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- 计及硬件损伤的航空发动机拆发预测方法及其应用研究
- 作者： 雷达 来源： 哈尔滨工业大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 航空发动机状态监控 拆发预测 滑油消耗率 孔探数据 维修成本
- 描述： 航空发动机是飞机的动力核心，其性能状态直接影响飞机的飞行安全，而其高昂的造价和维修费用则构成航空公司运营成本的一个重要组成部分。因此有必要对航空发动机拆发时间进行预测以制定合理的调度和维修计划，达到在保证安全飞行的基础上尽量降低运营成本的目的。 本文研究了以转动件磨损及核心机损伤为代表的硬件损伤对航空发动机拆发时间的影响。首先分析反映航空发动机转动件磨损状况的滑油消耗率监控现状及其不足，提出通过对滑油消耗率预测以预警滑油消耗率超标的方法。滑油消耗率数据具有波动性大和时间累积的特点，而过程支持向量机由于引入了积分算子能够处理时间序列中的时间累积效应，可以较好地反映滑油消耗率数据的变化特点，因此本文建立了基于过程支持向量机的滑油消耗率预测模型，并通过样条插值增加样本点的方法来提高其预测精度，在此基础上给出了基于滑油消耗率的航空发动机在翼剩余寿命预测方法。其次，本文对航空发动机核心机常见硬件损伤类型及其形成原因进行了分析，由于航空发动机核心机应力环境复杂，其硬件损伤的形成和发展都带有很大的随机性，本文根据退化过程理论，采用幂律退化轨道对核心机硬件损伤数据进行拟合，建立基于孔探数据的航空发动机硬件损伤增长模型，在模型中引入随机参数以描述损伤发展的随机性，并进一步以平均剩余寿命作为航空发动机的可靠性指标，结合性能可靠性理论将该模型应用到航空发动机在翼剩余寿命预测中，并且给予了实例说明。 除性能因素和时间因素之外，硬件损伤也是决定航空发动机是否可用的重要因素。因此，本文确立了包括性能、时间、硬件损伤三个影响在翼航空发动机拆发的关键因素，提出了一种基于关键因素的航空发动机短期拆发预测方法。在进一步分析航空发动机故障过程的基础上，建立基于威布尔过程的航空发动机故障过程模型以对航空发动机的长期拆发趋势进行分析，并引入航空发动机维修成本约束，提出了一种基于维修成本优化的航空发动机长期拆发预测方法，并通过实例对该方法进行了验证。 最后，根据中国国际航空股份有限公司的实际需求，设计并开发了一套基于本文研究成果的航空发动机拆发预测系统，该系统已在中国国际航空股份有限公司试用。