航空发动机在翼清洗时机Wiener预测模型研究

作者： 闫锋   姚星宇   来源： 机械设计与制造 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 发动机清洗   柔性时间间隔   排气温度裕度   wiener预测  

描述： 为实现发动机在翼清洗由传统固定时间间隔向柔性时间间隔的转变，降低成本和碳排放量，利用发动机性能参数-排气温度裕度（EGTM），基于节省燃油量的成本、延长在翼时间节省的大修成本及清洗成本三者总和最小，得到发动机性能参数（EGTM）阀值，通过Wiener退化模型模拟EGTM参数衰退规律，融合运行数据预测最佳清洗时机。最后通过采用此方法清洗的80台发动机运行数据与未采用此方法清洗的108架飞机的数据作为对比，结果表明前者衰退速率慢，表明该方法较好。

基于LSTM分类器的航空发动机预测性维护模型

作者： 蔺瑞管   王华伟   车畅畅   倪晓梅   熊明兰   来源： 系统工程与电子技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 二分类   长短期记忆网络   时间窗   故障预测与健康管理   预测性维护  

描述： 利用传感器数据进行预测性维护是航空发动机故障预测与健康管理(prognostic and health management, PHM)的关键问题。针对发动机剩余寿命预测准确性低的问题，提出基于长短期记忆网络(long short-term memory network, LSTM)分类器的预测性维护模型。LSTM分类器通过门控单元对长时间序列信息进行充分筛选，并将有效信息用于时间序列预测。首先，采用滑动时间窗口制备训练样本。其次，将预处理后的样本输入LSTM,预测设备在特定时间窗口内的失效概率。然后，通过调整窗口大小，得到最优性能的二分类模型，以更好地适应预测维护需求。最后，利用美国航空航天局C-MAPSS数据集验证了该模型的有效性，相比于已有分类方法，其在剩余使用寿命分类方面更加准确。

基于XGBoost的航空器动态滑行时间预测方法研究

作者： 赵征   冯事成   宋梅雯   胡莉   陆莎   来源： 航空工程进展 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 机器学习   XGBoost   动态滑行时间   航空运输   样本量  

描述： 对航空器进港和离港滑行时间进行精确的动态预测,可以有效提升机场的运行效率。首次提出基于XGBoost的航空器动态滑行时间预测方法,该方法首先通过分析影响机场滑行时间的各类因素,构建可变滑行时间预测的关键特征指标;然后选取XGBoost算法建立可变滑行时间预测模型,对模型的关键输入参数进行测试调整;最后将XGBoost算法与随机森林和支持向量回归算法的预测效果进行对比。同时,首次剖析样本数据量与滑行时间预测精度的关联,并以广州白云国际机场为分析对象进行实验。结果表明:采用XGBoost算法,进/离港滑行时间的预测精度分别达到了94.1%和96.6%,优于主流算法随机森林和支持向量回归;且实现白云机场动态滑行时间的精确和稳定预测所需样本量在32 000条(含)以上。

基于KPCA-BLSTM的航空发动机多信息融合剩余寿命预测

作者： 胡启国   白熊   杜春超   来源： 航空工程进展 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机   剩余寿命   多信息融合   核主成分分析   双向长短时记忆  

描述： 复杂航空发动机在运行过程中易出现多退化信息而导致寿命预测不精确的问题，为此提出基于核主成分分析（KPCA）和双向长短时记忆（BLSTM）神经网络的多信息融合寿命预测模型。首先采用KPCA对多维退化数据集进行降维处理和信息融合，得到能够表征设备退化的低维特征数据集；然后利用BLSTM神经网络对带有多维退化信息的航空发动机剩余寿命进行预测，得到监测数据与剩余寿命的映射关系；最后采用CMAPSS航空发动机退化数据集对提出的多信息融合寿命预测模型进行仿真验证，并与其他三种模型结果进行对比。结果表明：KPCA-BLSTM神经网络能够对多维退化信息下的剩余寿命进行精准预测，本文提出的预测模型的误差与得分优于其他三种模型，而且预测精度更高。

基于复合推进系统动态模型-状态变量模型的航空发动机直接推力预测控制

作者： 金崇文   郑前钢   张海波   房娟   胡忠志   来源： 推进技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 直接推力控制   航空发动机   状态变量模型   复合推进系统动态模型   预测控制  

描述： 直接推力控制可以有效改善推力控制的品质,针对航空发动机直接推力控制问题,进行了模型预测控制(Model Predictive Control, MPC)研究。为了提升航空发动机推力控制的精度,提出了基于复合推进系统动态模型-状态变量模型(Compact Propulsion System Dynamic Model-State Variable Model-State Variable Model,CPSDM-SVM)的航空发动机直接推力预测控制方法。CPSDM实时估计出不可测参数(推力、喘振裕度等)的基准值,SVM则根据未来输入实时预测发动机未来响应。由于CPSDM将发动机分为进气道、核心机、喷管、喘振裕度、推力等进行建模,在兼顾精度的同时,提高机载模型的实时性。CPSDM-SVM作为MPC算法中的预测模型,具有较高的精度和实时性。仿真结果表明,在与基于分段线化模型的传统模型预测控制方法实时性基本相同的情况下,所提出方法控制效果有明显的提升,调节时间缩短了1.17s。所提出方法稳态控制精度为0.08%,传统方法稳态精度为2.58%。因此,所提出方法在保证实时性的条件下,提升了控制精度和控制效果。

基于改进LSTM的航空发动机寿命预测方法研究

作者： 郭晓静   殷宇萱   贠玉晶   来源： 机床与液压 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 长短期记忆网络   航空发动机   自动编码器   剩余寿命预测  

描述： 发动机剩余寿命(RUL)预测时，进行数据特征提取易导致预测效率低下。为解决此问题，提出一种改进的长短期记忆(LSTM)算法模型。通过引入深度稀疏自动编码器(SDAE)完成时序数据的处理与特征提取，优化LSTM模型，改善航空发动机RUL预测效果。利用SDAE进行特征提取，构建健康因子(HI)曲线；同时考虑运行工况、故障模式和传感器3个因素，并分别训练其权重。利用LSTM模型进行发动机剩余寿命预测。利用涡扇发动机退化过程数据集C-MAPSS开展实验，并与DNN、BiLSTM、单层LSTM进行对比分析。结果表明：与上述3种算法相比，改进后算法的均方根误差和评分函数值至少分别降低6.6%和39.1%;该方法寿命预测结果和实际寿命曲线拟合度高，验证了该方法的可行性和有效性。

基于Transformer的多特征融合的航空发动机剩余使用寿命预测

作者： 马依琳   陶慧玲   董启文   王晔   来源： 华东师范大学学报(自然科学版) 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机   Transformer   深度学习   剩余使用寿命  

描述： 发动机作为飞机的核心部件,对飞机运行起着至关重要的作用.对航空发动机做准确的剩余使用寿命预测,能够提前进行维护诊断,预防重大事故的发生,节约维护成本.针对现有的方法缺乏对不同时间步长的考虑以及不同传感器和操作条件之间关系的研究,提出了一种基于Transformer的多编码器特征输出融合的航空发动机剩余使用寿命预测方法.该方法选取两个不同时间长度的输入数据,使用排列熵对传感器之间的关系进行分析,并将操作条件数据独立提取特征.在广泛使用的航空发动机CMAPSS(Commercial Modular Aero-Propulsion System Simulation)数据集上进行了实验验证.实验结果表明,该方法优于现有的先进预测方法,可有效提高预测精度.

航空复杂结构纤维预制体成型工艺与复合材料性能仿真研究进展

作者： 葛敬冉   刘增飞   乔健伟   梁军   来源： 航空制造技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 力学性能   细观结构   复合材料结构   多尺度   数值仿真  

描述： 航空发动机叶片、机匣等复合材料结构内部纱线在纤维预制体赋形过程中，纤维束间会发生挤压、错动、扭转等相互作用，使得经纬纱线截面形态、体积含量和走向轨迹呈现不规则分布，这种复合材料细观结构的高度非均匀性极易引起材料内部应力集中，导致损伤发生，降低结构的可靠性，同时也大大增加了复合材料结构力学性能分析与评价的难度。从纤维预制体成型工艺过程仿真、细观几何建模以及力学性能数值分析3个方面入手，总结和评述了目前先进复合材料及其复杂结构力学响应分析方法的研究现状，重点介绍了数字单元法在针刺复合材料和三维机织复合材料纤维预制体成型工艺过程仿真方面的应用，概述和评价了考虑复合材料真实结构状态的细观建模和力学性能预示方法研究现状。针对航空复合材料复杂结构在制造工艺与力学性能数值仿真研究面临的问题与挑战，提出了结合虚拟纤维成型工艺模拟，建立复杂结构数据驱动高效多尺度分析方法的研究思路，揭示复合材料结构成型工艺–细观结构–宏观力学性能之间的映射关系，为优化复合材料结构制造工艺，进一步实现航空复合材料装备的数字化技术提供理论支撑。

基于Bow-tie-DT-FTA的航空安全事故预防措施决策分析

作者： 余稼洋   郭建胜   周楚涵   顾涛勇   马铭希   来源： 火力与指挥控制 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： DT   tie   飞机尾翼结冰   FTA   Bow   航空安全   预防措施决策  

描述： 目前，航空安全领域的研究主要集中在事故的预防和处理上，针对航空事故预防措施决策的相关研究涉及较少。为解决最优预防措施决策问题，提出了Bow-tie-DT-FTA模型。运用Bow-tie模型分析事故发生的前因后果并提出预防措施；运用DT-FTA模型计算各措施效益值，给出措施优劣排序，并对影响措施效益值的因素进行灵敏度分析，挖掘影响最大的关键因素；以飞机尾翼结冰事故为例，运用Bow-tie-DT-FTA模型验证了其解决事故措施决策问题的有效性。

航空燃料电池用馈流式半桥DC/DC变换器预测优化控制研究

作者： 赵冬冬   李海言   夏磊   方淳   马睿   皇甫宜耿   赵犇   来源： 中国电机工程学报 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 模型预测控制   扩张卡尔曼观测器   馈流式半桥DC/DC变换器   燃料电池飞机  

描述： 氢燃料电池动力飞机具有红外特征弱和运行噪音小的优点，且可实现长航时远距离飞行，在军事应用领域具有重要意义。为提高燃料电池寿命、解决燃料电池与母线电压不匹配的问题，该文采用馈流式半桥DC/DC变换器作为燃料电池和负载间的功率变换装置。为弥补燃料电池动态响应慢的缺点，设计模型预测控制内环控制器、前馈控制外环控制器。空压机作为燃料电池系统最大的功率消耗部分，其功率变化随母线负载扰动叠加。为解决复杂的负载扰动及燃料电池和变换器模型不精确引起的系统模型失配等问题，设计扩张卡尔曼观测器以实时估计等效负载，同时校正预测模型，提高抗扰能力。最后，通过一个250W的实验样机，对所提出的控制器性能进行验证。