基于状态监测数据的航空发动机剩余寿命在线预测

针对现有基于状态监测数据的航空发动机剩余寿命预测研究未能综合考虑隐含退化建模和同步更新漂移/扩散系数的问题,提出一种基于状态监测数据的航空发动机剩余寿命在线预测方法。首先,基于非线性Wiener过程构建带比例关系的航空发动机隐含退化模型;其次,基于多台同类发动机的历史状态监测数据,对退化模型参数进行离线估计;然后,基于目标发动机的实时状态检测数据,利用贝叶斯原理同步更新退化模型漂移/扩散系数;最后,推导出航空发动机的剩余寿命概率密度函数。结合实例分析,验证了本文所提方法较传统方法具有更高的预测准确性与精度,具备潜在工程应用前景。     

基于动态失效率模型的可靠性实时预测

针对失效率函数可变的非线性动态系统,基于系统状态建立参数未知的动态失效率模型。将历史状态和Nelson-Aalen估计的失效率数据作为训练样本,利用具有快速且精确学习能力的径向基网络逼近动态失效率函数。针对系统的非线性,通过粒子滤波方法对运行中的状态进行在线估计,并由此确定随状态改变的系统失效率,从而对可靠性进行实时评估与预测。通过对带有疲劳裂纹增长的机械系统进行仿真,充分验证了这种可靠性预测方法的可行性和有效性。     

基于数据融合的航空发动机可靠性评估模型(英文)

航空发动机运行过程中广泛存在着其他类型的数据,采用数据融合方法可以充分利用多源数据获取可靠性信息。考虑到航空发动机性能衰退性故障和突发故障同时存在,表现为竞争风险的形式,这种多故障模式也会对可靠性评估结果产生影响。在竞争风险的框架前提下,提出一种基于数据融合的航空发动机可靠性评估模型。该模型相对于只利用故障数据进行的可靠性评估,具有更好的可操作性;相对于只考虑一种故障模式进行的可靠性评估,更加符合航空发动机实际,评估结果也更加准确。通过算例验证了提出方法的有效性。     

基于二元相关的器件级可靠性建模与剩余寿命预测研究

器件作为部件及设备的主要组成部分,其可靠性及健康状态对设备功能完好性及任务可靠性具有重大影响。本文针对复杂应力条件下单一性能退化的可靠性建模不能全面地评估器件的状态和退化,提出基于Copula函数的二元性能退化联合建模的流程和方法,将联合建模分解为边缘退化模型选择与确定和性能参数之间关联性的构建两部分。同时,基于卡尔曼滤波方法,提出二元性能退化的剩余寿命预测方法,并利用芯片试验数据进行验证,应用于基于两焊点退化的芯片可靠性建模和剩余寿命预测。     

面向客机总体设计的涡扇发动机分析模型

建立一种用于估算涡扇发动机特性的工程分析模型，该模型以涡喷发动机推力估算模型与涡扇发动机效率分析方法为基础，引入高涵道比涡扇发动机的循环分析方法进行修正。利用该模型可以获取涡扇发动机的推力和油耗特性，进而考察总体循环参数对发动机性能的影响。通过与文献验证数据对比，判定了分析模型的精度。该模型只需要输入少量参数就可以快速完成计算过程，适合于飞机总体设计阶段，可以评估涡扇发动机参数对飞机性能的影响。     

民航发动机视情维修决策方法

为了提供可行的民航发动机视情维修决策方法,首先介绍了民航发动机视情维修决策理论。基于可靠性和状态数据建立了比例强度模型,根据该模型实现了发动机最优预防维修间隔决策和拆换决策,并通过收集发动机运行役龄和状态数据,实现了发动机在翼时间预测。最后以某航空公司CF6—80C2型号的发动机机队为应用实例,研究发现完备的发动机运营数据是准确决策的关键。研究结果表明,这些视情维修决策方法有助于更好地控制发动机维修活动和在翼时间,从而减少风险和维修成本。     

基于关键性能参数退化的伺服系统贮存寿命评估

由于现代装备长寿命、高可靠的特点,较短时间内很难获得足够的失效数据,使得基于失效数据的寿命评估方法难以应用。相对于失效数据来说,产品的性能退化数据包含了更多的信息,而且通过产品的性能退化数据进行可靠性和寿命评估可以更加节约试验时间和费用,因此基于性能退化数据的寿命分析是解决长寿命、高可靠产品寿命评估问题的有效途径之一。本文以某型伺服系统为对象,根据自然贮存和加速贮存试验数据建立关键性能参数的退化模型,利用退化模型求解失效概率分布函数或贮存可靠度函数,进而得到基于关键性能参数的贮存寿命评估结果,最终实现对伺服系统贮存寿命的综合评估。     

民用涡扇发动机慢车状态对发动机性能的影响

慢车是指发动机能够保持稳定工作的最小转速状态。慢车状态是涡扇发动机的一个重要工作状态，主要用于发动机起动后暖机、飞机在地面滑行、最后进近和着陆阶段。目前民航客机飞行过程中，大量地涉及到涡扇发动机慢车状态的使用，已经不仅仅局限于慢车状态的推力性能和经济性，更多的是与发动机的稳定性、可靠性功D速性和飞机有关系统的工作密切相关。因此，进一步讨论涡扇发动机的慢车状态对发动机性能的影响是十分必要的。1、慢车状态的燃烧稳定性当发动机处于慢车状态时，压气机的增压能力较弱，进火燃烧室的温度和压力较低，使得燃烧区…     

基于BP神经网络的民航飞行安全风险评估

随着民用航空的发展,民航飞行安全受到更广泛的关注,进行飞行安全风险评估对于提高飞行安全水平有着重要意义。为了评估飞机飞行所面临的风险,在民航飞行事故鱼骨图的基础上,利用层次分析法建立了民航飞行安全风险评估指标体系,进而确定各因素间的权重。以权重数据作为输入,利用BP神经网络对权重数据进行分析,建立了基于BP神经网络的民航飞行安全风险评估模型,采用四级评估体系对输出结果进行评估。通过算例仿真验证了该模型在民航飞行安全风险评估中的有效性。     

航空发动机简化实时模型仿真研究

在航空发动机数控系统研制中,由于缺乏详细的发动机部件特性数据,建立精确的航空发动机部件级模型非常困难。本文根据某型发动机地面试车稳态数据和动态数据,建立了航空发动机简化数学模型。稳态模型采用插值算法,动态模型采用动态系数法。所建立的模型框架灵活,算法简单,具有实时性。开展了发动机从起动到最大状态的稳态仿真和动态仿真,结果表明模型的稳态误差小于1％,较好地满足了发动机数控系统早期半物理仿真的需求。     

航空发动机主轴承使用状态寿命预测模型(英文)

航空发动机主轴承寿命的实际可靠预测对于发动机的安全运行至关重要。使用状态寿命(即状态良好、初始损伤、故障发展和即将失效4个寿命阶段)描述航空发动机主轴承的使用寿命,并提出了一种基于支持向量机和模糊逻辑推理的主轴承状态寿命分析模型。首先,讨论了理论计算模型,采用轴承疲劳累积损伤模型,利用修正的Lundberg-Palmgren模型,结合飞参记录数据计算主轴承装机以来的累积寿命消耗,确定状态寿命的理论值。然后,详细阐述了状态寿命评估模型,该方法通过选取轴承振动的时域、频域统计量作为特征矢量,利用支持向量机作为辨识算法进行滚动轴承状态寿命的智能评估。最后,基于模糊逻辑推理融合主轴承状态寿命的理论计算模型和状态寿命评估模型得到主轴承状态寿命模型。采用滚动轴承的全寿命试验验证模型的有效性和可行性。     

面向飞行训练模拟器的航空发动机建模研究

建立精确的民航发动机性能模型有利于高逼真度的飞行仿真。基于Matlab/Simulink平台,依照CCAR-60对发动机的建模要求,分别建立了针对CFM-56发动机的推力、低压/高压转子转速、排气温度等模型。提出推力等级预设法,通过预设6个典型推力等级,更贴合民航飞行的实际情况,在保证动态性能的同时提高了模型的逼真度。最后,运用飞机着陆的真实环境和操纵数据对模型进行了验证,效果良好。     

轴对称结构的模态振型描述和模型确认

利用轴对称结构模态振型的Zernike矩能够有效区分重根模态的特点,提出了一种基于Zernike矩函数的相关性分析方法以及基于Zernike矩函数灵敏度的模型修正方法。以某航空发动机压气机轮盘为例,采用轴对称结构的模态振型Zernike特征矩,通过模态测试数据与有限元模型预测结果的相关性分析,克服重根模态对相关性分析的影响,准确地匹配模态对;同时采用基于Zernike矩函数的振动模态对于设计参数的灵敏度,修正有限元的模型修正,使压气机的设计模型的动力特性预测与实际结构的测试相一致,验证了该方法的可行性与优越性。     

基于随机维纳过程的结构损伤寿命预测与可靠性评估方法

提出了一种基于随机维纳过程的结构损伤寿命预测与可靠性评估方法。首先,利用随机维纳过程对产品进行性能退化建模与寿命预测模型建立;其次,利用性能退化试验数据,通过参数无偏估计方法结合最小二乘原理计算得出模型参数的估计;然后利用建立的模型对产品进行寿命预测与可靠性评估;最终以某齿轮为实例,验证了所提出的方法的适用性和有效性。     

可靠性及可靠性灵敏度分析的改进点估计方法

针对低维高度非线性问题，提出了一种可靠 性及可靠性灵敏度分析的改进的点估计方法。基本思想是首先由空间分割来降低局部子空间 中功能函数的非线性程度，然后用低精度的稀疏网格积分探索子空间中功能函数的概率响应 特性，最后组合子空间中的信息来得到所需的可靠性及其灵敏度分析结果。方法的优点 是适用于低维高度非线性功能函数的失效概率和可靠性灵敏度分析，由于无需求解功能函数 的梯度函数，因此适用于复杂的隐式功能函数。另外，由于方法利用少量均匀抽样来估计对 失效概率贡献最大的点，并依据其进行子空间的划分，从而使得子空间的划分更有利于提高 可靠性及可靠性灵敏度分析的效率。用算例对所提方法进行了验证，结果表明：在低维高度 非线性条件下，所提算法的精度和效率比类似的三点估计、直接稀疏网格积分方法有明显优 势。     

基于试车数据的发动机神经网络模型

利用人工神经网络对某型航空发动机在全飞行包线内的稳态、动态特性(非加力状态)进行建模,网络的训练样本来自该发动机在高空试车台的试车数据。模型的输入量包括燃油流量、喷口面积、高度及马赫数,输出量则包括高、低压转子的转速及各截面的温度和压力。计算表明,当具有足够的训练样本时,神经网络模型不仅在整个飞行包线内具有较高的稳态、动态精度,而且具有较好的实时性。     

大型导弹车工作模态识别研究及应用

针对大型导弹车在运输状态下的动态特性识别问题,设计制作了能够反映大型导弹车主要动力学特征的简化模型,使用最小二乘复指数法（LSCE）对简化模型进行了动态特性识别,对识别结果进行了分析和评估,并将最小二乘复指数法应用到真实大型导弹车运输状态的模态识别中。可为大型导弹车运输状态下的动力学特性分析提供参考。     

直升机切换LPV鲁棒跟踪控制

针对直升机跟踪控制问题,提出了一种基于模态依赖平均驻留时间(Mode-dependent average dwell time,MDADT)切换信号的线性变参数(Linear variable parameter,LPV)控制方法。在直升机全飞行包线内选取可以表征直升机飞行特性的状态作为增益调度变量,利用"小扰动"假设将全量方程进行线性化处理并对其配平求解,将复杂的非线性模型转化为可以计算求解的线性模型。采用雅可比线性化方法在非线性模型平衡点处进行线性化处理,使用数据拟合的方法在理论上建立与非线性模型动态接近的LPV模型。对时变参数进行区间划分,结合参数依赖的多Lyapunov函数和MDADT方法,给出了保证切换LPV系统全局一致指数稳定的充分条件。考虑时变参数的渐变特性,以及由于测量误差和参数飘移等因素而造成的控制器增益变化,得到了在MDADT切换信号限制下的切换律。仿真结果表明所设计的控制律能有效动态跟踪直升机前飞的不同状态量,验证了所建模型和控制算法的有效性和可行性。     

惩罚函数法在发动机性能计算中的应用

按照涡喷发动机工作时遵守的气动热力学定律，建立了发动机的稳定数学模型，并针对双轴涡轮发动机性能计算的非线性数学模型，利用优化和最优控制理论中的惩罚函数法，对发动机性能进行了基于约束的最优求解程序设计，利用程序对某型发动机的稳定飞行特性进行了计算，计算结果表明，使用惩罚函数法求出的特性曲线变化规律正确，发动机平衡方程的解的精度更高，在此基础上得出的发动机飞行特性也更准确。另外惩罚函数法对初值的要求很低，迭代运算不易发散。     

2D-C/SiC复合材料螺栓连接结构可靠性分析

耐高温C/SiC陶瓷基复合材料因加工制造的复杂工艺,其性能参数存在明显的分散性。为了提高复合材料螺栓连接结构的可靠性建模精度,采用渐进损伤分析方法进行强度分析,采用不含交叉项二次响应面函数进行可靠性分析。采用改进的Hashin失效准则与Ye分层失效准则进行渐进损伤分析,分别对结构纤维与基体采用不同的刚度损伤模型,通过有限元仿真获得螺栓连接结构的拉伸极限承载能力,与试验值之间相对误差较小。将2D-C/SiC复合材料的刚度性能参数与强度参数作为随机变量,采用响应面法拟合结构功能函数,通过分析得到结构在拉伸载荷下的失效概率函数,并分析了各材料力学性能参数的灵敏度,发现面内剪切强度对结构可靠性影响较大。