航空發(fā)動(dòng)機(jī)氣路部件退化仿真及健康評(píng)估.pdf

1、航空發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)的核心部件，為保證航空發(fā)動(dòng)機(jī)安全可靠運(yùn)行，降低維修保障費(fèi)用，以美國(guó)為首的西方國(guó)家提出了發(fā)動(dòng)機(jī)的故障預(yù)測(cè)與健康管理（PHM）方法，其中健康狀態(tài)評(píng)估是其中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。航空發(fā)動(dòng)機(jī)作為一種高可靠性的復(fù)雜設(shè)備，其歷史退化數(shù)據(jù)不足，退化實(shí)驗(yàn)投入資金巨大成為發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理的一大難點(diǎn)，因此，如何有效降低調(diào)研費(fèi)用和周期成為一個(gè)重要問(wèn)題。計(jì)算機(jī)仿真在此方面具有巨大優(yōu)勢(shì)：不僅可以大大減少實(shí)驗(yàn)工作量和實(shí)驗(yàn)費(fèi)用，從而降低研發(fā)費(fèi)用和縮短研發(fā)周期

2、，并且通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真還可以進(jìn)行可行性研究和優(yōu)化，減少了試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)，從而大大降低成本。因此，建立一個(gè)具有擴(kuò)展性能的航空發(fā)動(dòng)機(jī)仿真平臺(tái)具有重要意義。本文對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)氣路部件退化規(guī)律進(jìn)行研究并建立了仿真模型，在此基礎(chǔ)上，對(duì)氣路部件的健康狀態(tài)進(jìn)行了評(píng)估，為發(fā)動(dòng)機(jī)群的維修決策提供了依據(jù)。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　?。?）研究發(fā)動(dòng)機(jī)氣路部件的穩(wěn)態(tài)性能仿真方法，選擇以氣路部件特性曲線(xiàn)擬合為基礎(chǔ)的部件法。在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)缺乏的情況下，選擇用耦合系數(shù)法根據(jù)已有

3、的發(fā)動(dòng)機(jī)通用特性曲線(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)氣路部件特性曲線(xiàn)進(jìn)行擬合。確定在發(fā)動(dòng)機(jī)整體仿真模型中需要的過(guò)程參數(shù)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)各部件工作原理和數(shù)學(xué)模型進(jìn)行研究。在Simulink環(huán)境下對(duì)渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行基于部件法的建模仿真。完成各部件的仿真模塊后，建立匹配驗(yàn)證方程，最終建立渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)仿真計(jì)算模型，為發(fā)動(dòng)機(jī)退化仿真提供了建?；A(chǔ)。
　?。?）建立了發(fā)動(dòng)機(jī)氣路部件性能退化仿真模型。研究了發(fā)動(dòng)機(jī)氣路部件性能退化仿真方法并利用基于發(fā)動(dòng)機(jī)氣路部件特性

4、曲線(xiàn)退化的方法對(duì)壓氣機(jī)性能退化過(guò)程進(jìn)行了仿真。利用平移耦合系數(shù)的方法實(shí)現(xiàn)部件特性曲線(xiàn)退化過(guò)程的仿真，分析了壓氣機(jī)氣路部件退化對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)各截面參數(shù)的影響。
　?。?）基于隱馬爾科夫模型，對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)氣路部件的健康狀態(tài)進(jìn)行了評(píng)估，并基于實(shí)際數(shù)據(jù)對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了剩余壽命預(yù)測(cè)。分析發(fā)動(dòng)機(jī)氣路部件退化過(guò)程的特征，選擇利用左右型多參數(shù)隱馬爾科夫模型對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)退化過(guò)程的健康狀態(tài)進(jìn)行健康評(píng)估。由于真實(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)缺乏充足的歷史退化數(shù)據(jù)，利用仿真數(shù)據(jù)對(duì)訓(xùn)練