一种基于数据的航空发动机排气温度裕度寿命计算方法技术

本发明专利技术公开了一种基于数据的航空发动机排气温度裕度寿命计算方法，首先，识别发动机排气温度裕度影响因素，并对换算/修正公式系数进行多项式回归拟合，随后进行发动机风扇转速/排气温度的换算和风扇转速的修正；其次，利用支持向量机对发动机引气系统相关数据与排气温度数据进行机器学习，并利用遗传算法优化SVM学习机中的惩罚因子及核函数，获得发动机排气温度裕度；再次，利用小波变换对EGTM进行降噪和特征提取；最后，运用多项式回归拟合EGTM性能衰退率并计算发动机EGTM剩余寿命。该方法实现了从数据输入到EGTM计算及裕度剩余寿命预测的全部过程，结果可作为维修计划制定及经济成本计算的理论支撑和参考依据。

A data based life calculation method for Aeroengine exhaust temperature margin

【技术实现步骤摘要】
一种基于数据的航空发动机排气温度裕度寿命计算方法
本专利技术属于航空发动机

技术介绍
航空发动机监控是目前国内外航空领域研究的重点问题之一，发动机监控通过提高飞机安全性、降低运营成本、增加飞机可靠性和飞机可用度等多个方面产生效益。其中发动机实际排气温度裕度(EGTM，部分公司监控发动机热天排气温度裕度即EGTHDM，二者实质相同)是航空公司及发动机制造、维修厂商监控发动机状态的重中之重。EGTM是指发动机制造商规定的排气温度限制值与拐点温度下发动机排气温度值之差。拐点温度是发动机制造商规定的起飞时可保证最大推力(或功率)的最高大气温度。利用EGTM监控可以诊断发动机故障、推断发动机寿命、制定维修清洗计划、监控新发磨合状况以及检查翻修质量等。目前EGTM是由发动机制造商利用航空公司共享的飞机通讯寻址与报告系统(AircraftCommunicationAddressingandReportingSystem，简称ACARS)报文数据计算得到的，其计算方法作为公司商业机密。航空燃气涡轮发动机监视系统设计与实施指南(HB/Z本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于数据的航空发动机排气温度裕度寿命计算方法，其特征在于：包括以下步骤：/n步骤1：获取航空发动机数据，包括：大气总温TAT、指示风扇转速N1、发动机排气温度EGT、可变放气活门位置VBV、可调静子叶片位置VSV、低压涡轮间隙控制活门位置LPTACC、高压涡轮间隙控制活门位置HPTACC、发动机高压引气活门HPV、发动机引气压力调节活门PRV、客舱除冰活门位置Nacelle、机翼除冰活门位置Wing、空调组件流量Pack；/n步骤2：建立航空发动机风扇转速修正模型，具体为：根据大气总温TAT，对发动机风扇转速标准进行工况换算，得到指示风扇转速修正值N1K；根据发动机风扇转速的配平值及N...

【技术特征摘要】
1.一种基于数据的航空发动机排气温度裕度寿命计算方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：获取航空发动机数据，包括：大气总温TAT、指示风扇转速N1、发动机排气温度EGT、可变放气活门位置VBV、可调静子叶片位置VSV、低压涡轮间隙控制活门位置LPTACC、高压涡轮间隙控制活门位置HPTACC、发动机高压引气活门HPV、发动机引气压力调节活门PRV、客舱除冰活门位置Nacelle、机翼除冰活门位置Wing、空调组件流量Pack；
步骤2：建立航空发动机风扇转速修正模型，具体为：根据大气总温TAT，对发动机风扇转速标准进行工况换算，得到指示风扇转速修正值N1K；根据发动机风扇转速的配平值及N1K，对发动机风扇转速进行推力管理换算，从而计算得到风扇的实际转速N1KACT；
步骤3：建立航空发动机排气温度修正模型，具体为：根据采集到的发动机排气温度EGT，对发动机排气温度标准进行工况换算，得到排气温度换算值EGTK；采集发动机的m组历史数据，并根据m组历史数据预设m组修正后的排气温度换算值，将该m组历史数据和m组修正后的排气温度换算值放入支持向量机中训练；将EGTK以及步骤1获取的VBV、VSV、LPTACC、HPTACC、HPV、PRV、Nacelle、Wing、Pack放入训练好的支持向量机中，得到修正后的排气温度换算值EGTKC；
步骤4：根据步骤2得到的N1KACT，得到发动机排气温度的阈值；根据发动机的类型确定发动机排气的拐点温度TCORNER；根据发动机排气温度的阈值、TCORNER和步骤3中的EGTKC，计算得到发动机实际排气温度裕度EGTM；
步骤5：建立航空发动机裕度剩余寿命模型，具体为：对步骤4中的EGTM进行特征值提取，根据提取后的特征信号，得到航空发动机的裕度剩余寿命。


2.根据权利要求1所述的一种基于数据的航空发动机排气温度裕度寿命计算方法，其特征在于，所述步骤2具体为：
所述发动机风扇转速标准工况换算为：
根据采集到的大气总温，计算温度换算比θ：



将θ和步骤1采集到的N1代入如下方程，计算得到N1K：



根据发动机的类型确定发动机风扇转速的配平值Trim，根据如下公式确定指示风扇转速N1的配平影响修正值ΔN1Ctrim：
当Trim＝0时，ΔN1Ctrim＝0；
当Trim＝1时，ΔN1Ctrim＝2.301·10-8·N1K3-2.92·10-4·N1K2+1.236·N1K-1737；
当Trim＝2时，ΔN1Ctrim＝4.602·10-8·N1K3-5.84·10-4·N1K2+2.471·N1K-3475；
当Trim＝3时，ΔN1Ctrim＝6.903·10-8·N1K3-8.76·10-4·N1K2+3.707·N1K-5212；
当Trim＝4时，ΔN1Ctrim＝9.585·10-8·N1K3-1.22·10-3·N1K2+5.167·N1K-7275；
当Trim＝5时，ΔN1Ctrim＝1.189·10-7·N1K3-1.51·10-3·N1K2+6.403·N1K-9013；
当Trim＝6时，ΔN1Ctrim＝1.527·10-7·N1K3-1.94·10-3·N1K2+8.224·N1K-11580；
当Trim＝7时，ΔN1Ct...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙有朝，杜方舟，郭媛媛，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32