發(fā)布時間：2020-06-27 08:09

【摘要】：航空發(fā)動機是飛機的核心部件,為保證航空發(fā)動機安全可靠運行,降低維修保障費用,以美國為首的西方國家提出了發(fā)動機的故障預測與健康管理(PHM)方法,其中健康狀態(tài)評估是其中的一項關(guān)鍵技術(shù)。航空發(fā)動機作為一種高可靠性的復雜設(shè)備,其歷史退化數(shù)據(jù)不足,退化實驗投入資金巨大成為發(fā)動機健康管理的一大難點,因此,如何有效降低調(diào)研費用和周期成為一個重要問題。計算機仿真在此方面具有巨大優(yōu)勢:不僅可以大大減少實驗工作量和實驗費用,從而降低研發(fā)費用和縮短研發(fā)周期,并且通過計算機仿真還可以進行可行性研究和優(yōu)化,減少了試驗風險,從而大大降低成本。因此,建立一個具有擴展性能的航空發(fā)動機仿真平臺具有重要意義。本文對航空發(fā)動機氣路部件退化規(guī)律進行研究并建立了仿真模型,在此基礎(chǔ)上,對氣路部件的健康狀態(tài)進行了評估,為發(fā)動機群的維修決策提供了依據(jù)。主要研究內(nèi)容如下:(1)研究發(fā)動機氣路部件的穩(wěn)態(tài)性能仿真方法,選擇以氣路部件特性曲線擬合為基礎(chǔ)的部件法。在實驗數(shù)據(jù)缺乏的情況下,選擇用耦合系數(shù)法根據(jù)已有的發(fā)動機通用特性曲線對發(fā)動機氣路部件特性曲線進行擬合。確定在發(fā)動機整體仿真模型中需要的過程參數(shù),對發(fā)動機各部件工作原理和數(shù)學模型進行研究。在Simulink環(huán)境下對渦輪風扇發(fā)動機進行基于部件法的建模仿真。完成各部件的仿真模塊后,建立匹配驗證方程,最終建立渦輪風扇發(fā)動機的穩(wěn)態(tài)仿真計算模型,為發(fā)動機退化仿真提供了建模基礎(chǔ)。(2)建立了發(fā)動機氣路部件性能退化仿真模型。研究了發(fā)動機氣路部件性能退化仿真方法并利用基于發(fā)動機氣路部件特性曲線退化的方法對壓氣機性能退化過程進行了仿真。利用平移耦合系數(shù)的方法實現(xiàn)部件特性曲線退化過程的仿真,分析了壓氣機氣路部件退化對發(fā)動機各截面參數(shù)的影響。(3)基于隱馬爾科夫模型,對航空發(fā)動機氣路部件的健康狀態(tài)進行了評估,并基于實際數(shù)據(jù)對航空發(fā)動機進行了剩余壽命預測。分析發(fā)動機氣路部件退化過程的特征,選擇利用左右型多參數(shù)隱馬爾科夫模型對發(fā)動機退化過程的健康狀態(tài)進行健康評估。由于真實發(fā)動機缺乏充足的歷史退化數(shù)據(jù),利用仿真數(shù)據(jù)對訓練過程進行了驗證,并利用驗證后的模型對真實發(fā)動機歷史退化數(shù)據(jù)進行健康評估。最后參考發(fā)動機截尾預測數(shù)據(jù)對發(fā)動機進行了健康狀態(tài)預測和剩余壽命預測。
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V263.6
【圖文】：

進氣道的作用是使氣流均勻流入壓氣機。風扇將從進氣道進入的氣流進壓并穩(wěn)定氣體的流動，之后氣流進入高壓壓氣機。在高壓壓氣機中，氣一步增壓，使氣體總壓達到有利于燃燒的壓力。在燃燒室中，被壓縮的噴油燃燒作用，使氣體動能和總壓增大并使氣體由燃燒室進入高壓渦輪輪做功。高壓渦輪產(chǎn)生的高壓軸轉(zhuǎn)速為壓氣機提供動能，低壓渦輪產(chǎn)生轉(zhuǎn)速為風扇提供動能。最后燃燒后的氣體在混合室與外涵道氣體混合并管排入大氣[23]。對于渦扇發(fā)動機而言，風扇提供的動能是機身動能的主 渦輪風扇發(fā)動機仿真方法及仿真環(huán)境本章首先對渦輪風扇發(fā)動機各主要氣路部件進行穩(wěn)態(tài)模型并進行氣路部能計算。航空發(fā)動機穩(wěn)態(tài)性能計算是指：發(fā)動機在指定飛行高度 H、飛 Ma、大氣溫度 T 等飛行狀況的條件下，發(fā)動機處于穩(wěn)定工作狀態(tài)下的性性能計算包括發(fā)動機設(shè)計點性能計算和非設(shè)計點性能計算。熱力計算是

圖 2-2 進氣道仿真模塊進氣道進口靜溫和靜壓[6]： 00, <0288.15 0.0065 ,0 11000216.5,11000 24000iT HT H HH （2-11）04 5.255880, 0101325(1 0.225577 10 H) ,0 110001100022632exp( ),11000 H6318iP HP HH （2-12）進口氣流速度： 0 a 0iC M kRT（2-13）

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 吳小梅;李偉光;陸峰;;壓氣機葉片抗沖蝕涂層的研究及應用進展[J];材料保護;2007年10期

相關(guān)博士學位論文 前1條

1 周劍波;變幾何渦軸發(fā)動機綜合控制技術(shù)研究[D];南京航空航天大學;2011年

相關(guān)碩士學位論文 前1條

1 段明秀;層次聚類算法的研究及應用[D];中南大學;2009年

本文編號：2731562