A data-driven health indicator extraction method for aircraft air conditioning system health monitoring

Prognostics and Health Management (PHM) has become a very important tool in modern commercial aircraft. Considering limited built-in sensing devices on the legacy aircraft model, one of the challenges for airborne system health monitoring is to find an appropriate health indicator that is highly related to the actual degradation state of the system. This paper proposed a novel health indicator extraction method based on the available sensor parameters for the health monitoring of Air Conditioning System (ACS) of a legacy commercial aircraft model. Firstly, a specific Airplane Condition Monitoring System (ACMS) report for ACS health monitoring is defined. Then a non-parametric modeling technique is adopted to calculate the health indicator based on the raw ACMS report data. The proposed method is validated on a single-aisle commercial aircraft widely used for short and medium-haul routes, using more than 6000 ACMS reports collected from a fleet of aircraft during one year. The case study result shows that the proposed health indicator can effectively characterize the degradation state of the ACS, which can provide valuable information for proactive maintenance plan in advance.     

Reliability Sensitivity Algorithm Based on Stratified Importance Sampling Method for Multiple Failure Modes Systems

 Combining the advantages of the stratified sampling and the importance sampling, a stratified importance sampling method (SISM) is presented to analyze the reliability sensitivity for structure with multiple failure modes. In the presented method, the variable space is divided into several disjoint subspace by n-dimensional coordinate planes at the mean point of the random vector, and the importance sampling functions in the subspaces are constructed by keeping the sampling center at the mean point and augmenting the standard deviation by a factor of l. The sample size generated from the importance sampling function in each subspace is determined by the contribution of the subspace to the reliability sensitivity, which can be estimated by it-erative simulation in the sampling process. The formulae of the reliability sensitivity estimation, the variance and the coeffi-cient of variation are derived for the presented SISM. Comparing with the Monte Carlo method, the stratified sampling method and the importance sampling method, the presented SISM has wider applicability and higher calculation efficiency, which is demonstrated by numerical examples. Finally, the reliability sensitivity analysis of flap structure is illustrated that the SISM can be applied to engineering structure.     

飞行器失稳平面振荡运动的物理机制

基于全局亚迭代耦合求解非定常流体动力学方程和刚体动力学方程(CFD/RBD),研究动不稳定飞行器在自由俯仰与自由沉浮二自由度下自激发平面失稳运动的非定常特征。数值研究表明:超声速锥-柱-裙飞行器的平面失稳运动发展为极限环形式,并伴随着波系结构非定常变化;平面运动保持了自由俯仰基本运动特征,但同步自由沉浮使得极限环周期运动的振幅更小、频率更快;平面自由运动中飞行器绕靠近头部的不动点转动。基于第二拉格朗日方程和虚功原理,导出能够描述迟滞现象的参数化非线性动力学模型。多尺度近似分析(MTS)获得参数化运动特征:自激振动过程是拟简谐运动;平衡点阻尼是决定运动稳定特性的分叉参数;振幅特性与阻尼非线性相关,频率特性与刚度非线性相关;模型分析证实了平面自由运动的不动点现象并自洽地解释了沉浮自由度存在使得极限环振幅变小的动力学机制。非线性模型的理论分析、重构都与数值结果高度一致,从而有效地佐证了自激振荡建模研究的合理性。     

日本火箭发动机喷管用C/ C 复合材料

介绍了C/C复合材料在日本固体火箭发动机喷管的应用情况,主要包括卫星远地点助推发动机用螺旋形状碳布铺层的2D-C/C扩张段、固体助推器及固体运载用3D-C/C喉衬.2D-C/C扩张段采用黏胶丝基碳纤维成型,M-V固体运载一级发动机C/C喉衬采用碳纤维三向正交圆筒编织结构,热等静压-石墨化致密,外径Ф1100 mm,密度达1.95 g/cm3.C/C复合材料在固体及液体火箭发动机喷管延伸出口锥的应用是未来的发展方向.     

CFRP双剪单钉连接接头强度分析

双剪连接接头是复合材料结构连接设计的主要环节。针对T300／KH304复合材料层合板的双剪连接形式，分析了单钉连接情况下的接头强度，并采用Yamada-Sun准则预测了该层合板结构双剪连接接头的破坏载荷。结果表明：该接头的破坏模式主要呈现为挤压破坏；Yamada-Sun准则可以较好地预测该结构的破坏载荷；所预测的接头的破坏载荷及破坏模式，试验结果与数值分析结果比较一致。     

航空发动机高速球轴承动态特性分析

 高速滚动轴承的动态特性对航空发动机转子系统的性能有重要的影响,为尽可能真实模拟轴承实际运转情况,建立轴承零件相互作用模型得到各零件之间力和力矩,使用较精确的弹流模型计算拖动力,采用拟动力学法建立任意受载的球轴承动力学分析模型,提出了工程中非线性方程组的高效解法。编制调试了计算程序READ ( Rolling Element bearing Advanced Dynamics tool),以276927NK1W1(H)航空轴承为算例分析了工况参数和结构参数对滚动轴承动态特性的影响规律,最后通过Gupta的动力学程序算例验证了程序的准确性。轴承动态特性的研究为研究航空发动机转子轴承集成系统动态性能分析奠定了基础。     

负压实型铸造金属基复合材料的成型理论研究

负压实型铸造金属基复合材料的合金液前沿受到气化模气化产生的气体阻力Pc，凝固阻力Pf，毛细作用力Pc，自身重力G，纤维间的摩擦阻力f以及充型时端部紊流引起的非线性力等，其中气体的阻力，凝固阻力，毛细作用力是主要的作用力，文中通过分析影响这些作用力的因素，提出了改善合金液充填的有效途径；严格控制气化模中纤维的分布形态，使得合金液的充填速度均匀，控制浇注过程中的工艺参数，对纤维进行适当的表面处理，改善润湿性能等。     

用假设检验观点考虑经验因素时疲劳寿命分散系数研究

传统的疲劳寿命分散系数的理论值是基于参数估计概念得出的,由于仅利用本次产品样本试验数据而使其数值,尤其对航空宇航一类结构而言,与实际统计值相比往往偏大;考虑实际产品的继承性,从假设检验观点出发,强调充分利用以往的信息,推导了基于假设检验观点的疲劳寿命分散系数,并讨论了某些参数的影响。通过算例表明与传统的参数估计概念的分散系数相比,假设检验观点的分散系数更趋近于实际统计值。     

多输入多输出随机振动试验变参数PID控制

 对多输入多输出(MIMO)随机振动试验控制的基本过程进行了系统分析。定义了一种新的在对数坐标下的控制误差表达式,然后在控制算法中引入了新的比例-积分-微分(PID)控制策略,并给出了PID参数随误差变化的规律。以悬臂梁为控制对象,完成了两输入两输出随机振动试验。结果表明：变参数PID控制方法能在保证快速均衡的基础上,有效地减小功率谱和参考谱之间的相对误差以及加速度总均方根值的控制误差,提高随机振动试验的控制精度。     

基于“嫦娥2号”CELMS数据的冯·卡门撞击坑微波辐射特性

冯·卡门（Von Kármán）撞击坑位于月球背面的SPA盆地西北部,切穿了浅层月壳,具有异常的矿物成分分布。基于微波辐射计数据的月壤微波辐射特性分析,对月球热演化和岩浆演化研究具有重要的参考价值。本研究基于“嫦娥2号”卫星微波辐射计数据,采用时角分析、双线性插值方法,生成了研究区域的亮温（T_B）图和亮温差（dT_B）图像;结合Arcgis软件,叠加地质图,并结合成分、地形图,研究了Von Kármán撞击坑微波辐射特性。研究结果表明：研究区北部出现高T_B异常,初步判定为下垫面温度较高;研究区南部出现与钛铁矿（FeO+TiO₂）含量分布相对应的亮温表现;结合研究区的微波辐射特性,重新进行了冯·卡门撞击坑地质解译;根据冯·卡门撞击坑的亮温表现,建议北部为着陆区重点选择区,其次为南部和西部。