基于遗传算法的民用航空发动机送修方案决策研究

为了给航空发动机在整个使用周期内送修方案的制定提供支持,降低发动机使用周期内的大修成本,针对单元体结构的民用航空发动机,基于制造商的发动机维修管理大纲,同时考虑时寿件寿命和单元体超出软时限导致性能衰退而造成发动机送修的情况,设定大修间隔不超过最大送修间隔,建立了一种以送修时间间隔为优化变量,以单位飞行小时送修成本最小为优化目标的发动机大修成本优化模型。采用遗传算法对模型进行求解,并以V2500发动机为例,对其25年里多次返厂送修方案进行了优化,表明当送修次数为6次时返厂大修成本最低,并给出了相应的各单元体的修理级别,该方法可为航空公司制定发动机送修方案提供参考。      

一种多寿命件机会更换策略启发式搜索算法

针对多寿命件机会更换问题缺乏快速有效求解算法的难题,提出了一种启发式搜索算法。以全生命周期寿命件总成本最低为优化目标,建立了多寿命件机会更换问题优化模型,将问题解空间表达为树结构;为了提高搜索算法的效率,提出了子节点生成方法和单层节点数量控制方法;在此基础上,提出了启发式搜索算法;最后,采用数值实验和应用案例对提出算法进行了评估和验证。结果表明:算法的消耗时间、求解效果与子节点生成系数α、单层节点最大数量β存在关系;当选取合适的α和β时,算法能够在较短时间内取得较好的效果;算法能够适用于设备总寿命为200000时间单位、包含100个寿命件的较大规模的多寿命件机会更换问题。      

民用航空发动机单元体送修工作范围决策

为了对航空发动机单元体送修工作范围的制定提供决策支持,实现决策的自动化和智能化,在分析航空发动机送修目标的基础上,提出了一种面向目标的单元体送修工作范围决策方法,从时寿件、适航指令/服务通告、硬件损伤、软时限、排气温度裕度五个方面分两步进行单元体送修工作范围的制定.针对决策过程中单元体性能恢复分配存在的难点,建立了以成本最小为目标的优化模型,分别采用动态规划和启发式算法对模型进行了求解,通过对求解结果的比较,给出了两种算法的适用环境.最后将提出的决策方法应用于一个原型系统,在某个航空公司的试用表明了提出的决策方法是有效的,能够满足航空公司的需求.      

航空发动机全寿命维修概率建模与仿真

由于生产制造、运行环境和使用条件等个体性差异,航空发动机部件性能/寿命不确定,进一步导致机队送修率和小时维修费率等运维指标不确定.为了量化评估部件设计可靠性、运行环境、维修决策等不确定性因素对机队运维指标(送修率、送修原因、平均拆换时间间隔、小时维修费率等)的影响,提出了一种航空发动机全寿命周期维修概率建模方法.该方法...     

CFM56-5B发动机送修成本管理策略浅析

本文从送修时机选择、全寿命周期分析、送修合同模式、工作范围、二手件使用、转包送修等方面,对CFM56-5B发动机的送修成本管控策略进行简要分析。     

基于全报废模型的航空发动机叶片报废率预测方法

基于航空发动机叶片的全报废数据,建立了发动机叶片报废率威布尔分布模型,并运用中位秩的方法对威布尔模型的参数进行了求解。为验证所建立模型的有效性,运用某航空公司CFM56-7B航空发动机报废率数据对模型进行了验证,取得了较好的效果。所建立的报废率模型能够为航空发动机的送修目标确定、维修工作范围制定等提供理论的支持。     

航空发动机主轴承使用状态寿命预测模型

在滚动轴承寿命预测模型分析的基础上,提出了航空发动机主轴承状态寿命的概念,即把主轴承的使用寿命周期划分为状态良好、初步损伤、故障发展和即将失效4个寿命阶段;建立了1种利用机载传感器信息(转速、振动和飞行器机动),来确定航空发动机主轴承使用状态寿命的模型,该模型把状态监控数据和基于理论模型分析计算的方法相结合,为评估主轴承的寿命状态提供了1种新的方法.     

一种基于不确定性全寿命周期仿真的分离模块航天器评估方法(英文)

为了对新概念分离模块航天器进行全面评估,本文提出了一种基于不确定性全寿命周期仿真的评估方法。首先,对分离模块航天器术语和体系结构进行了阐述,对评价准则进行了定义,确定以风险调节全寿命周期成本和净收益现值的期望值和方差作为评价指标。其次,对分离模块航天器概念设计阶段学科模型进行了介绍,以此为基础对全寿命周期成本模型和净收益现值模型进行了详细讨论。再次,对全寿命周期不确定性因素进行了分析,并采用概率论进行了数学建模。然后,对全寿命周期仿真过程时序进行了分析,采用面向对象建模的方法对仿真模型进行了建模;仿真模型集成了仿真对象的不确定性模型,能够随着全寿命周期仿真演进对仿真对象的不确定性状态进行动态演化,以此为基础构建了基于不确定性全寿命周期仿真评估平台。最后,基于该评估方法对虚拟对地遥感分离模块航天器方案进行讨论,结果表明在考虑不确定性因素影响下,模块分离方案和分批发射方案对成本与收益有很大影响,且分离模块航天器比其对应传统单颗航天器更有优势。     

基于全寿命周期的三种航材保障模式下的成本分析

运用现金流量折现法分析了高价件的三种航材保障模式在全寿命周期内的总成本,并以此为依据,尝试选择最为经济的保障模式.     

融合多传感器数据的发动机剩余寿命预测方法

针对基于单一传感器数据的剩余寿命预测方法存在数据利用率低和预测精度不高的问题,论文提出了一种融合多传感器数据的发动机剩余寿命预测方法。首先将多个传感器数据融合成一个复合健康指标来表征发动机的退化性能,采用线性维纳过程对复合健康指标进行退化建模,通过极大似然估计方法确定模型参数,进而得到发动机的预测寿命。为了确定融合系数,提出了一种利用真实寿命与预测寿命的预测均方误差最小化的方法。融合系数确定后,基于训练发动机历史寿命数据,确定出模型参数的离线估计值;然后利用Bayesian公式,同时结合发动机的实时监测数据与参数的先验分布对模型参数进行实时更新,接着在首达时间的意义下推导出剩余寿命的概率分布,进而实现了发动机的剩余寿命在线预测。最后,选择商用模块化航空推进系统仿真数据集进行数值仿真实验,结果表明：相较于基于单一传感器的方法,论文所提方法能够提高剩余寿命预测的准确性,其剩余寿命预测的相对均方误差降低了2%左右。     

航空发动机限寿件批准寿命适航验证方法

以传统的安全寿命法为基础,研究了航空发动机限寿件批准寿命适航验证流程和审定要素.以限寿件适航要求和咨询通告符合性方法为指导,借鉴航空发动机通用规范对关键件的定寿管理方法,从计算分析验证和试验验证给出限寿件批准寿命适航符合性验证的流程和方法.以典型的民用航空发动机为例研究了限寿件的判定准则.从限寿件结构危险点的判定方法、载荷谱的处理和应力分析给出了限寿件批准寿命计算分析验证的关键技术;从试验条件、试验温度方案、试验应力系数和散度系数的获取给出了限寿件批准寿命试验验证的关键技术.为航空发动机限寿件批准寿命适航审定提供指导方法,也为中国民用航空局编制航空发动机限寿件适航咨询通告提供参考依据.      

某型涡扇发动机使用可靠性评估

对某型发动机进行使用故障统计分析,得到故障随使用时间、故障类型的分布和平均故障间隔时间、返修率等可靠性参数。对该型发动机使用返修记录进行统计分析,得到发动机返修、提前换发与发动机返修后使用寿命的关系,以对该型发动机寿命控制提供借鉴或依据。     

面向适航要求的涡轮发动机限寿件概率失效风险评估方法

为了满足适航规章关于民用航空涡轮发动机限寿件的要求,通过综合分区概率统计、应力-强度干涉理论、线弹性断裂力学等方法建立了限寿件失效的概率风险评估数学模型,确定了模型的数值解法,开发了计算程序,并结合咨询通告中所提供的校准算例完成了模型的验证工作.评估结果表明,寿命期内不进行无损探伤检查和在10000循环进行一次检查的限寿件示例失效风险分别为1.45×10-9次/飞行循环和1.0×10-9次/飞行循环,完全符合校准算例,表明了评估方法能够反映适航规章关于限寿件失效风险分析的要求.      

航空发动机结构可靠性优化方法研究

通过采用多项式响应面的近似模型和模拟退火寻优技术．建立了航空发动机结构可靠性优化方法：采用多项式响应面为近似模型构造状态变量和目标函数与设计变量的关系,并采用模拟退火算法对响应面模型进行寻优,通过替代距离目标最远点,重构响应面进行模拟退火寻优。涡轮盘结构可靠性优化分析算例结果表明,涡轮盘结构在满足强度和寿命可靠性约束前...     

基于MDO策略的民用航空发动机概念设计研究

以某型民用涡扇航空发动机概念设计为例,集成了总体方案（包括热力循环分析、质量评估、噪声评估、氮氧化物排放评估）、风扇（包括气动设计、强度分析）、低压涡轮（包括气动设计、强度分析）3个子系统,以设计点耗油率、整机质量、飞越状态总声功率级、进近状态总声功率级和燃烧室氮氧化物排放量为优化目标,进行了基于多目标的整机多学科设计优化（MDO）的研究。对比研究了单学科可行(IDF)、协作优化(CO)和不对称子空间优化 (ASO)3种典型的优化策略及其在整机MDO中的应用,探讨了整机 MDO的建模方法、子系统间数据传递及解耦方式。结果表明:3种策略优化效率相当,优化时间最大相差742s;CO策略与ASO策略在整机MDO应用中优化效果较好,综合评价指标分别降低了0.82%和0.86%。      

航空发动机全生命周期碳排放计量方法研究

航空是碳排放八大重点行业之一,航空产业的碳排放主要受航空发动机碳排放的影响,因此亟需开展航空发动机碳排放计量方法研究。以生命周期评价作为航空发动机碳足迹的量化方法,将航空发动机全生命周期碳排放分为燃料周期碳排放与材料周期碳排放,并分别进行统计;将航空发动机系统边界进行划分,提出各个阶段应进行的数据收集,并对数据做出要求,得到一套相对完整的航空发动机碳排放计量方法。本文得到的方法可以从生命周期的角度全面评估航空发动机碳排放,可为航空发动机全生命周期碳排放计量提供指引,从燃料角度与材料角度为减排提供理论基础。     

一种新的民用飞机修理级别优化模型

修理级别分析(LORA)是飞机保障性分析的一个重要内容,是在设计阶段评估维修对飞机成本影响的一种系统分析方法。现有的LORA经济性分析模型对于系统寿命周期的维修费用考虑不够,且不适合民用飞机维修特点,基于此,提出了一个适合民用飞机维修规划三层三级的LORA经济性分析的数学模型,在此基础上,以最小化维修成本为目标建立了维修级别优化模型,并利用免疫粒子群算法超强的多变量、非线性及全局优化能力,对所提出的民机维修级别优化模型进行了求解。最后通过算例的比较分析,说明了本文LORA经济性分析模型的合理性以及模型求解算法的高效性。