基于健康指数相似的航空发动机剩余寿命预测

针对机载快速存取记录器(QAR)详细记录了发动机全周期多源性能参数的特点,提出了一种基于时间序列相似性匹配的航空发动机剩余寿命预测方法。首先通过相关分析选取与发动机性能衰退密切相关的参数,利用狄克松判定准则剔除原始数据异常值,将多个性能参数通过状态空间模型融合为健康指数来表征发动机衰退状态;然后通过K-means聚类分析法重构发动机健康指数序列;最后计算序列之间的相似度,依据相似度大小赋予参照样本不同权重预测发动机剩余寿命。通过航空公司实际数据对该方法进行验证,结果表明该方法具有较好的预测精度。     

周期性尾迹对涡轮端区二次流强度影响

为进一步认识上游周期性尾迹对涡轮端区流动的影响,分析尾迹与端区二次流结构之间的相互作用,基于高负荷低压涡轮叶型Packb对非定常工况下尾迹与端区流动进行了数值模拟研究,并借助扇形叶栅实验台进行辅助校核。数值研究采用商业CFD软件进行仿真,借助LES模型耦合Smagorinsky亚格子模型,对尾迹造成的端区流动影响进行了分析。研究表明,尾迹的存在使得叶栅出口处的端区二次流强度出现周期性的变化,其增强与削弱作用的交替出现是尾迹在通道中所处位置不同所造成的,利尾迹周期性地对二次流强度的削弱作用可有效减小端区流动损失。     

基于LightGBM算法的航空发动机基线多参数建模方法

在航空发动机实时监控与健康管理技术中,发动机工作基线起到了至关重要的作用。近些年来,利用QAR(快速存储记录器)数据进行基线挖掘的方法受到了广泛的关注。本文提出了一种考虑引气和滑油温度影响的lightGBM航空发动机基线建模方法,按照发动机稳态工作条件提取GE90-115B发动机在运行过程中的数据,对其做相似修正后作为基础数据,再通过带交叉验证的网格寻优lightGBM算法进行训练获得基线模型。与以往挖掘的基线模型相比,在考虑引气和滑油温度的情况下训练出的基线模型具有更高的精度和更强的泛化能力。     

基于广义 Gronwall-Bellman 引理的小型涡扇发动机过渡态控制

针对航空发动机强非线性的特点,将非线性控制理论应用于小型涡扇发动机过渡态控制。基于非线性模型,应用广义Gronwall-Bellman引理设计给定转速跟踪器,该过渡态控制器可在一定范围的转速切换指令下,通过对控制器参数的选取来调节跟踪误差范数边界,使得闭环系统以指数收敛到新平衡状态。应用Lyapunov稳定性定理对该控制器的性能进行验证,在理论上证明了该非线性设计方法的有效性;并以DGEN380发动机为仿真研究对象,对上述控制器进行数值仿真。仿真结果表明设计的发动机过渡态转速跟踪器能满足航空发动机控制系统的动态性能指标,实现了基于非线性模型的简单加速控制,仿真结果验证了该设计方法的有效性。     

基于QAR的民航发动机燃油流量控制规律研究

以PW4077型发动机为研究对象,以发动机原理为基础,使用多元统计学算法,从飞机实时数据QAR(Quick AccessRecorder)入手,深入探索发动机各性能参数之间以及性能参数与环境参数之间的关系,并建立数学模型;借用MATLAB-SIM-ULINK仿真平台实现系统仿真,总结出PW4077型发动机在飞机各个飞行阶段的燃油流量控制规律。从而更好地把握发动机性能,控制燃油流量,节约成本;此研究方法亦可应用于其他型号发动机。