免疫支持向量机用于航空发动机磨损故障诊断

航空发动机在使用寿命周期内会不断磨损最终出现故障,通过对发动机油液监测铁谱分析数据的挖掘可实现磨损故障的诊断。本文研究免疫算法优化的支持向量机(SVM)在航空发动机磨损故障诊断中的运用。首先,总结了支持向量机和免疫算法的运行流程和关键算法。然后,用改进的免疫算法优化支持向量机惩罚因子、松弛变量及核函数参数。某型航空发动机的油液铁谱分析数据和加入噪声数据验证结果表明,该方法可有效实现航空发动机磨损故障诊断且具有较好的鲁棒性。最后,研究了核函数、多分类决策方法、初始种群大小、亲和力计算公式、支持向量机优化方法和归一化方法对磨损故障诊断准确率的影响,得到了最佳诊断方法。     

基于小波的航空发动机叶片孔探损伤检测

发动机孔探技术是航空发动机内部故障检测的重要技术,而叶片损伤则是发动机内部的一种常见损伤.针对发动机叶片损伤的特点,通过对损伤模型的分析,应用SUSAN(Smallest Univalue Segment Assimilating Nucleus)边缘检测算法对叶片损伤进行定位,应用小波变换对孔探图像进行分解,得到不同位置处的不同频率分量.并根据损伤模型的分析通过已定位的损伤位置来确定损伤法线方向的频谱分量,计算出损伤处除直流分量之外的其它频率分量的频谱能量,从而依据损伤频谱能量检测并估计发动机叶片的损伤.实验结果表明,应用此方法可以定量检测并估计航空发动机叶片表面损伤情况,为检测并估计发动机叶片损伤提供了理论和实践依据.      

航空发动机喷嘴结焦积碳的性质

针对航空燃料燃烧时会在航空发动机喷嘴处产生大量结焦积碳,影响航空飞行器的飞行安全和使用寿命这一问题,研究了某型航空发动机喷嘴零部件上结焦积碳的生成情况.采用扫描电镜(SEM,Scanning Electron Microscope)、透射电镜(TEM,Transmission Electron Microscopy)、能谱仪(EDS,Energy Disperse Spectroscopy)以及X射线衍射技术(XRD,X-ray Diffraction)对结焦积碳的微观形态和性质进行了分析.结果表明:喷嘴零部件上生成的结焦积碳主要有两种形态:一种是丝状焦,另一种是颗粒状焦.其中,丝状焦只出现在零部件表面较光滑的位置,包括短纤维丝状焦和不定形丝状焦,是由金属催化作用所形成的;其形成与喷嘴零部件的结构、材质及表面粗糙度有关.颗粒状焦则主要集中在活塞表面,包括颗粒团聚状焦和颗粒分散状焦,是由催化作用与燃料热裂解共同作用所形成的.      

考虑喷油润滑的附件机匣温度场分析

附件机匣作为航空发动机重要部件之一,其产热和散热的问题比较复杂.针对以往附件机匣相关研究只关注固体域的产热、散热分析,而对滑油散热作用不能充分考虑这一问题的现状,提出了基于流体仿真思想的稳态温度场分析方法.首先,通过分析附件机匣产热、散热问题的基本规律和特点,进一步采用k-ε湍流模型来模拟机匣内的情况,多相流模型模拟滑油,并且使用多参考坐标系模拟滑油在运动过程中的换热.最后,以某附件机匣作为具体应用案例,验证了方法的正确性和可行性,从而形成了一套行之有效的使用FLUENT软件对附件机匣进行稳态温度场仿真分析的模型和方法.研究的成果对于后续附件机匣的可靠性与寿命分析有重要支撑作用.      

小样本理论在航空发动机研制费估算中的应用

研究了小样本理论中的偏最小二乘法在航空发动机研制费估算中的适用性,系统收集了国内10余种军用涡喷/涡扇发动机的技术性能和研制费数据,选取涡轮进口温度、军用耗油率、发动机军用推力、发动机加力推力、发动机推重比、发动机净重、总增压比、空气流量、翻修寿命、原型机数量、完成时间等技术参数,将小样本理论中的偏最小二乘法应用于军用航空发动机研制费估算模型的研究,形成了基于主要性能指标的军用航空发动机研制费参数估算模型,并建立了军用航空发动机研制继承系数的概念.计算结果表明,该模型较国内其他已有模型的精度有所提高,达到了10%,可以应用于我国航空发动机研制费的快速估算.     

直升机滑油换热器的结构优化设计

在直升机肋管式滑油换热器的初步热力性能设计计算基础上,应用数值优化原理,对滑油换热器结构的优化设计进行了研究,建立了结构优化程序.该程序以滑油换热器的重量为目标函数,采用正弦法去约束并结合单纯形加速法寻优.实例计算表明,将滑油换热器的热力性能计算程序同结构优化程序结合起来,可以建立自动匹配的换热器设计及优化程序系统.应用该软件,输入设计要求,就可获得既满足性能要求,且重量最轻的肋管式滑油换热器.该软件可推广应用于各种类型肋管式换热器.     

航空发动机转子动力优化设计软件工具研究

通过对航空发动机多转子系统的转子动力学优化模型的深入分析与研究,采用模糊数学中的正态分布的隶属函数的加权之和,对多阶临界转速相对于多个常用工作转速的分布状态进行了描述,并由此构造了目标函数;按照设计工程需要选定了对临界转速有显著影响的多个因素作为设计变量;按照设计规范的要求选定性能约束; 从而成功地建立了航空发动机转子动力学优化数学模型.在Windows98/NT平台上开发了航空发动机转子动力学优化设计软件工具.该工具可以实现多转子系统的转子动力学优化设计和整体转子的有限元变形与应力分析.以航空发动机转子为实例,验证了转子动力学优化设计软件工具在航空发动机优化设计中的应用,取得了满意的优化结果.     

航空发动机转子系统结构方案图形库的研究与建立

压气机转子和涡轮转子是航空燃气涡轮发动机的重要组成部件,研究并建立航空发动机整个转子系统的结构方案图形库是航空发动机计算机辅助转子系统的必要组成部分。本文介绍了利用Auto CAD图形软件和Auto Lisp语言编写程序建立的发动机转子结构方案图形库的尝试。在广泛搜集并认真分析研究国内外现有航空发动机压气机转子部件和涡轮转子部件的基础上,确定并建立了典型零件分类图、典型零件图和典型结构方案图。结构方案的确定是以多级屏幕菜单的形式显示,以交互式的人机对话的方式供用户选择。方案确定以后,通过人机交互对话,对指定的参数赋予特征的数值,可以很快的绘制出转子结构方案图,并可以对结构方案图进行实时的修改和优化。     

FY-2C卫星太阳X射线探测器性能定标

通过具体的实验对FY-2C太阳X射线探测器进行了详细的定标.太阳X射线探测器的传感器采用充Ar气的正比计数器.主要探测能量大于4 KeV的太阳X射线流量.在坪特性、效率、正比性、能道划分、能量分辨率和时间分辨率等6个方面详细介绍了定标的方法及结果.定标结果表明,FY-2C卫星的太阳X射线探测器在各个方面都具有很好的性能.最后对FY-2C的在轨探测数据与GOES卫星进行了比较.GOES卫星的太阳X射线传感器采用电离室.FY-2C的探测结果与GOES的探测结果非常吻合.结果表明,FY-2C太阳X射线探测器可以很好地监测太阳X射线的流量变化,为空间环境监测提供有效的服务.      

轴向柱塞泵/滑靴副润滑磨损的影响因素分析

斜盘-滑靴副(滑靴副)的磨损会导致泵泄漏增加、效率降低,进而影响寿命.提出了一种基于弹性流体动力润滑(EHL,Elasto Hydrodynamic Lubrication)磨损模型的轴向柱塞泵滑靴副加速寿命试验方法.该方法以滑靴副的油膜分析结果为基础,综合考虑工况参数(温度/转速/压力)对滑靴副磨损的影响,揭示了影响滑靴副磨损过程的内在因素.研究以某型轴向柱塞泵为对象,首先基于提出方法,对2组不同工况下的滑靴副磨损量进行了分析,并将分析结果与长周期的磨损试验结果进行了对比,验证了磨损量分析结果的准确性,也表明本文提出的方法与模型具有可用性.然后,基于本文提出方法和磨损分析模型,对比分析了介质温度(黏度)、输出压力、转速与滑靴副磨损率的相对关系.最后,探讨了柱塞泵的磨损加速寿命试验的加速手段,以及工况对于加速比率的影响.研究结果能够用于制定柱塞泵加速磨损试验的载荷谱,以及为降低泵磨损为目的的设计优化.      

航空用油介质和NaCl溶液中钛合金电化学特性

采用动电位扫描法研究了Ti-6Al-1.5Cr-2Zr钛合金在3#煤油和928滑油等高阻值油介质中的电化学极化特性.对于该新型钛合金电极在这2种航空油介质中自腐电位、极化电阻、腐蚀电流等电化学参数和相应的极化规律进行了研究.采用浸泡试验研究了该钛合金在3#煤油和928滑油中的腐蚀行为.结果表明钛合金在油介质中无明显腐蚀.对钛合金电极在高阻值油介质中电化学特性进行比较,研究了其在3.5%NaCl水溶液中的电化学行为,该钛合金电极在水溶液中的自腐蚀电位为-0.18V,在极化曲线上钝化区为0.27~1.24V,致钝电位为0.23V,致钝电流密度为0.31×10-4A/cm2.      

温度计量技术在航空发动机试车台健康管理中的应用

分析了航空发动机试车台温度配置参数传统离线校准方法,针对其存在的反复拆装耗时长且易引发故障、缺少系统综合误差的判定方法等不足,开展发动机试车台静态状态下的整机在线校准方法研究。通过给被校准参数传感器提供标准热源的方式,开展温度传感器及温度通道（温度仪表）在线整机校准。通过对发动机试车台系统模拟仪表显示结果与标准器读数进行比较,确认在线校准的有效性,实现了试车台系统综合误差校准,为试车台健康管理提供支撑。     

活塞式航空发动机二级涡轮增压系统匹配分析

针对高空小型飞机的动力要求,对某一级增压的活塞式航空发动机进行了二级增压系统的匹配设计分析.利用AVL boost软件建立了原发动机的一级增压模型,并根据实验数据进行了校核.在原机模型的基础上,建立了二级增压发动机模型,并且进行了匹配计算.计算结果给出了发动机不同海拔高度下的运行情况,分析了发动机主要参数对性能的影响.研究了旁通阀对二级增压系统的调节规律,确定了高低两级压气机总压比随发动机海拔高度的变化趋势.结果表明,二级增压系统能够为发动机提供足够的进气充量,保证在大气密度降低后发动机还可以产生要求的功率,取得了预期的效果.      

硅基底上外延生长过渡金属硅化物薄膜的研究

过渡金属与硅的接触系统一直被人们所关注,是因为它们在界面处具有肖特基势垒的形成、过渡金属硅化物的外延生长、制作器件的稳定和耐高温等重要性.因此在硅基底上形成金属硅化物薄膜也被广泛应用于半导体工业.对硅衬底上蒸发的Cr、Fe、Mn薄膜进行热处理,通过固相反应法(SPR)制备过渡金属硅化物薄膜,即经过对过渡金属硅化物(薄膜)/Si系统进行各种温度、不同时间的热处理,制备出各种过渡金属硅化物薄膜.对于制成的各种硅化物薄膜,用X射线衍射法(XRD)和软X射线发射分光光谱法(SXES)对它们的组成成分进行了分析和确认.并且,由这两种分析方法表明:各种过渡金属硅化物薄膜在硅衬底上各形成了单一相的均匀层硅化物薄膜.     

基于PC/DSP的开放系统结构智能切削模块

研究了采用PC微机和数字信号处理器(DSP)板构成实时开放系统结构智能切削模块(OSA-IMM)的体系结构和功能要求,以及实现开放系统结构设计的关键问题.采用信号处理网络、可重入的插入式模块、描述命令文件以及面向切削过程智能化控制的标准函数库等,实现了系统的开放性和智能化.以OSA-IMM构成了车削过程自适应控制系统和基于人工神经网络的车刀后刀面磨损值在线估计系统.实验表明,OSA-IMM具有良好的开放系统结构和强大的实时处理能力,并有智能计算能力,在该平台上,可以方便地配置成适用于切削加工过程不同要求的控制/监测系统.     

人工神经网络技术在光电检测中的应用

人工神经网络不仅被广泛用于人工智能、自动控制、机械人、统计学等领域的信息处理中,还越来越多地被应用于光电检测.综述了人工神经网络技术在光电检测中的最新应用进展,重点讨论了人工神经网络技术在谷物蛋白质含量近红外在线监测、结构光三维视觉检测、焊缝缺陷射线实时成像识别、表面粗糙度及球半径精密测量应用中的优点和局限性,以期进一步推动本领域的研究和发展.      

X射线数字成像系统传递函数模型

基于非晶硅面阵探测器的工业X射线数字成像系统是目前最先进的射线检测技术,其系统传递函数PSF(Point Spread-Function)由非点源形成的系统几何弥散、闪烁体膜层弥散、探测器像元孔径采样3部分组成.通过分析各环节射线透照场强的分布特性,以高斯函数近似各环节相应PSF的数学表达式,建立了整个数字成像系统的PSF及其MTF(Modulation Transfer Function)理论模型,并由系统PSF的半波宽得到系统的近似有效带宽.以PaxScan2520面阵探测器组成的X射线数字成像系统为例,通过实验验证了该模型的合理性,利用此模型可快速估计数字成像系统可分辨被检试件的最小细节,为工业射线检测提供理论基础.     

填充聚四氟乙烯无油润滑滑动磨损机理的研究

文章研究了填充聚四氟乙烯/铁基金属摩擦副在无油润滑滑动条件下的磨损机理。提出了疲劳为其主要磨损机制,同时伴有不同程度的磨料磨损。研究了聚四氟乙烯/铁基金属摩擦副运转膜的形成和老化过程。研究了填充聚四氟乙烯向金属匹配面的转移模型。根据金属表面对填充聚四氟乙烯每一组分吸附的动态过程分析,提出了摩擦界面氧化物之间的“n-p-n”假说。     

叶冠涂层材料接触刚度和微动磨损实验

采用能够测量由接触表面微动所导致迟滞现象的实验装置,对带有涂层材料的不同接触方式的实验件进行了接触刚度和微动磨损测试.通过接触刚度测试,研究了激振力幅值、激振频率和接触正压力对接触刚度的影响;通过微动磨损分析,研究接触方式和载荷条件接触表面形态的改变,以及工作时间对接触刚度的影响.通过分析和总结实验结果,阐述了干摩擦阻尼结构微动磨损的防护措施,为提高航空发动机结构部件的可靠性提供一定的理论依据和技术支持.