GAS PATH ELECTROSTATIC SENSOR MONITORING AND COMPARISON EXPERIMENT ON TURBOJET ENGINE

A monitoring and comparison experiment with two types of sensors on a turbojet engine is carried out. Compared with a probe-typed sensor, which is designed successfully before, signals are collected to verify the va- lidity and better feasibility of the circular sensor. According to the signals monitored over 131 h, the typical signals of 125--129 phases are analyzed. The results show that the unusual exhaust particles are carbon depositions from fuel spray nozzle. Therefore, with the electrostatic sensor, early warning can be provided for initial fault condition, as well as real-time reference for the condition-based maintenance.     

考虑预测与健康管理的民机维修成本效益仿真评估方法

航空维修是飞机运营支持的重要工作之一,是航空公司保障安全飞行和控制运营成本的关键途径。目前应用实时故障预测与健康管理（Prognostic and health management,PHM）于航空维修领域还处于研究阶段,缺少工程实践数据和案例。针对缺乏应用PHM技术的飞机维修相关验证与评估数据的问题,本文基于PHM的维修模式概念,建立PHM维修模式下的计划维修优化、非计划维修可控和PHM错误影响分析模型。借助计算机仿真技术,由不同的系统PHM性能参数输入,根据所建立的模型进行实施PHM前后的维修工时、维修成本和非计划维修事件数的仿真模拟计算,验证与评估基于PHM的维修模式在减少维修工时、节约维修成本和控制非计划维修事件方面的优势。选取空调系统作为验证评估对象进行了大量的仿真试验分析,在单一系统的理想状态下（即性能参数设置为最佳）,基于PHM的维修模式相比于传统的预防性维修可以减少56%的维修工时,节约60%的维修成本,并且避免了88%的非计划维修事件。     

民机PHM预测维修模式在空调系统的应用

针对故障预测与健康管理（Prognostic and health management, PHM）技术在民机维修工程中的应用问题,探讨了基于PHM的预测维修模式设计,提出了考虑PHM的初始维修任务分析流程以及基于PHM的预测维修模式实施方法。以B737NG空调系统为例开展验证研究,建立了基于数据驱动的空调系统PHM模型,设计了空调系统PHM维修模式,并基于历史运行数据开展了计划维修模式与预测维修模式下维修成本对比分析。研究结果表明：基于PHM的维修模式不仅可以取消部分定期检查工作,还可以通过提前监测减少非计划的维修事件,进而降低民机系统全寿命周期维修成本。成本效益分析表明：相比传统计划维修,PHM维修可降低40%以上的成本,进一步推广应用到整机其他系统将带来更大的经济效益和安全效益。     

高速齿轮传动的一种在线监测新方法

点蚀失效是高速齿轮传动的常见破坏形式。以往点蚀监测只能采用离线的监测手段根据对齿面磨损颗粒的分析做出结论。本文通过对齿轮点蚀过程的监测研究,初步发现:在一定条件下,润滑油会在高温齿面的微观空穴中汽化,形成汽泡。汽化程度与齿面温度及磨损状态有关。齿面点蚀产生麻点导致齿面汽化核心增多;同时使齿面摩擦温度升高。这些都反映到润滑油的汽化(泡)率的变化中。根据齿面的汽化规律,本文相应地提出齿轮点蚀状态的一种新的在线监测方法,应用这种方法,可以准确可靠地诊断齿轮等摩擦零副件点蚀以及其他磨损类故障。     

活齿传动啮合副的滑动情况研究

活齿传动是一种强度和可靠性都很高的新型少齿差齿轮传动,近年来得到了广泛的研究和应用.然而该传动在使用过程中存在着传动效率低、啮合副容易磨损等问题.由于活齿传动中“活齿”及转臂轴承外圈都具有局部自由度,本文首先提出了滑动系数的概念。通过用数值法对轮齿各啮合副之间的运动关系、摩擦性质及润滑状态等复杂因素的综合分析与联立求解,深入地研究了啮合副间的打滑情况和润滑状态,并全面讨论了各种因素对活齿打滑的影响。文中采用高速摄影技术对活齿的实际运动情况进行了观测,结果与数值法的结论基本一致。研究结果表明,该传动的啮合副特别是活齿与保持架之间的相对运动情况不利于动压油膜的形成,因此摩擦损耗较大,从而揭示出活齿传动效率低、易磨损的内在原因,为活齿传动的进一步改进提供参考。     

污染油液内颗粒图像在线监测系统开发

润滑或液压油液中的颗粒物携带着大量的机器系统运行状态和故障信息，通过对工作油液中颗粒的在线监测与分析，可以获得机器系统的磨损状况和液压系统的污染状况信息。本文综合运用了现代显微成像和计算机视觉技术，开发了污染油液内颗粒图像在线监测系统，并介绍了该系统的设计方案和设计原理。通过理论计算和实验分析，获得了该系统的性能指标。系统的成功开发，为基于油液分析的航空发动机状态监测和磨损故障诊断提供了先进的检测手段。     

多约束条件下机械臂关节轨迹模糊控制算法

将单一约束条件下冗余机械臂关节角速度向量算法与模糊推理方法有效结合,实现多个约束条件下冗余机械臂关节角速度向量轨迹的控制。根据末端执行器的方向、灵活性、机械臂与障碍物的距离等约束条件的重要性,将多个约束条件排定先后次序。综合所有传感器的信息,由模糊推理确定某一时刻需要优化的约束条件,以及对每个约束条件的执行程度,使得在完成主要任务的前提下,所有约束条件都得到最大限度满足。仿真结果证明了所提出算法的有效性。     

航空发动机磨损故障的智能融合诊断

运用了4种最常用的滑油分析技术——铁谱分析、光谱分析、颗粒计数分析及理化指标分析,同时结合发动机试车台监测数据,提出了运用神经网络和D—S证据理论对发动机试车状态进行融合诊断的方法。首先依据各种分析方法的标准磨损界限值,将原始数据进行了预处理,转换成故障征兆的布尔值;其次,建立了各子神经网络的拓扑结构。并依据专家经验建立各子系统的输入征兆与故障论域的映射关系,由此获得了各子神经网络的训练样本,对各网络成功训练后。利用神经网络实现各子网络的诊断并得到了中间诊断结果;然后,将每种方法的神经网络诊断结果作为各故障模式的基本概率分配值,利用改进的D—S证据理论。实现了对神经网络诊断结果的融合,由此获得了最终的融合诊断结果,最后,通过算例证明了该方法的有效性。     

新型民机维修成本目标有效性评估方法

将数据包络分析(DEA)的两阶段法扩展到了输入输出是模糊数的情况,并应用于新型民机的维修成本目标评估之中。应用时,新机与其类似机型将来的维修任务被视作决策单元,直接人工时费、直接材料费和间接维修费被视作模糊输入,遣派可靠度、可用座公里数和损失成本的倒数被视作模糊输出,经两个阶段的DEA分析之后,不仅能实现对维修成本目标的有效性评价,而且能实现对不合理目标的及时修正。经实际工程验证,该方法实用且有效。     

碰摩故障静电监测方法及模拟实验

针对航空发动机叶片碰摩故障难以实现在线监测的问题,展开基于静电感应原理的碰摩故障监测新方法研究。分析了碰摩颗粒产生与荷电机理,以静电传感器理论和点电荷感应信号特征为依据,建立了周期碰摩静电感应理论模型。研究结果表明:周期碰摩在静电传感器上的输出是一系列以碰摩频率为间隔的随频率增大幅值迅速衰减的周期离散谱线。为了验证模型的正确性,利用自行研制的静电传感器,采用模拟碰摩的方式进行了两组实验。第1组实验结果表明传感器可以监测到模拟碰摩故障产生的带电颗粒,碰摩阶段的信号活动率水平明显增大,但事件率没有出现明显的变化;第2组实验在信号频域出现了非常明显的特征频率及其二倍频,且二倍幅值频随频率增大迅速衰减,证明了模型的有效性。