多源数据驱动下的航空装备状态鉴定通用质量特性评估方法研究

在新的试验鉴定体系下，航空装备状态鉴定通用质量特性评估不应只停留在研制阶段的试验室试验验证，还应进一步开展性能鉴定试飞试验。航空装备状态鉴定过程中存在通用质量特性评估目标不明确、数据不完整和方法不完善等三大关键问题，严重限制了航空装备通用质量特性评估有效性。因此工程中迫切需要解决以上问题，重点围绕近实战环境下通用质量特性评估指标体系构建、数据收集内容与模板研究，以及状态鉴定多渠道数据融合的通用质量特性评估方法研究等，以便有效解决状态鉴定中通用质量评估无统一方法可依的现状。     

金属封严环泄漏率预测方法

针对金属封严环设计中泄漏率估算问题，综合对密封系统宏观结构和微观表面接触变形的考量，提出一种基于数值计算的泄漏率预测方法。对密封整体结构进行计算，以计算值（接触应力、接触面积）为输入参数，以表面粗糙度为评价指标建立微观粗糙表面，使用有限元法（FEM）进行接触计算后建立泄漏通道模型，在对泄漏缝隙内流体流动特性确定后通过计算流体力学（CFD）方法计算得到泄漏率。使用密封试验台进行泄漏率试验，将计算值与试验结果相比较。研究表明:随着接触应力增加、表面粗糙度值降低以及内外腔压差增长，密封系统泄漏率逐渐减小；所提出的方法极大地摆脱了泄漏率获取对于试验仪器的依赖性，并能够较为有效地预测金属密封结构的泄漏率，对先进的金属封严环的设计和评估具有重要意义。      

航空滚动轴承振动特征的故障灵敏度分析与融合技术

针对工程中航空滚动轴承实时状态监测的需要，提出了基于标准化欧氏距离的多特征融合评估方法。首先，进行了航空滚动轴承故障模拟试验，引入了故障灵敏度的定量评价指标，对融合前后特征的故障灵敏度进行了分析；在此基础上，将所提方法与主分量分析、支持向量数据描述和支持向量分布估计方法相比较；最后，进行了轴承疲劳加速试验，将所提融合方法应用于航空滚动轴承状态监测。试验表明:相比于主分量分析、支持向量数据描述和支持向量分布估计，基于标准化欧氏距离的融合值的故障灵敏度更高；其对不同类型、不同阶段的航空滚动轴承故障更加灵敏，相比于有效值更适合作为航空滚动轴承状态监测的指标。      

舵面损伤的气动模型及故障检测研究

针对飞机舵面损伤故障检测和诊断的气动模型和飞行状态限制，提出了在线故障模式预测方法，并使用某机的故障及正常风洞数据建立了舵面损伤非线性气动模型。最后，仿真验证了该方案的气动模型独立性、飞行状态及操纵的适应性。结果表明，该方法可提高自修复飞控系统中舵面损伤故障检测算法的适用性和工程应用能力。     

电子设备故障预测与健康管理技术发展新动态

电子设备是各类航空、航天等高新技术装备必不可少的重要组成部分。与机械类设备存在明显退化状态征兆不同，电子设备退化状态无明显的外在表现，尚无有效征兆对其状态进行刻画，对其进行故障预测与健康管理存在一定的困难。针对该问题，梳理了电子设备故障预测与健康管理技术的基本概念和内涵，介绍了电子设备故障预测与健康管理技术的国内外研究现状，分析了当前复杂电子设备故障预测与健康管理技术面临的挑战和对策。在此基础上，结合未来复杂电子设备新特点及该领域最新研究进展，从基于间歇故障特征的健康状态表征、面向故障预测与健康管理的测试性设计和多源特征融合的健康状态评估等方面，提出了电子设备故障预测与健康管理技术发展的新方向。     

基于灰色理论的导弹装备故障间隔时间预测

导弹装备的故障间隔时间是其可靠性参数的重要指标,通过分析导弹装备的特点,建立了故障间隔时间预测模型.考虑到导弹装备的故障数据量有限,用一般方法准确地预测很困难,因此提出用灰色预测模型进行预测的方法,建立了GM(1,1)预测模型并用数据进行验证.验证结果表明该方法具有很好的预测精度,可用于装备故障间隔时间的预测和估算.     

基于通道校准和HMM的机载雷达健康状态评估

性能退化与间歇故障是机载雷达健康状态的重要反映。针对传统机载雷达健康评估方法缺乏整机级的监测指标、未能综合考虑性能退化和间歇故障，传统BIT电路难以监测间歇故障等工程难题，提出了基于通道校准链路，综合运用通道校准仿真技术、正态云、HMM建立起健康状态评估流程。首先，对通道误差与间歇故障进行分析，得到4类校正系数，建立误差与间歇故障注入仿真流程；然后，基于正态云，利用校正系数的样本方差来表征雷达系统的健康状态，提出统一健康模型，并给出HMM拓扑结构与参数设计方法；最后，建立起基于数据驱动的评估流程并开展应用研究。仿真实验验证了误差和间歇故障仿真流程的可行性、健康状态评估方法的有效性，可获得大于95%的评估准确率；应用案例表明所提方法可行，能解决工程上机载雷达健康状态评估的问题。     

飞机综合诊断系统综述

针对现役飞机在使用和维护过程中暴露出的问题，提出了构建综合诊断系统平台的初步设想，并重点介绍了智能机内测试（BIT）技术、ATE／ATS、故障预测和状态管理（PHM）技术、便携式辅助诊断设备（PDA）和远程维护诊断等关键技术。     

基于模型参数辨识的航空发动机风扇叶片裂纹故障诊断

为了对发动机风扇叶片裂纹故障进行精确诊断，在航空发动机故障模拟试验平台上开展了风扇叶片裂纹故障模拟试 验，对风扇转子叶片进行典型裂纹故障预置，并对风扇转子叶片产生裂纹前后的叶片典型参数进行试验测量。通过风扇转子叶片 阻尼系统及裂纹故障特征理论分析发现，裂纹叶片的模态质量和模态刚度变化会使叶片阻尼比发生明显变化。采用基于遗传算 法的模型参数辨识方法辨识风扇叶片应变响应函数，进而获取风扇叶片阻尼比。结果表明：相同叶片不同次测量试验得到的叶片 阻尼比相差0.02%；不同叶片个体差异导致的阻尼比最大相差2.9%；5#风扇叶片产生裂纹后的阻尼比减小了6.4%。可见，叶片的 阻尼比对其几何特性的变化十分敏感，且通过对风扇叶片阻尼比进行模型参数对应的遗传算法辨识能够实现风扇叶片裂纹故障 诊断。     

双基推进剂包覆层界面脱粘敲击检测系统设计

双基推进剂橡胶包覆层界面脱粘降低了推进剂工作性能，使其运行存在潜在的安全隐患。针对此问题，设计并开发了一套由信号处理组件、自动化控制组件和智能诊断组件构成的敲击检测系统，旨在通过自动化控制与智能敲击诊断技术相结合，更加全面的获取待测件的状态，提高检测的准确性和可靠性。实验结果表明，敲击检测系统可以识别橡胶包覆层脱粘缺陷，并且当敲击检测分辨率为3~10 mm时，脱粘缺陷检测准确率≥87.5%；BP神经网络隐含层神经元数设置6或7时，故障识别效果良好，K-means聚类算法对敲击检测数据故障确诊率≥90%。综上所述，敲击检测系统具有较高的检测分辨率和准确率，可以实现对双基推进剂包覆层粘接质量的客观评价。     

基于空间多特征综合推理的航迹航路关联

针对航迹分类问题,研究了基于空间多特征的综合推理在航路判读中的应用。首先根据空管系统对航路以及飞机飞行的要求,对航迹航路相关问题进行建模。然后根据已知的传感器系统输出的目标特性(位置,航向)与已知的多个航路信息分别进行相关度计算,构造基本信任函数,通过对其融合,得到目标单特征识别结果。其中,通过合理地引入复合类,实现了对目标类别的广义信任分类。建立了多特征折扣融合算法,对多特征基本信任函数进行折扣后再融合,得到目标多特征识别结果。仿真结果以及空管实际数据测试表明:该算法不仅可以实现航迹分类,同时可以有效地降低分类的错误率。     

基于实时预测轨迹修正的共轴跟踪观测方法

针对光电设备跟踪观测轨迹可预测目标，提出并实现了基于实时预测轨迹修正的新型跟踪算法。从电视观测信息中实时解算出轨迹偏差的位置分量与速度分量并修正预测轨迹，引导仪器运动。应用该方法，在被观测目标电视探测不理想时有效提高了跟踪可靠性，降低了光电跟踪设备对电视探测能力的苛刻要求。即使电视探测短时出现困难，也能保证一定精度。本文给出了实时轨迹修正跟踪方法的构成原理与试验结果，并与一般电视跟踪方法进行了对比。     

飞机防滑刹车系统试验研究

本文详细研究飞机防滑刹车系统负载(静态)试验和飞机防滑刹车系统健康诊断试验,提出飞机防滑刹车系统负载(静态)试验、飞机防滑刹车系统健康诊断试验、飞机防滑刹车系统动力、电磁效能试验和环境鉴定试验的分类方法,保证了飞机刹车系统功能、性能全面考核。     

部分可观测信息条件下装备剩余寿命预测

 针对部分可观测信息条件下退化系统的剩余寿命(RUL)预测问题,综合利用装备的历史寿命信息和性能退化信息,采用隐马尔可夫模型(HMM)对系统进行状态评估,得到系统的转移概率矩阵和观测概率矩阵;采用Bayes方法不断更新系统状态空间的条件概率分布;利用比例故障率模型(PHM)对系统进行可靠性分析,得到系统的故障率和可靠度函数,进而得到装备的剩余寿命分布。研究表明,该方法可较准确地预测装备的剩余寿命,为保障人员提供科学的维修决策依据。     

防空导弹攻击目标的红外成像特性分析

通过结合对目标的红外成像特性研究,首先阐述了在复杂背景条件下防空导弹对目标的红外成像寻的制导的组成和原理。然后详细分析了地面杂散背景的辐射和散射特征,综合分析了军用飞机被防空导弹攻击目标的红外辐射特性。在对复杂背景辐射特征和目标红外特性分析的基础上,给出了一组典型地表光谱辐射亮度曲线和太阳对地表的全波段辐射能流(辐照度)随时间的变化曲线;绘制出了红外成像导引头在整个红外波段内的探测效能曲线。分析结果对研究防空导弹红外成像导引头如何从复杂背景中将目标的典型特征信息提取出来并进行有效识别和跟踪奠定了基础。     

基于帧差和背景建模的卫星视频目标检测

传统单一的目标检测方法运用在卫星视频时不能得到理想的检测效果,特别针对一些目标纹理特征匮乏,背景变化明显的卫星视频来说适用性更差。文章提出一种结合背景模型更新的混合高斯背景建模和多帧差分的算法,通过抽取吉林一号卫星视频中某2帧的2个不同场景,对比了多帧差分法、单高斯背景建模法和本文提出的算法,较好地解决了卫星视频微小目标检测中易产生检测率低、虚警率高的问题,提高了检测的正确度、完整度和质量,在遥感卫星视频运动目标检测中具有良好的应用潜力。     

基于虚拟仪器的无人机故障诊断系统设计

介绍了一种基于虚拟仪器的无人机故障诊断系统,给出了系统的硬件及软件组成,并就故障诊断的原理及软件实现方法做了介绍。该系统可方便实现对无人机现场故障的检测和诊断,具有良好的使用性能和价值。     

基于Fuzzy数学的飞机自动停车故障诊断

飞机本身是一个复杂的系统.因此,系统及分系统的故障也是纷繁复杂的,反映在故障征兆(表象)与原因上,同一故障征兆可能是多种原因所引起的,而同一故障原因又往往产生多种故障征兆.对于故障征兆与故障原因间的复杂隶属关系,如果使用传统的经典数学模型来处理往往不能准确的解决问题.本文将模糊数学方法引入到飞机故障诊断中,建立了某型飞机自动停车故障诊断的数学模型,解决了针对一种或数种故障征兆,如何准确、快速地找到引起故障的真正原因,并且针对最大隶属度原则的缺陷,改进了该原则,此诊断方法可以按飞机系统功能分解推广到对任一分系统(如液压系统,燃料系统,冷气系统,着陆装置系统等)的故障诊断.     

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。     

X型飞参系统地面测试设备硬件设计

X型飞参记录系统主要由采集器、记录器、数字信号转换器、飞行参数记录器、检查卸载盒和辅助信息装置等组成。依据X型飞参系统的组成及特征,提出了地面测试要求,根据需求,X型飞参系统地面测试设备硬件主要由测试设备接口适配器、测试激励和被测对象信息采集部件、运算控制部件和显示器组成。实现了系统级、组件级和部件级测试,测试功能主要包括:消耗功率检查、并行数据转换测试、记录器记录及卸载功能测试、校时及设置等功能检测。