大数据技术在航空发动机研发领域的应用探索

针对航空发动机研发领域内不同专业之间数据彼此孤立,相同专业的数据名称、符号、量纲不统一,无法应用大数据技术进行深层次分析的问题,通过对发动机数据进行系统有效的管理,建立了航空发动机大数据平台方案,从而挖掘数据间隐藏的规律,解决发动机复杂问题。通过系统梳理全寿命周期内发动机不同阶段、不同专业数据的现状及管理的不足,开展了航空发动机大数据平台建立的需求分析,并利用工程经验开展了数据种类分析,首次定义了航空发动机元数据的概念及组成,创新性地提出了一种多维度、多专业数据关联的命名方法,为后续科研院所及发动机承制厂商建立航空发动机大数据平台提供了数据间关联的支撑,摸索出大数据技术应用的途径,从航空发动机设计的专业角度提出了大数据平台实施方向,具有较好的工程应用价值。     

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。     

航空发动机试验数据库的构建

建设一个航空发动机试验数据库平台,将试验数据有效、集中地保存和管理.能够为航空发动机研究提供技术支持.本文从航空发动机试验数据库的设计原则、功能构建、软硬件平台构建和系统安全保障及维护等方面详细阐述了航空发动机试验数据库的构建.     

厂所间异地数据发布技术研究

本文将根据我国航空发动机行业数字化技术应用的现状,采用TCUA产品数据管理系统(PDM)来搭建支持航空发动机异地协同设计制造的协同工作平台,研究其中异地数据发布功能、EBOM异地数据发布组织结构、数据发布更改流程等支持航空发动机异地厂所间数据发布关键技术,为构建满足新一代航空发动机研制需求的数字化协同平台提供技术保障。     

航空发动机试验多系统数据融合设计

航空发动机试验在其研制过程中占比很大。在试验时,各专业系统将相关信息资源共享,协同工作。为了满足航空发 动机地面试验时多系统试验信息共享的需求,对与发动机试验相关的台架测试、台架电气、发动机控制、试验流程管理、试验数据 管理、远程监视、音视频等系统等进行了数据融合设计。该设计以试验数据管理技术和网络通讯技术为核心,针对各系统通讯协 议、格式、速率各不相同的数据流传输特点,采用Winsock、DataSocket、OPC、音视频流媒体及数据库通讯等多种数据通讯技术,实 现了发动机试验多系统数据融合统一管理。结果表明：该设计具有系统适用性强、搜集试验信息全、易于数据管理等特点,可满足 试验技术要求,已保障多种型号发动机完成试验。     

航空发动机高空模拟航空科技重点实验室

航空发动机高空模拟航空科技重点实验室于1997年1月正式运行,以中航工业燃气涡轮研究院为依托,主要从事航空发动机高空模拟试验技术研究。十五年来,重点实验室在三十多项关键试验技术上实现突破,逐渐形成了一套规范的试验程序、试验方法、数据处理方法、试验结果评定方法等,解决了三十多种机型、上百台次发动机高空模拟试验的技术难题,为我国航空发动机研制提供了高空模拟试验和测试平台。     

航空发动机振动环境谱统计归纳方法及振动试验台复现

为满足航空发动机及机载产品研制过程贴近使用环境的振动考核试验需求,需根据发动机实测振动数据给出振动考核试验所需的输入谱图。依据GJB/Z 126-99中给出的环境测量数据归纳方法,建立了发动机实测振动环境谱统计归纳方法并通过程序实现。利用发动机多架次实测试飞振动数据统计归纳得到发动机测点位置的振动实测谱。基于能量等效及信号频域特征分布一致原则,将归纳得到的实测谱转化为可用于振动台输入的振动环境谱,并在振动台上进行了振动信号的复现试验。结果表明：振动台输出信号与发动机实测振动信号频域分布特征一致,在统计频率带宽范围内振动总量最大相差5.7%,证明了转化方法是合理的,为航空发动机机载设备贴近使用环境的振动考核试验方法提供了真实的输入谱图。     

航空发动机矢量喷管控制系统试验研究

为验证航空发动机轴对称矢量喷管控制系统的阶段性研究成果,开展了配装轴对称矢量喷管的航空发动机地面整机试车验证研究工作。试验选取了几个具有代表性的航空发动机典型工作状态点进行,首次进行了在阶跃输入条件下的航空发动机整机动态性能测试,获取了航空发动机矢量喷管控制系统静态性能和动态性能的基本数据,验证了航空发动机轴对称矢量喷管控制系统的有效性,总结了该系统的油源压力和流量对控制系统性能的综合影响,具有一定的工程应用价值。     

航空燃气涡轮发动机起动性能分析

快速、可靠的起动能力是航空燃气涡轮发动机的最重要的特性之一,影响其起动的因素多而复杂,而航空燃气涡轮发动机宽广的工作范围又给起动控制系统的设计带来了困难。本文根据某型航空燃气涡轮发动机起动试验过程中的情况,通过数字仿真和试验数据,综合分析了影响起动性能的各种因素。      

基于多源数据的航空维修保障平台设计

<正>为了适应新时期机务航空维修保障的发展要求,针对多源维修数据的有效利用、统一平台标准化建设等问题,提出了一套基于多源数据的航空维修保障平台设计方法,采用大数据框架,结合已建设的各类资源,从多源数据采集、数据预处理和深层维修保障数据挖掘等方面进行了集成,最大限度地满足航空维修保障的管理和技术需求。     

航空发动机高空压力畸变试验

鉴于航空发动机高空压力畸变试验的重要性,详细介绍了试验方案,通过插板,进行了航空发动机高空压力畸变试验,获得了基于插板扰流条件下的航空发动机气动稳定性特性,并初步获取了压力畸变、高空低雷诺数、引气和功率分出等关键降稳因子对该发动机稳定性影响的数量关系.压力畸变、高空低雷诺数以及引气、功率分出因素对临界综合畸变指数影响为:高度1km至高度18km,临界综合畸变指数降低了11.11%,高度1km至高度20km,临界综合畸变指数降低了14.69%.为航空发动机高空气动稳定性提供验证平台和试验数据支持.      

航空发动机试验性能分析通用平台架构设计与实现

针对航空发动机高空台和地面台试验性能数据分析需求,借鉴国外相关试验数据验证与分析软件发展经验,以面向服务的插件框架技术为基础,提出一种航空发动机试验性能分析通用平台设计方案并进行了技术验证。该平台通过对数据服务、组态视图、性能处理和状态监视等功能进行系统集成,可进行实时在线的性能数据分析。经高空台和地面台试运行表明,该平台保持了分析工作的一致性,提高了试验效率,能及时为试验决策提供有效信息。     

基于试验数据的发动机部件串行协同仿真方法

为探究整机与部件仿真数据和测试数据的匹配性，基于MATLAB/SIMULINK、Python和通用商业CFD软件，开发了数据驱动的部件串行协同仿真技术，主要由航空发动机整机的集成仿真平台和部件串行协同仿真平台组成。其中，集成仿真平台采用模块化的方法对发动机部件建模，结合共同工作方程及边界约束条件，实现了发动机整机和部件特性的迭代模拟；发动机部件串行协同仿真平台采用自编程序结合底层求解程序，提出了重叠区域的交界面数据传递与处理方法，实现了部件间的串行仿真和边界迭代求解，完成了零维、三维仿真的耦合求解过程。以某小型涡喷发动机为研究对象，基于已有试验数据进行案例验证，计算结果最大误差不超过5%，表明集成仿真平台与串行协同仿真平台的准确性及工程应用价值。     

航空发动机性能综合评判模型

利用模糊数学的模糊聚类原理,选取适当的影响因子,建立了航空发动机性能综合评判模型,对所录取的航空发动机在多个试验工况下的试验数据进行了聚类分析。结果表明:计算结果与实际结果吻合,为航空发动机性能综合评判提供了重要依据。     

通用飞机发动机一体化试验平台的设计与应用

为测量发动机装机后的推力等性能指标,设计了一个通用飞机发动机一体化试验平台。该平台采用可调式品字布局,能有效兼容不同类型飞机推力测量试验需求。测控系统采用网络式多数据源融合测试结构,可通过多种方式同步测量多台发动机性能数据和推力数据。使用该试验平台对大型运输机发动机的装机推力进行了直接测量,结果表明:试验平台各系统工作良好,测试精度满足飞机推力测量技术要求。     

基于HHT的航空发动机气动失稳信号

针对航空发动机工作范围内存在的气动失稳现象,运用希尔伯特-黄变换(HHT)分析其信号的时变特征;通过对其处理非线性、非平稳信号分析新方法与其他时频分析方法的对比,并对HHT存在的问题进行针对性解决,使其适应航空发动机气动失稳数据分析的要求.并在Labview平台上通过数字仿真试验实现和验证了HHT方法;结果表明:此算法准确有效;通过航空发动机工程试验数据的处理过程,验证了HHT在处理此类相关问题时的可行性、适用性,同时指出其仍然存在的缺陷.     

基于数据驱动的航空发动机故障诊断与预测方法综述

航空发动机故障诊断与预测是航空发动机健康管理的重要内容,基于数据驱动的故障诊断和预测技术是航空发动机故障和预测领域广泛应用的方法。本文总结了基于数据驱动的航空发动机故障诊断与预测的主要方法及特点,展望了航空发动机故障和预测方法的未来发展方向。     

一种基于小波的发动机数据融合算法

航空发动机测试中,内部气流工况十分复杂,使用多传感器对同一截面进行测试表征一个面的气流状态,其结果往往有个别点不符合规律。为此,提出一种基于小波分析的解决方案。首先对发动机多传感器测试数据进行小波分频。然后从相似性、能量衰减等多个角度进行分析,指出高频和低频的不同特征,并提出对高频与低频部分使用不同方法进行融合的思路。最后总结出一种适用于航空发动机高空模拟试验数据使用的基于小波的数据融合算法。     

面向航空发动机的质量数据及管理体系结构的分析研究

航空发动机质量的好坏直接影响飞机飞行的可靠性,本文研究了航空发动机全寿命周期过程中产生的各种质量数据;为了有效集成和共享数据信息,以发动机的组成要素为依据,对数据信息进行分类分析,并将质量信息分为产品类、组件类、零件类;最后建立了质量数据信息系统体系结构,实现了航空发动机质量数据从采集、分类、传递到共享达到集成化的管理。     

多传感器数据融合方法在加力燃烧室试验中的应用研究

在航空发动机加力燃烧室试验中,为实现同一截面真实气流状态参数的多传感器精确测量,提出了1种多传感器数据融合方法。该方法运用格拉布斯准则剔除多传感器测量数据中的无效数据,运用方差自适应加权融合方法对有效数据进行融合计算并获取真实参数,并分别利用算术平均值方法和自适应加权融合方法对试验数据进行处理分析。结果表明:通过多传感器融合方法获取的数据均方差明显优于算术平均值方法获取的方差,具有更高的测试精度和可靠性。