本发明专利技术提供了一种基于损伤基线的航空发动机硬件损伤分析与寿命预测方法。根据发动机手册规定及发动机构型定义规范化的损伤描述规则，建立损伤数据库；建立基于线性退化轨道的损伤基线模型；对机队发动机的损伤数据进行线性拟合，利用极大似然估计求解损伤基线模型参数估计值；使用新获得的单台发动机的损伤数据更新损伤迹象模型，得到单台发动机的损伤增长模型；对于求得的单台发动机的硬件损伤增长模型，求得其概率密度分布函数，即发动机剩余在翼时间的概率密度分布函数，取其中值为发动机的剩余在翼寿命。本发明专利技术使得航空公司根据发动机硬件损伤对发动机的拆发时机进行预测成为了可能，进而能为发动机的维修计划制定提供重要的决策支持。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种，属于航空发动机检测
技术介绍
航空发动机硬件损伤可能导致发动机工作效率的下降甚至导致灾难性事故的发生，发动机使用的安全性是决定航空发动机是否能够安全使用的重要因素。航空发动机的硬件损伤主要是发动机核心机即压气机、燃烧室、涡轮等核心部件发生的损伤。由于航空发动机核心机通常工作在高压、高温等极端工作条件下，经常会发生裂纹、烧蚀等硬件损伤。对航空发动机硬件损伤发展趋势进行分析，进而对发生硬件损伤的发动机的剩余在翼时间进行有效预测，能为发动机维修计划的制定提供重要的决策依据，这也是对发动机安全使用的重要保障。但航空发动机硬件损伤的形成机制非常复杂，难以建立精确的物理模型来进行有效分析，且建立的模型经常具有复杂的形式和复杂的求解方法，在航空公司的实际工程应用中难以实施。但利用历史损伤数据即孔探数据分析其发展规律，从而预测其变化趋势却是一种实际可行的方法。不过在实际使用过程中，对单台发动机实施严密孔探监控将大大降低发动机的利用率，从而增加了航空公司的运营成本，因此，实际中获得发动机孔探数据样本量偏少，而且获得的均为非失效数据，这也就增加了建立基于历史数据的硬件损伤分析模型的难度，特别是在损伤数据量特别小的情况下，难以对单台发动机的损伤趋势和剩余在翼时间进行有效预测。因此，在航空发动机工程管理实际中，航空公司一般只能根据工程师的个人经验对发生了硬件损伤的部件的剩余寿命进行估计，一般都具有比较大的偏差。
技术实现思路
本专利技术的目的是为解决实际中获得发动机孔探数据样本量偏少，而且获得的均为非失效数据，特别是在损伤数据量特别小的情况下，难以对单台发动机的损伤趋势和剩余在翼时间进行有效预测的问题。进而提供一种。本专利技术的方法通过以下步骤实现一、收集并整理硬件损伤数据首先根据发动机的结构定义用于定位损伤的“位置描述语言”，并且定义损伤类型；根据损伤类型和损伤位置定义损伤状态描述语言，即“状态描述语言”，包括数值类型描述语言和逻辑类型描述语言，根据已定义的规范化发动机硬件损伤描述规则，收集每一台发动机的硬件损伤数据；二、建立损伤基线模型将通过孔探检查获得的损伤数据作为退化数据，建立如下的基于线性退化轨道曲线的损伤模型YCti) = α + β tj+ ε (、)(1)其中Y(ti)在表示在、时刻的发动机的损伤观测值，α表示损伤初始值，β表示增长速度因子，为随机参数；ε (、)为观测误差，通常假设ε (t)满足均值为0，方差为ο2 的正态分布，记为ε (、) Ν(0，σ2)；每一次循环的应力冲击对发动机造成的损伤量是随机分布的，假设每一次循环的损伤增量为s服从正态分布，即s Ν(μ s，σ s2)，进一步假设 β服从均值为P1，方差SCT12的正态分布；假设α的值为0，式(1)所示的模型进一步简化为权利要求1. 一种，其特征在于，通过以下步骤实现一、收集并整理硬件损伤数据首先根据发动机的结构定义用于定位损伤的“位置描述语言”，并且定义损伤类型；根据损伤类型和损伤位置定义损伤状态描述语言，即“状态描述语言”，包括数值类型描述语言和逻辑类型描述语言，根据已定义的规范化发动机硬件损伤描述规则，收集每一台发动机的硬件损伤数据；二、建立损伤基线模型将通过孔探检查获得的损伤数据作为退化数据，建立如下的基于线性退化轨道曲线的损伤模型2.根据权利要求1所述的， 其特征在于，在建立基于机队损伤数据的损伤基线模型的基础上，采用单台发动机损伤数据更新模型得到体现单台发动机损伤发展趋势的退化轨道模型，进而根据性能可靠性求得剩余寿命概率密度函数，取发动机剩余在翼时间分布的中值为发动机的剩余在翼时间。全文摘要本专利技术提供了一种。根据发动机手册规定及发动机构型定义规范化的损伤描述规则，建立损伤数据库；建立基于线性退化轨道的损伤基线模型；对机队发动机的损伤数据进行线性拟合，利用极大似然估计求解损伤基线模型参数估计值；使用新获得的单台发动机的损伤数据更新损伤迹象模型，得到单台发动机的损伤增长模型；对于求得的单台发动机的硬件损伤增长模型，求得其概率密度分布函数，即发动机剩余在翼时间的概率密度分布函数，取其中值为发动机的剩余在翼寿命。本专利技术使得航空公司根据发动机硬件损伤对发动机的拆发时机进行预测成为了可能，进而能为发动机的维修计划制定提供重要的决策支持。文档编号G01M15/00GK102288412SQ20111011334公开日2011年12月21日 申请日期2011年5月4日 优先权日2011年5月4日专利技术者付旭云, 林琳, 钟诗胜, 雷达 申请人:哈尔滨工业大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种基于损伤基线的航空发动机硬件损伤分析与寿命预测方法，其特征在于，通过以下步骤实现：一、收集并整理硬件损伤数据：首先根据发动机的结构定义用于定位损伤的“位置描述语言”，并且定义损伤类型；根据损伤类型和损伤位置定义损伤状态描述语言，即“状态描述语言”，包括数值类型描述语言和逻辑类型描述语言，根据已定义的规范化发动机硬件损伤描述规则，收集每一台发动机的硬件损伤数据；二、建立损伤基线模型：将通过孔探检查获得的损伤数据作为退化数据，建立如下的基于线性退化轨道曲线的损伤模型：Ｙ（ｔｉ）＝α＋βｔｉ＋ε（ｔｉ） （１）其中Ｙ（ｔｉ）在表示在ｔｉ时刻的发动机的损伤观测值，α表示损伤初始值，β表示增长速度因子，为随机参数；ε（ｔｉ）为观测误差，通常假设ε（ｔ）满足均值为０，方差为σ２的正态分布，记为ε（ｔｉ）～度函数。下的截尾分布：Ｐ（Ｔｒ＜ｔ｜Ｙ，Ｔｒ≥０）＝Ｐ（０≤Ｔｒ≤ｔ｜Ｙ）＝Φ（ｇ（ｔ））－Φ（ｇ（０））（１２）进一步可以得到概率密度函数ｆ（ｔ）＝φ（ｇ（ｔ））ｇ′（ｔ） （１３）式中φ（·）为标准正态分布的概率密）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｎ）１１（／ｍｎ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍａｔｈ）令则式（１１）中在翼时间为Ｔｒ的值域为（－∞，∞）；实际上Ｔｒ≥０，因此Ｔｒ的分布取以?（／ｍｓｕｐ）?（ｍｏ）＋（／ｍｏ）?（ｍｓｕｐ）?（ｍｉ）＆ｓｉｇｍａ；（／ｍｉ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｐ）?（／ｍｓｑｒｔ）?（／ｍｆｒａｃ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｏ）－（／ｍｏｕｂｓｕｐ）?（ｍｓｕｐ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｔ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＋（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｔ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｋ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ））ｔ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｋ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｓｑｒｔ）?（ｍｓｕｂｓｕｐ）?（ｍｉ）＆ｓｉｇｍａ；（／ｍｉ）?（ｍｉ）＆ｂｅｔａ；（／ｍｉ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（／ｍｓ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）＆ｍｕ；（／ｍｉ）?（ｍｉ）＆ｂｅｔａ；（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｔ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＋（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）｜（／ｍｏ）?（ｍｉ）Ｙ（／ｍｉ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｉ）＆Ｐｈｉ；（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｆｒａｃ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｄ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｕ在翼时间为Ｔｒ的分布为（ｍａｔｈ）??（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）Ｐ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｔ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｒ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ）＆ｌｔ；（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｔ（／ｍｉ）?（ｍｏ（／ｍｓｑｒｔ）?（／ｍｆｒａｃ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍａｔｈ）式中Φ（·）为标准正态分布；记当前观测时刻为ｔｋ，Ｙ（ｔ＋ｔｋ）为ｔ＋ｔｋ时刻的损伤观测值，则求得为发生了该种类型硬件损伤的发动机的剩余；（／ｍｉ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｂｓｕｐ）?（ｍｓｕｐ）?（ｍｉ）ｔ（／ｍｉ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｐ）?（ｍｏ）＋（／ｍｏ）?（ｍｓｕｐ）?（ｍｉ）＆ｓｉｇｍａ；（／ｍｉ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｐ）??（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）＆ｍｕ；（／ｍｉ）?（ｍｉ）＆ｂｅｔａ；（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｔ（／ｍｉ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｓｑｒｔ）?（ｍｓｕｂｓｕｐ）?（ｍｉ）＆ｓｉｇｍａ；（／ｍｉ）?（ｍｉ）＆ｂｅｔａｗ）?（／ｍａｔｈ）（ｍａｔｈ）??（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｉ）＆Ｐｈｉ；（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｆｒａｃ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｄ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｕ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）ｉ）?（ｍｉ）ｕ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ）｝（／ｍｏ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｎ）１０（／ｍｎ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｒｏｉ）＆ｂｅｔａ；ｔ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＋（／ｍｏ）?（ｍｉ）＆ｅｐｓｉｖ；（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｔ（／ｍｉ）?（ｍｏ）...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：钟诗胜，林琳，雷达，付旭云，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。