A multi-rate sensor fusion approach using information filters for estimating aero-engine performance degradation

Gas-path performance estimation plays an important role in aero-engine health management, and Kalman Filter(KF) is a well-known technique to estimate performance degradation. In previous studies, it is assumed that different kinds of sensors are with the same sampling rate, and they are used for state estimation by the KF simultaneously. However, it is hard to achieve state estimation using various kinds of sensor measurements at the same sampling rate due to a complex network and physical characteristic differences between sensors, especially in an advanced multisensor architecture. For this purpose, a multi-rate sensor fusion using the information filtering approach is proposed based on the square-root cubature rule, which is called Multi-rate Squareroot Cubature Information Filter(MSCIF) to track engine performance degradation. Soft measurement synchronization of the MSCIF is designed to provide a sensor fusion condition for multiple sampling rates of measurement, and a fault sensor is isolated by maximum likelihood validation before state estimation. The contribution of this paper is to supply a novel multi-rate informationfilter approach for sensor fault tolerant health estimation of an aero-engine in a multi-sensor system. Tests are conducted for aero-engine performance degradation estimation with multiple sampling rates of sensor measurement on both digital simulation and semi-physical experiment.Experimental results illustrate the superiority of the proposed algorithm in terms of degradation estimation accuracy and robustness to sensor failure in a multi-sensor system.     

航空发动机高原起动成功率提高措施

针对某型航空发动机在高原地区起动成功率偏低的问题,基于发动机起动工作原理,分析了起动失速、转速悬挂、排气温度超温等失败现象,得出失败是由剩余功率减小所致,制定了通过优化调整供油钉使发动机达到最佳油气比的调整方案,并采取增大涡轮起动机输出功率、卸载液压、优化调整供油量等3项措施。同时进行外场试车验证,判读飞参,对比采取措施前、后的起动数据。结果表明:采用调整方案后使发动机高原起动成功率提升30%,保证了发动机的工作性能,满足了用户的使用要求。     

基于DJS的射频噪声干扰信号产生方法及其特性分析

数字干扰合成(Digital Jamming Synthesis,DJS)是近年来发展起来的 1种雷达干扰技术。介绍了 2种基于 DJS的射频噪声干扰信号的产生方法;对于伪随机读取法,给出了具体实施方案、带宽调谐方法以及 1种延长干扰信号周期的解决方案;从干扰信号的带宽调谐、遮盖性能以及硬件实现系统的复杂度等方面对这 2种方法进行了比较;通过仿真验证了这 2种方法的可行性并分析了各自的性能特点。     

面向测试性虚拟验证的功能-故障-行为-测试-环境一体化模型

 由于测试性预计和测试性试验验证客观存在的困难及问题,测试性虚拟验证将在测试性工程领域发挥重要作用.根据测试性虚拟验证对模型的需求,针对传统测试性模型存在的定量特征少、导致测试性评估结果不准确等问题,提出一种功能-故障-行为-测试-环境一体化模型.首先,分析并指出该一体化模型由功能、故障、行为、测试、环境5大类要素构成.然后,在数学上对该一体化模型及其子模型进行定义和描述,分析并建立各子模型之间的关联关系.最后以某导弹及其测试系统为案例进行实验和应用研究.结果表明,在建模信息量充足的情况下,基于该一体化模型得到的测试性虚拟试验验证与评估结果较准确,能较好地支持装备测试性摸底、鉴定与验收等.     

碳纤维增强点阵夹芯结构的散热承载协同优化

在散热性能分析中,解析地给出了点阵夹芯结构的整体传热系数和等效压降,定义了散热性能指标.通过连续介质力学的方法和经典的层合理论,并通过串并联模型给出了碳纤维增强点阵夹芯结构整体的刚度特性.在满足既定的承载要求和一定的散热要求约束下,提出了一种对碳纤维增强点阵夹芯结构进行多功能优化设计的协同优化方法,在设计中采用了更符合工程实际的基于分枝定界法的混合离散优化方法,得到了夹芯结构质量函数的最小值,从而实现了轻质的目的.同时对不同结构形式的芯子做了相应的比较和分析,结果表明:金字塔型点阵夹芯结构在实现轻质的同时,具有较强的散热能力,而且承载能力更好,更为轻质高效.      

考虑目标间不同转换方式的成像卫星调度

针对相邻目标间具有不同转换方式的成像卫星调度问题,分析动作转换时间、存储容量、卫星能量等复杂约束,建立动态拓扑结构无环路有向图模型,引入非约束支配路径的概念,提出基于标记更新思想的动态路径搜索算法(DPSA)对问题进行求解。实验结果表明,考虑目标间不同转换方式的DPSA算法在牺牲一定求解效率的基础上,能够全面提高调度效果。     

前置涡轮组合脉冲爆震发动机性能分析

为解决纯脉冲爆震发动机地面启动问题,并提升其低马赫数下的性能优势,提出了一种利用外涵中爆震室头部压力驱动内涵中涡轮转动部件的前置涡轮组合脉冲爆震发动机,建立了相应的性能分析方法,并对其部件特性及整机性能进行了计算研究。结果表明,近似稳态的涡轮总温总压进口条件可以在该组合发动机中实现,同时随着爆震室头部侧向开孔面积与爆震室面积之比(即驱动面积比)增大,流入发动机内涵驱动涡轮的气体流量增大,而涡轮前总温、总压及涡轮落压比减小,组合发动机整机推进性能增大;通过改变驱动面积比的大小,可以获得不同的压气机增压比以适于不同的飞行马赫数,进而实现发动机宽广的工作范围。     

基于ANSYS机翼翼盒拓扑优化的网格划分和建模

网格划分是进行有限元分析建模的一个重要环节,总结了ANSYS建模中网格划分的主要步骤、方法的优缺点和注意事项;针对机翼翼盒的特殊结构,为实现装配要求,提出芯板和蒙皮相黏结的建模方法;分析了机翼受力的主要特点,对翼盒模型受力进行了合理简化。算例结果表明提出的芯板和蒙皮相黏结的扫掠网格建模方法能正确模拟实际结构连接情况,达到指定装配要求,为成功实现机翼翼盒的拓扑优化设计奠定了基础。     

拉伸载荷下管路连接副的密封性分析

研究了航空发动机钛合金管路连接副在拉伸载荷下的密封性能.首先,建立了连接副的等效刚性模型, 分析其在拉伸载荷下的受力,研究了密封面的接触力随拉伸载荷的变化规律,从机理上分析了拉伸载荷下管路连接副的密封性.第二,建立了管路连接副在拉伸载荷下的多体弹性接触模型,并对其进行有限元分析.采用初始渗透接触法,实现连接副的预紧状态,在此基础上施加拉伸载荷,然后再进行有限元求解.同时,研究了连接副密封面的接触力、接触面积和接触应力随拉力的变化规律,从而定量地分析连接副的密封性.