航空发动机寿命延长控制综述

传统航空发动机控制系统设计,只关注发动机性能,而寿命延长控制(Life Extending Control,LEC)将发动机寿命纳入到发动机控制系统设计要求中,以期在控制系统中解决寿命问题.在总结国外相关文献的基础上,简要回顾了航空发动机寿命延长控制的研究背景和价值;详细阐述了发动机寿命延长控制实现策略及其关键技术;并对航空发动机寿命延长控制结构进行介绍,提出多级延寿控制系统结构以解决控制器冲突问题;结合国内状况,针对发动机寿命延长控制技术给出一些建议.     

涡轴发动机加速过程中的寿命延长优化控制

在涡轴发动机加速控制中,同时考虑发动机性能和寿命,优化加速控制策略,设计寿命延长控制.分析了加速过程中的气动稳定性、强度、燃烧稳定性以及功率等限制条件,采用序列二次规划法(SQP)优化算法进行加速控制中的燃油流量优化;根据燃气涡轮第1级静子冷却叶片温度最大值及其叶片型面与端壁的最大温差是影响发动机寿命的主要因素,采用两种寿命延长优化算法,一种是改变涡轮前温度的限制值,另一种是将涡轮前温度和动力涡轮转速同时作为优化目标,根据加权法进行折中.针对某涡轴发动机加载控制过程分别对两种寿命延长控制优化算法进行了仿真,结果表明两种方法均能有效降低涡轮前温度,并对动态性能影响较小,因此优化后的控制策略能有效延长发动机寿命.      

热障涂层失效行为与寿命预测研究进展

热障涂层是航空发动机热端部件的重要功能材料,其强度与寿命分析技术是热障涂层应用基础研究的重点。涂层的提前失效将使金属基体暴露在高温燃气环境中,加速材料性能的退化,严重影响飞行安全。合理的强度评判标准以及寿命预测模型可以有效减小服役过程中热障涂层失效,提高发动机可靠性。介绍了热障涂层的损伤机理、寿命分析技术的发展现状,展望了航空发动机热障涂层寿命分析技术的发展趋势。     

涡扇发动机性能退化缓解控制与推力设定

为了补偿性能退化发动机的推力损失,减轻飞行员工作负担,提高推进系统的自动化程度,开展了涡扇发动机性能退化缓解控制(EPDMC)研究。针对某型涡扇发动机部件级模型设计了具备稳态控制、加/减速过渡态控制和极限保护等功能的基准控制器;在此基础上设计了外环推力控制回路,给出1种在多参数约束下的推力设定方法,并设计了合理的切换逻辑确保内外环控制器能协调工作。MATLAB/Simulink下的仿真结果表明:该智能改进控制系统架构可以在保证发动机安全工作的前提下,通过合理地设定期望推力,最大程度地补偿推力损失,维持油门杆角度和推力的对应关系近似不变。     

基于性能非线性退化统计模型的发动机剩余寿命预测

针对航空发动机在性能退化过程中普遍存在的非线性和不确定性问题,提出一种基于非线性退化数据的统计模型和剩 余寿命预测方法。通过对发动机性能真实退化轨道的分析,采用统计回归的建模方法建立发动机退化轨道模型,利用发动机的历 史数据,通过最小二乘估计求解模型中的未知参数;根据贝叶斯准则,以发动机实时监测数据与参数的先验分布对模型中的参数 进行实时更新,以发动机性能退化量首次达到红线值作为失效依据,采用蒙特卡洛仿真的方法得到发动机剩余寿命分布,实现了 对个体发动机剩余寿命的预测;通过试验数据进行发动机剩余寿命的预测,验证了该方法的准确性。结果表明：根据发动机退化 数据结合退化模型得到的个体发动机剩余寿命实时预测值末端均方根误差为0.02588,可以辅助指导维修决策。     

航空发动机多状态寿命控制策略与仿真研究

航空发动机寿命控制是航空装备维修保障工作的重要内容，针对当前航空发动机状态寿命多、使用控制策略单一、状态寿命消耗浪费严重等问题，利用多目标决策模型，分别考虑多种状态寿命消耗约束，提出基于航空发动机多状态寿命的控制策略；在利用Simio 3D 构建发动机使用流程仿真模型的基础上，将所提寿命控制策略进行注入，验证所提策略的合理性和可行性。研究结果能够为航空装备使用单位和维修人员制定发动机寿命控制策略提供技术支持和方法参考。     

航空发动机部件性能退化容错控制

本文针对航空发动机部件性能退化问题,开展退化容错控制研究。首先,视退化为干扰,综合考虑退化的缓变特性及系统的目标跟踪要求,提出一种基于H∞鲁棒控制的部件性能退化被动容错控制设计。其次,将退化信息加入控制律设计中,并考虑信息的不准确性,提出一种基于滑模控制器的部件性能退化主动容错控制设计。对所提设计开展硬件在环试验验证,结果表明,两类设计可以较好地弥补退化引起的发动机参数变化,并具有一定的工程应用能力,其中,基于H∞鲁棒控制的容错设计保守性大,且具有较长的调节时间,而基于滑模控制器的容错设计具有更好的动态特性,但在应用过程中需重新配置控制参数。     

不确定运行环境下航空发动机部件寿命计算

针对传统航空发动机部件寿命计算方法没有考虑发动机实际运行环境的问题,提出1种基于传感器数据的部件寿命计算方法。首先构建含有涡轮叶片热机械疲劳寿命模型的仿真系统,利用Monte Carlo仿真来获取不同运行环境下叶片寿命数据,采用威布尔分布计算叶片失效概率,得到叶片等效使用寿命。结果表明:运行环境对发动机部件寿命及失效概率有重要影响,而基于传感器或机载模型数据的部件计算方法可以有效避免传统计算方法的缺陷,将发动机实际运行环境纳入到寿命计算中,为寿命延长控制、寿命管理等相关研究提供精确的部件寿命。     

涡扇发动机寿命管理研究

对“大部件(单元体)寿命控制”下涡扇发动机的寿命管理进行了深入研究,构建了某型涡扇发动机项目化管理体系和方法。建立了发动机寿命管理的信息网络,明确了用户、制造厂商和翻修部门在寿命管理信息中所应承担的责任;建立了发动机/大部件／零件寿命评定程序、寿命增长原则和程序以及附加检验项目和程序;建立了喷管和附件寿命控制及管理的基本方法。工程实践表明．建立的管理方法及程序科学合理、工程适用。     

基于随机Wiener过程的航空发动机剩余寿命预测

针对目前剩余寿命(RL)预测方法没有综合考虑发动机个体性能退化的差异性和多阶段性的问题,提出了基于多阶段性能退化模型预测航空发动机剩余寿命的方法。首先,该方法采用多阶段Wiener过程对航空发动机进行退化建模,并假设退化模型参数服从随机分布来描述发动机个体的差异性。然后,根据历史性能退化数据与历史失效时间数据,利用期望最大化算法对模型参数的先验分布进行估计。当获得单台发动机的实时退化数据后,使用Bayesian方法对模型参数进行更新,从而实时更新航空发动机的RL分布,最终实现对单台航空发动机的RL预测。实验结果表明,该方法预测精度较高,能为航空发动机维修计划的制定提供依据。     

卫星飞轮产品长寿命地面验证与评估

目前我国的长寿命卫星大都采用三轴稳定控制系统,飞轮作为控制系统的重要执行部件得到了广泛的应用,根据我国所发射的卫星在轨运行情况的统计,目前飞轮产品的寿命最长达到了8年,目前我国卫星的发展对飞轮产品提出了10年以上的寿命要求,为此本文将对飞轮产品长寿命地面试验与评估问题进行有益的探讨。     

可承受性——控制寿命周期费用的革命

寿命周期费用是制约武器装备发展的关键因素,本文就如何采取积极有效措施控制寿命周期费用提出了"可承受性"思想,并对可承受性的度量,实现方法进行了详细的探讨,对我军充分利用有限的国防资源实现最大的综合效能具有一定的借鉴意义.     

机载设备寿命指标的确定与研究

探讨了飞机机载设备寿命的概念与内涵,机载设备寿命指标确定的原则和方法,试验、验证与评估的方法,机载设备寿命指标存在的主要问题与改进建议,以及寿命指标管理与控制的建议。     

基于修改加速控制规律的航空发动机寿命延长控制

针对发动机加速过程,以涡轮导向叶片热机械疲劳寿命为例,通过在原加速控制规律后半段增加转子加速度限制,综合考虑加速性能与寿命延长指标,利用遗传算法对加速规律进行优化.仿真结果表明修改后的加速控制规律能够明显地延长涡轮导向叶片的寿命,而发动机加速过程上升时间基本保持不变.      

基于单元体的军用航空发动机寿命控制和管理

结合我国航空发动机可靠性和寿命管理的现状,借鉴西方经验,依托国内研究成果,阐述了单元体发动机寿命控制与管理的基本要素、程序和方法,重点就关键件安全寿命、单元体翻修寿命和最低放行寿命等寿命控制的核心问题进行了分析。指出对于采用单元体设计的发动机的寿命控制和管理的核心是从全寿命角度对发动机的工程应用进程进行控制和管理,以工程可行的方法保证发动机安全、经济的使用,及按标准化的程序执行合同,使与发动机及其附件、地面维修和使用支持有关的承包商在设计、研制、技术批准、制造和大修过程中能以管理有序的方式与用户进行配合,以取得可靠性、安全性、经济性和性能的最佳折衷。     

Life sciences

Space life sciences research activities are reviewed for the year. Highlights of animal studies were the first long-term flight of an animal enclosure module and an avian development facility on STS-108. Plant research efforts focused on a biomass production system for eventual use on the International Space Station (ISS), the PESTO experiment on ISS, and screening of several salad crop varieties for potential use in space. Health-related studies included the Martian Radiation Environment Experiment (MARIE) on the Mars Odyssey mission, presentation of results from NASA's Biomolecular Physics and Chemistry Program, and research related to human liver cell function in space through an agreement with StelSys. In industry and academia, a memorandum of understanding was signed between NASA and the biotechnology industry to enhance communication between NASA and the industry, expand commercial biotechnology space research and development, and expand formal and informal education of industry and the public regarding biotechnology and space research. NASA selected Purdue University to lead an NSCORT for advanced life support research to develop technologies to enable long-duration planetary mission and sustain human space colonies.     

职场

裁员专家刘劲飞是名副其实的职场判官,每天固定的工作内容,便是受雇于国内外五百强公司,以砍瓜切菜的方式彪悍裁员。数以万计的职场兄弟姐妹,经他手被裁后,迎来了深不见底的悠长假期。虽然人在职场飘,难免会被裁,其中也有屡裁屡战的励志角色,但总的来说,在今时今日,被裁当真伤不起,高管被裁容易变身失能老人;中层被裁难寻优质东家;白领被裁蜕变为草根蚁族……作为裁员专家,刘劲飞见多了职场上形形色色的毛病,太明白     

Life sciences

Space life sciences research activities are reviewed for 2003. Many life sciences experiments were lost with the tragic loss of STS-107. Life sciences experiments continue to fly as small payloads to the International Space Station (ISS) via the Russian Progress vehicle. Health-related studies continue with the Martian Radiation Environment Experiment (MARIE) aboard the Odyssey spacecraft, collecting data on the radiation environment in Mars orbit. NASA Ames increased nanotechnology research in all areas, including fundamental biology, bioastronautics, life support systems, and homeland security. Plant research efforts continued at NASA Kennedy, testing candidate crops for ISS. Research included plant growth studies at different light intensities, varying carbon dioxide concentrations, and different growth media. Education and outreach efforts included development of a NASA/USDA program called Space Agriculture in the Classroom. Canada sponsored a project called Tomatosphere, with classrooms across North America exposing seeds to simulated Mars environment for growth studies. NASA's Office of Biological and Physical Research released an updated strategic research plan.