动机健康监控系统研究的若干进展及现状,并对液体火箭推进系统健康监控技术的演变趋势作了简要评述。     

火箭发动机涡轮泵故障检测及预测算法研究

涡轮泵作为液体火箭发动机的核心部件,恶劣的工作环境和极高的转速使其易发生组件断裂、烧蚀等问题。为了对液体火箭发动机的涡轮泵进行健康管理,提出针对某型液体火箭发动机涡轮泵的数据驱动故障检测、故障预测及健康状态评估方法。在某型液体火箭发动机试车数据集上,通过对涡轮泵轴、径、切向振动数据进行对应的时域、频域特征处理后,送入训练好的ResNet网络、自主设计的图像特征识别算法以及退化模式线性回归模型,分别实现了对该型液体火箭发动机涡轮泵的故障检测、预测及健康状态评估,具有较高的准确性。     

液体火箭发动机地面试车过程的实时故障检测方法研究

为解决液体火箭发动机地面试车过程中故障检测的及时性、实时性、可靠性和稳健性等关键问题,研究建立了稳态和启动工作过程实时故障检测与报警的自适应相关算法和包络线算法,并进行了大量试车数据的验证和地面试车的实时考核。结果表明,算法能对发动机启动和稳态工作过程中的故障及时准确地检测,并在地面试车的实时和强干扰环境下具有良好的可靠性和稳健性。研究结果对研制工程实用的我国运载火箭健康监控系统具有重要的理论和应用价值。     

基于相似匹配的液体火箭发动机故障模式挖掘

将时间序列相似性匹配方法引入到液体火箭发动机故障模式挖掘中。针对发动机试车数据的特点,提出了一种基于序变换的时间序列相似匹配算法。该算法具有对时间序列幅值和持续时间不敏感、抗噪声能力强等优点。对某型液体火箭发动机故障数据的相似匹配实验表明：该算法能够为液体火箭发动机的故障检测和诊断提供较好的技术支持。     

液体火箭发动机地面试车实时故障检测参数的选取

合理有效的参数选择是液体火箭发动机地面试车实时故障检测系统的一个核心而基础的研究问题.本文首先进行了检测系统采集参数的需求分析;之后将液体火箭发动机测量参数作为方案层,各测量参数对发动机故障的敏感性、参数稳定性和参数相关性等作为准则层,测量参数对实时故障检测的有效性作为目标层,建立了液体火箭发动机参数选择层次结构模型;最后利用模糊层次分析法确定了某型LRE地面试车的实时故障检测参数.通过历史试车数据对参数选择的效果分析表明:所确定的检测参数能够全面表征LRE的运行状态,具有较强的故障表征能力和故障敏感性.从而,为科学合理的选择发动机地面试车实时故障检测参数提供了根据,解决了一直以来依靠定性方法确定发动机检测参数的问题.     

液体火箭发动机基于ATA算法的实时故障检测与报警系统实现

以平台液体火箭发动机为研究对象,改进和完善了用于发动机实时故障检测的自适应阈值门限算法（ATA算法）,提高了算法检测的适用性。然后,从健康监控系统的功能和要求出发,基于LabWindows／CVI实现了发动机地面试车的实时故障检测与报警系统。结合实际试车数据的检测结果表明,系统不仅能够及时地对异常试车数据进行检测报警,同时,对正常试车数据也没有误报警。     

低温热敏电阻温度计校准装置不确定度的评定

根据测量不确定度的评定方法,分析和计算低温热敏电阻温度计校准装置的测量不确定度。通过校准结果的不确定度评定,掌握校准装置的计量性能及误差来源,为国防计量标准的建立、实行与考核提供不确定度评定的依据。     

瞬态时域数据合成冲击响应谱算法研究

某液体火箭发动机的部件采用振动台进行模拟冲击环境试验,冲击控制谱的冲击时域波形由软件采用基本波形合成,基本波形有正弦波、合成小波、Chirp波形,而国内常用正弦波合成冲击谱进行冲击环境试验。给出了瞬态冲击数据合成法的算法过程,提取某液体火箭发动机试车过程中的冲击时域数据来合成冲击控制谱的冲击时域波形,计算结果表明算法有效,所合成的冲击时域数据能够满足冲击响应谱的精度要求。     

热敏电阻元件低温校准方法研究

介绍了热敏电阻元件低温校准系统的校准原理及校准关键技术,以MF5602型和MF5604型负温度系数热敏电阻元件为例,对校准系统和关键技术、校准方程以及数据拟合方法进行了研究,提出了火箭发动机用热敏电阻元件在低温环境下的校准方法.     

Supercomputer modeling of hydrogen combustion in rocket engines

Hydrogen being an ecological fuel is very attractive now for rocket engines designers. However, peculiarities of hydrogen combustion kinetics, the presence of zones of inverse dependence of reaction rate on pressure, etc. prevents from using hydrogen engines in all stages not being supported by other types of engines, which often brings the ecological gains back to zero from using hydrogen. Computer aided design of new effective and clean hydrogen engines needs mathematical tools for supercomputer modeling of hydrogen–oxygen components mixing and combustion in rocket engines.The paper presents the results of developing verification and validation of mathematical model making it possible to simulate unsteady processes of ignition and combustion in rocket engines.     

大型火箭发动机地面试验系统测控软件架构设计

通过对国内大型火箭发动机地面试验测控系统软件开发模式现状的分析,提出采用Rational统一过程"4+1"视图法,结合面向对象设计思想对测控系统软件进行建模,构建出一整套有针对性的面向对象测控系统软件设计模型,为解决现在大型火箭发动机地面试验测控系统软件开发普遍低效、问题反复和难维护等问题奠定良好的基础。     

中国航天主动力液体火箭发动机技术进展（英文）

Liquid propellant rocket engines for a launch vehicle are an essential aerospace technology, representing the advanced level of hi-tech in a country. In recent years, China's aerospace industry has made remarkable achievements, and liquid rocket engine technology has also been effectively developed. In this article, the development processes of China's liquid rocket engines are discussed. Then, the performance features of China's new generation liquid rocket engines as well as the flight tests of the new-generation launch vehicles are introduced. Finally, the development direction and the most recent progress of the next generation large-thrust liquid rocket engine is presented.     

液体火箭发动机实时故障检测与报警原型系统的设计与实现

实现了液体火箭发动机启动和稳态工作过程故障检测的神经网络和统计算法,以及检测结果的综合决策与报警算法,并从系统硬件、软件结构和功能等方面设计建立了液体火箭发动机工作过程的实时故障检测与报警原型系统。试车数据验证考核结果表明,故障检测与报警系统能及时和准确地对发动机稳态和启动工作过程中的故障进行检测和报警,现已成为实验室级发动机故障检测与报警的演示与验证原型系统,并对实现未来箭载发动机工作过程实时在线故障检测与报警具有重要的工程应用价值。     

大推力液体火箭发动机推力调节技术综述（英文）

Throttling of large-thrust liquid rocket engines, which can improve mission adaptability of a carrier rocket, reduce risk and facilitate rocket recovery, is a key technology for current and future space development. This paper summarizes the state of the art and trends of throttling technology for large-thrust liquid rocket engines at home and abroad. According to the working principles of propulsion for rocket engines, throttling the propellant flow rate is a major way of adjusting thrust, and regulation devices along with adjustable injectors are primary measures of throttling propellant flow rates. This paper clarifies the working principles of typical regulation devices and adjustable injectors, introduces the regulation schemes of typical large-thrust engines such as YF-100, RD-170, and SSME, and summarizes the main characteristics of current throttleable large-thrust engines. Finally, critical technologies and development trends of throttling are discussed, including combustion stability and reliable cooling of thrust chambers at low thrust levels, turbopump stability, and stable regulation and precise control in a wide range of operating conditions.