【技术实现步骤摘要】
：本专利技术涉及航空发动机性能监控
，具体地说是一种基于气路参数衰退基线的航空发动机水洗后节油量算法。
技术介绍
：发动机在使用过程中叶片不可避免的会受到污染，这就会加速发动机气路性能的衰退，由于污染物的存在，也会造成关键部件涂层寿命的降低，增加发动机的燃油消耗，并增加发动机的排放污染，使发动机易发生喘振。此时除了按照排故手册进行工作外，对发动机进行水洗往往是发动机生产厂家特别推荐的方案之一。发动机水洗的最主要效果就是节省燃油量既降低排放污染。但由于发动机状态的唯一性，当发动机水洗后，则其非水洗状态的一切数据都处于不可知状态，因此发动机水洗后究竟能够节省多少燃油只是一个感性的概念。对于航空公司来说往往需要准确的燃油节省量，从而能够为公司和国家提供准确的节能数据。因此，发动机水洗前后燃油节省量的准确计算是迫切需要的。目前国内外存在许多的水洗基地，不同基地水洗设备及水洗方式都有一定的差别。因此得到的水洗效果各不相同，水洗后的燃油节省量有较大的差别。国内对于航空发动机水洗节油量的计算基本处于空白状态，而在国外主要是航空发动机生产厂家给出过近似的计算，从计算的过程来看，存在着一些不足之处。首先，水洗后的燃油节省量计算公式无理论推导介绍，其次，该计算公式进行了多次简化计算，导致计算误差的积累，使得计算精度不高。发动机水洗后的节油量作为选择合理水洗基地的主要参考指标，需要较为精确...
【技术保护点】
一种基于气路参数衰退基线的航空发动机水洗后节油量算法，其特征在于，包括以下内容：对整个航段与巡航阶段燃油流量的映射关系进行处理；航空发动机燃油流量偏差值衰退基线概念的提出与该基线挖掘方法研究；对水洗节油效果持续循环计算方法研究；基于燃油流量偏差值衰退基线的节油量模型推导。
【技术特征摘要】
1.一种基于气路参数衰退基线的航空发动机水洗后节油量算法，
其特征在于，包括以下内容：对整个航段与巡航阶段燃油流量的映射
关系进行处理；航空发动机燃油流量偏差值衰退基线概念的提出与该
基线挖掘方法研究；对水洗节油效果持续循环计算方法研究；基于燃
油流量偏差值衰退基线的节油量模型推导。
2.根据权利要求1所述的一种基于气路参数衰退基线的航空发
动机水洗后节油量算法，其特征在于所述对整个航段与巡航阶段燃油
流量的映射关系进行处理主要包括以下内容：
QAR数据记录了整个航班的详细数据，对QAR数据中左右发动机的
燃油流量数据进行研究，并根据函数逼近定理有
FF m L - FF m R FF m L = f ( t ) = Σ i = 0 n a i · t i - - - ( 1 ) ]]>式中FFmL——为QAR数据中左侧发动机燃油流量测量值；
FFmR——为QAR数据中右侧发动机燃油流量测量值；
当两台发动机一台为水洗状态，令一台为未水洗状态时，上式依
然成立，于是有
FF n o w a s h - FF w a s h e d FF w a s h e d = Σ i = 0 n a i · t i - - - ( 2 ) ]]>对(2)式进行分析可知，QAR中燃油流量是一个上下波动的离散数据，
但两台发动机数据波动方向是一致的；发动机的性能参数衰退非常缓
慢，在一个飞行循环中性能参数基本不会变化，因此(2)式在一个飞
行循环中是一个与时间无关的常数，可以采用巡航阶段的燃油流量之
\t间的关系来代表整个循环的关系，因此有
FF n o w a s h - FF w a s h e d FF w a s h e d = Σ i = 0 n a i · t i = + 0 · t n + 0 · t n - 1 + ... + 0 · t + a 0 = K C R Z - - - ( 3 ) ]]>对每种型号发动机取样本若干进行验证，得到一样的实际结果。
因此(3)式可以表征出在整个航班中，水洗状态发动机与未水洗状态
发动机的燃油流量关系。
3.根据权利要求1所述的一种基于气路参数衰退基线的航空发
动机水洗后节油量算法，其特征在于所述航空发动机燃油流量偏差值
衰退基线概念的提出与该基线挖掘方法研究，其特征在于包括以下内
容：发动机从装机未经过任何水洗直到拆发过程中燃油流量偏差值随
循环次数的变化曲线称之为燃油流量偏差值衰退基线，发动机状态是
唯一性的，当发动机处于水洗状态，其水洗后的状态数据都是真实存
在的，对燃油流量偏差值的衰退模式进行提取，首先对离散数据采用
十点平均法进行平滑处理，然后采用最小二乘法进行趋势提取，剔除
环境影响，燃油流量衰退曲线是一条无波动的连续光滑曲线，因此可
用如下的二次函数无限的逼近
ΔFF w a s h e d = Σ i = 0 n a i w · x i = a 2 w · x 2 + a 1 w · x 1 + a 0 w · x 0 - - - ( 4 ) ]]>代表水洗后的模型系数。设有m组实测数据，则根据逼近函
数有
如果ΔFFm0为实际测得数据，则该二次函数因保证下面的误差最
小
m i n Σ i = 1 m ( ΔFF i - ΔFF i 0 ) 2 - - - ( 6 ) ]]>要使得该式最小，则该式对每个多项式系数求导数都等于零，于
是有
∂ Σ i = 1 m ( ΔFF i - ΔFF i 0 ) 2 ∂ a 0 w = 0 ∂ Σ i = 1 m ( ΔFF i - ΔFF i 0 ) 2 ∂ a 1 w = 0 ∂ Σ i = 1 m ( ΔFF i - ΔFF i 0 ) 2 ∂ a 2 w = 0 - - - ( 7 ) ]]>三个方程，三个未知数，可以求得多项式系数而对于未水洗状态是完全未知的，需要采用水洗点之前的数据变
化趋势进行预测，对于时间序列数据的预测，采用离散输入过程神经
网络进行预测，之后同样采用十点平均法对预测数据进行平滑处理，
之后采用同上的方法进行水洗前燃油流量偏差值衰退基线的模式提
\t取，假设水洗前
ΔFF n o w a s h = Σ i = 0 n a i n w · x i = a 2 n w · x 2 + a 1 n w · x 1 + a 0 n w · x 0 - - - ( 8 ) ]]>由
∂ Σ i = 1 m ( ΔFF i n w - ΔFF i 0 n w ) 2 ∂ a 0 n w = 0 ∂ Σ i = 1 m ( ΔFF i w - ΔFF i 0 n w ) 2 ∂ a 1 n w = 0 ∂ Σ i = 1 m ( ΔFF n w i - ΔFF i 0 n w ) 2 ∂ a 2 n w = 0 - - - ( 9 ) ]]>求得水洗前多项式系数为于是可以得到任一水洗点后水洗前后的燃油流量偏差值衰退曲
线为
ΔFF n o w a s h = a 2 n w · x 2 + a 1 n w · x 1 + a 0 n w ΔFF w a s h e d = a 2 w · x 2 + a 1 w · x 1 + a 0 w - - - ( 10 ) ]]>4.根据权利要求1所述的一种基于气路参数衰退基线的航空发
动机水洗后节油量算法，其特征在于所述对水洗节油效果持续循环计
算方法研究包括以下内容：
对于衰退基线，提取趋势后可得到(10)式所示的水洗前后燃油流
量偏差值衰退曲线，而两条曲线相交后会沿未水洗的衰退基线继续衰
退，因此两条曲线的交点处即认为水洗效果结束点，因此利用式(10)
\t进行求解，当x为循环次数时，根据上述水洗前后燃油流量偏差值衰
退模型可以求得水洗效果持续循环数大约为
N = - ( a 1 n w - a 1 w ) + ( a 1 n w - a 1 w ) 2 - 4 ( a 2 n w - a 2 w ) · Δ D F F 2 ( a 2 n w - a 2 w ) - - - ( 11 ) ]]>其中ΔDFF为水洗点处燃油流量偏差值的改善值。
5.根据权利要求1所述的一种基于气路参数衰退基线的航空发
动机水洗后节油量算法，其特征在于所述基于燃油流量偏差值衰退基
线的节油量模型推导主要包括以下内容：
在巡航阶段，对于无量纲参数
θ T = T 2 288.15 δ P = P 2 14.696 - - - ( 12 ) ]]>根据第三相似定理有
FF c = F F θ · δ - - - ( 13 ) ]]>式中FF——为实际飞行状态下的燃油流量值；
FFc——为标准化处理之后的燃油流量值。
根据普惠发动机生产厂家对燃油流量偏差值的定义有
Δ F F = FF c - FF * FF * × 100 % = F F θ · δ - FF * FF * × 100 % - - - ( 14 ) ]]>式中ΔFF——燃油流量偏差值；
FF*——为对应状态下基线上的值。
于是有
FF w a s h e d = ΔFF w a s h e d . θ · δ · FF * + θ · δ · FF * FF n o w a s h = ΔFF n o w a s h . θ · δ · FF * + θ · δ · FF * - - - ( 15 ) ]]>由于巡航状态是一个恒定稳定状态，因此可预测水洗前后每个航
段中巡航阶段的燃油量为
...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔智全，钟诗胜，付旭云，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，
类型：发明
国别省市：山东;37
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