基于非线性Wiener过程的航空发动机性能衰减建模与剩余寿命预测

针对航空发动机在性能衰减过程中普遍存在的非线性和三源不确定性问题,提出了一种基于非线性Wiener过程的航空发动机性能衰减建模与剩余寿命（RUL）预测方法。首先,为解决目前大多数剩余寿命预测方法中潜在假设的局限性,即当前时刻估计的漂移系数与上一时刻漂移系数的后验估计完全相等,在状态空间模型的框架下建立了一类新的同时考虑非线性和三源不确定性的性能衰减模型,并在首达时间下推导出剩余寿命的分布。然后,针对新研发航空发动机缺乏历史数据和先验信息的问题,提出了一种基于Kalman滤波和条件期望最大化（ECM）算法的参数估计方法,使得估计的模型参数不依赖于历史数据量。同时能够在获得一个新的性能衰减数据后,实现对模型参数的自适应估计和在线更新,进而实时地更新航空发动机的剩余寿命分布。实验结果表明,本文方法可以有效地提高剩余寿命预测的准确性,能为航空发动机的维修决策提供可靠的依据。     

航空发动机最低放行寿命评定研究

为实现军用航空发动机的寿命控制和管理,基于现代航空发动机效费分析的基本理念,主要研究了单元体/大部件寿命控制模式下军用航空发动机最低放行寿命(MISSL)的确定方法。基于发动机使用安全性、使用经济性、使用性能衰减等因素的综合分析考虑,建立了航空发动机最低放行寿命评价指标体系层次分析模型,确定了各层次指标权重系数,应用灰色综合评判方法,建立了航空发动机最低放行寿命综合评判模型。结合某型涡扇发动机寿命控制的工程实际,综合评定了其最低放行寿命,得出了国内该型发动机最低放行寿命为400小时的结论。     

航空发动机安全保护控制研究综述

随着航空发动机技术的不断发展,对其性能要求不断提高,发动机既要发挥极限性能又不能超过限制边界,这使得发动机安全性变得愈发重要,相应的控制设计、状态监测和安全保护问题受到研究人员的关注。本文通过对现有文献资料的整理分析,概述了涉及航空发动机安全保护控制的研究现状。首先,从发动机可靠性角度,对航空发动机的健康管理和容错控制研究现状进行了综述分析。然后,进一步从发动机安全性角度,对航空发动机的防喘保护、限制保护和切换保护等安全保护控制研究方法进行了文献评述。最后,对航空发动机安全保护控制的研究前景进行了展望。     

航空发动机健康评估技术综述

健康评估技术是航空发动机健康管理的关键技术之一。详细阐述了航空发动机健康评估的研究内容,重点分析了发动机气路性能、结构以及机械系统健康评估的特点,并指出了开展航空发动机健康评估关键技术研究的重要性。     

航空发动机气膜密封技术的发展

动密封技术是航空发动机关键技术之一,对发动机整体性能具有重要影响。气膜密封结构是一种性能先进、潜力巨大 的航空发动机密封型式。介绍了几种典型气膜密封结构的工作原理、结构特点和发展历程,分析其在航空发动机上应用中的存在 的优势和问题。从理论研究、试验研究2方面综述了国内外气膜密封技术的发展现状。对航空发动机气膜密封技术的发展现状 和需要关注的研究方向进行了总结,表明气膜密封是航空发动机密封技术中具有巨大发展潜力的重要方向,但已有的大部分气膜 密封技术尚不能满足高性能航空发动机的技术需求,仍需要加快相关基础技术的研究与发展。     

基于分形理论的航空发动机推力性能衰退规律研究

航空发动机在寿命周期内的使用过程中由于积垢、腐蚀、侵蚀等因素的作用,其部件及整机的性能逐渐衰退,这不仅导致航空发动机的使用性能下降,更对飞行的安全性、可靠性和经济性构成严重挑战。由于航空发动机本身及影响因素的复杂性,本文从研究复杂系统的角度出发建立了基于De Wijs分形理论的航空发动机推力衰退模型,在此基础上对航空发动机的推力性能衰退规律进行了分析和研究。研究发现航空发动机使用过程中全加力状态推力的衰变具有生物体寿命衰退特征,并在一定程度上可用维数为0.761的De Wijs分形曲线近似。     

航空发动机数值缩放技术的研究进展

航空发动机整机和部件仿真是航空发动机设计与研究的常规手段,是短周期研制先进水平航空发动机的重要环节和手段。数值缩放技术可以将基于高精度模型求解的部件特性用于整机性能分析,在有限的计算资源下提高航空发动机整机仿真精度,是实现航空发动机整机和部件高精度仿真的关键技术之一。同时数值缩放技术可以使部件设计在航空发动机整机环境中得到快速、全面的评估与分析,提高航空发动机设计的可信度,降低开发成本与周期。梳理了国内外航空发动机数值仿真技术的发展趋势,回顾了数值缩放技术的发展及在实际研究中的应用情况,分析、总结了数值缩放技术的三种实现方法及现阶段数值缩放技术应用中存在的问题,提出了我国数值缩放技术发展需重点关注的方向。     

涡轴发动机性能退化数学建模研究

分析了航空发动机各部件性能退化原理;分别建立了压气机、燃烧室、涡轮性能退化的部件模型;根据航空自由涡轮式涡轴发动机的工作和使用特点,建立了性能退化的涡轴发动机数学模型;利用该模型,仿真研究了不同部件性能退化对涡轴发动机性能参数的影响。结果表明,建立的模型正确反映了部件退化对涡轴发动机的影响。     

未来航空发动机控制技术的发展趋势

发动机控制系统在航空发动机系统中占有非常重要的地位,其性能的优劣直接影响到发动机及飞机的性能。本文针对未来航空发动机发展对控制系统的要求,分析了航空发动机控制技术的发展趋势。     

航空发动机寿命控制体系和寿命评定方法

介绍了航空发动机"整机寿命+大部件翻修寿命+A类件安全循环寿命"的寿命控制体系根据危害性分类分层进行寿命控制和修理的优点。结合某型发动机寿命研究,阐述了基于大量实际使用、修理数据,通过领先使用、分阶段检查评估确定发动机总寿命的评定方法、标准以及可靠性、安全性、性能衰减等分析评估技术。这套寿命控制体系、寿命评定方法,精细准确、安全经济,在该型发动机寿命控制和修理工作得到有效运用,且效果良好,对其他型号发动机的寿命研究工作具有一定的参考价值。     

舰载机发动机腐蚀敏感性试验

为验证某航空涡扇发动机抗腐蚀能力,基于腐蚀敏感性试车台,设计了盐雾发生系统,制定了试验方案,完成了航空涡扇发动机腐蚀敏感性试验。结果表明,试验系统设计合理,试验方法可行,可为其他发动机开展腐蚀敏感性试验提供借鉴。试验后发动机主要零部件和成附件未发现明显腐蚀痕迹,主要流道件表面有不同程度的盐雾结晶附着。试验后发动机在相同换算推力下换算排气温度上升约 5.5%,性能衰减幅度较大,建议其他发动机开展腐 蚀敏感性试验时进行流道清洗以恢复发动机性能。     

计算机模拟技术在航空发动机设计中的应用

通过对过去30多年来航空燃气涡轮发动机性能计算机模拟技术研究的回顾,总结了发动机性能模拟技术的研究方法,分析了发动机模拟技术的现状,提出了发动机计算机模拟技术的三个层次概念,并对目前国内现有技术进行了总结,提出以发动机仿真为目标的发动机性能仿真应是未来发展的方向;还以基于第二层次数学模型的某计算机模拟软件为手段,通过对某型涡扇发动机设计参数的分析和发动机使用过程中各种影响因素的预测分析等．阐述了基于计算机模拟技术的航空燃气涡轮发动机设计技术,分析了计算机模拟技术在发动机设计中的应用。     

基于统计分析的发动机性能衰减指标研究

采用发动机部件模型进行发动机监测参数对部件性能参数的敏感度分析,并依据PRESS准则优化选取充分表征发动机性能衰减的监测参数,通过建立性能衰减指标残差序列的统计量,跟踪分析发动机性能变化规律。仿真结果表明,性能衰减指标残差序列能够确定性能变化关键点,能够监控发动机的状况变化,为发动机实现主动维护提供决策支持。     

军用航空发动机特征分析

简述了军用航空发动机的发展历程,介绍了变循环发动机的相关概念,总结了第三、第四代战斗机发动机的结构/性能特点和技术特征,重点分析了第五代战斗机推重比12~15发动机的技术特征。结合自适应发动机技术发展(AETD)项目,预估了三外涵变循环发动机的结构和性能特点,得出了第五代军用航空发动机的性能优势。根据归纳出的军用航空发动机总体性能发展趋势,对未来战斗机发动机的发展进行了展望。     

航空发动机粉末冶金涡轮盘的新发展

为满足现役航空涡扇发动机改进改型和新型航空涡扇发动机研制的需要,航空发动机设计与制造商开发了新一代高温粉末合金材料,同时,根据涡轮盘的特殊工作条件,研究了双性能涡轮盘和双性能整体涡轮等综合技术。     

基于分形理论的航空发动机推力性能衰退规律

考虑到航空发动机本身及影响因素的复杂性,从研究复杂系统的角度出发建立了基于De Wijs分形理论的航空发动机推力衰退模型,在此基础上对航空发动机的推力性能衰退规律进行了分析和研究.研究发现航空发动机使用过程中全加力状态推力的衰变具有生物体寿命衰退特征,并在一定程度上可用维数为0.761的De Wijs分形曲线近似.      

基于定部件效率的航空发动机通用性能仿真系统构建

根据飞机设计阶段对航空发动机性能仿真简便、快速和有效的要求,在基于定部件效率的航空发动机性能仿真方法基础上,对航空发动机部件进行通用性建模,并采用面向对象技术构建通用航空发动机性能仿真系统。采用定部件效率模型对航空发动机性能进行仿真,降低了航空发动机性能仿真过程的专业性要求;同时,采用面向对象技术建立通用的航空发动机性能仿真系统,提高了仿真代码的重用性及仿真系统的适用性。利用该仿真系统建立双转子混排涡扇发动机和自由涡轮式单转子涡轮螺旋桨发动机仿真对象模型,并对某型双转子混排涡扇发动机稳态特性进行仿真,验证了仿真系统的有效性。     

中国航空发动机涡轮叶片用材料力学性能状况分析

简述了国内外航空发动机涡轮叶片用材料的发展,对中国航空发动机涡轮叶片用材料中的变形高温合金和铸造高温合金的拉伸、持久、疲劳性能进行了比较,分析了目前中国航空发动机涡轮叶片用材料性能数据十分缺乏的现状。     

基于Qt的航空发动机性能测试软件设计与实现

为了提高航空发动机安装到无人机上工作前的可靠性和安全性,本文以某型无人机航空发动机为对象,针对其性能测试需求,介绍了某型航空发动机性能测试系统的硬件组成结构,利用Qt5.9.3设计了某型航空发动机性能测试上位机软件的具体方法,完成了某型航空发动机全性能测试,实现了发动机的在线控制、参数采集与实时显示。最后给出了用该发动机性能测试软件进行监控的结果。     

面向对象的航空发动机性能仿真程序设计方法研究

本文提出了一种用于建立扩展性强、灵活可靠的航空发动机性能仿真方法。通过建立一个面向对象的航空发动机基本类库（或称为航空发动机应用程序框架）,针对不同的研究目的或不同类型的航空发动机,能够非常方便可靠地建立起高效专用的发动机性能仿真程序。本文提出了在仿真程序中建立异常处理机制以方便仿真软件的调试和提高它的可靠性。本文在该框架的基础上建立了某双轴涡扇发动机的性能仿真模型和某涡轴发动机的性能仿真模型,揭示了该框架的灵活性和专用性