基于POD/PCE/Kriging模型的航空发动机高维多目标优化

作者： 马跃   郭明明   孙博伦   田野   宋文艳   乐嘉陵   来源： 航空动力学报 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 代理模型   粒子群优化算法   POD/PCE/Kriging模型   多目标优化   航空发动机燃烧室设计  

描述： 针对于传统的航空发动机燃烧室设计过程计算周期长，加工和试验成本高，制约发动机设计周期的问题，基于航空发动机燃烧室模型，结合POD/PCE/Kriging（本征正交分解/多项式混沌展开/Kriging）模型和粒子群优化（PSO）算法开展了燃烧性能代理模型的构建和多目标优化设计。通过试验，应用POD/PCE/Kriging模型预测结果与一维程序计算结果进行对比分析，针对于燃烧效率和总压损失预测值的方均根误差分别为0.006 3%和0.122 7%。对设计变量参数开展寻优，并对获取的Pareto最优解集进行了分析，为满足性能指标的先进航空发动机燃烧室设计提供了物理见解，可以快速准确获得满足最优性能的设计参数，缩短航空发动机的研制周期。

基于GAF-DenseNet的航空发动机虚假数据注入攻击检测

作者： 黄鹏程   陈丽丹   祁恬   张哲   马永良   高明   来源： 航空动力学报 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 格拉姆角场(GAF)   航空发动机   MAPSS)   密集连接卷积网络(DenseNet)   虚假数据注入攻击   商用模块化航空推进系统仿真数据(C  

描述： 提出一种基于格拉姆角场（Gramian angular field, GAF）和密集连接卷积网络（densely connected convolutional networks,DenseNet）的航空发动机系统遭受虚假数据注入攻击的机器学习检测方法。首先，基于美国国家航空和宇宙航行局的商用模块化航空推进系统仿真数据集（commercial modular aero-propulsion system simulation,C-MAPSS），构建了连续和间隔虚假数据注入两种攻击模型；其次，通过GAF算法，在保留原始航空发动机传感器获得的时序信号的时间依赖性的前提下，对时间序列数据进行唯一编码，并设计了DenseNet-121网络对图像阵列中内含的传感器信息进行深层挖掘，进而检测航空发动机是否遭受虚假数据注入攻击及攻击类型识别；最后，融合GAF-DenseNet方法在T24、T50和P30传感器上的平均分类准确率为98.46%，与长短期记忆、门控循环单元和卷积神经网络对比分别提高了1.91%、3.82%和0.38%。

航空发动机高压转子连接部件松动故障动力学特性研究

作者： 张庆山     胡振辉     洪军     裴世源   来源： 航空动力学报 年份： 2024 文献类型 ： 期刊 关键词： 非线性振动   航空发动机高压转子   转子动力学   谐波平衡法   松动故障  

描述： 针对航空发动机高压转子在实际工作过程中存在的连接部件松动现象，建立了考虑松动故障特性的高压转子Timoshenko梁模型，探讨了结合面刚度、转速、松动螺栓数量、松动故障位置、拧紧力矩对转子动力学的影响，并对理论分析结果进行了试验验证。结果表明：故障系统升速过程中呈现出明显亚临界共振现象，且临界峰值转速提前；松动螺栓数量越多，系统倍周期分岔现象越明显；松动故障位于转子跨距中间时对系统动力学的影响较大；螺栓拧紧力矩减小，系统第二阶临界峰值转速提前；试验数据与理论分析结果比较吻合，提出的理论方法具有一定的准确性和适用性。研究结果为航空发动机高压转子连接部件松动故障的进一步研究提供了理论和试验基础。

航空涡轴发动机复杂转子叶片系统动力学特性研究

作者： 金淼     王艾伦     王青山     尹伊君     衡星     张海彪   来源： 航空动力学报 年份： 2024 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空涡轴发动机   接触模型   端齿预紧   动力学特性   稳态和瞬态不平衡响应  

描述： 基于赫兹接触理论与数理统计相结合的方法，构建了含有弹性、弹-塑性、完全塑性的3个变形过程在内的端齿等效接触动力学模型。针对航空涡轴转子系统复杂的结构特征，采用有限元和哈密顿变分原理建立了含有接触效应的端齿连接结构在内的航空发动机复杂转子-叶片耦合系统的动力学分析模型，并通过与有限元结果对比验证了模型的有效性。在此基础上，研究了不同预紧力作用下耦合系统的固有频率、稳态响应以及瞬态不平衡响应特性。研究结果表明预紧力对端齿连接结构的接触状态影响非常明显，在预紧松弛状态下，其连接界面滑移会引起有效接触界面的抗弯刚度和抗扭刚度的减少，从而引起端齿连接刚度下降，同时在耦合系统的轮盘处x方向，扭转振动与叶尖弯曲方向处的瞬态和稳态不平衡响应的幅值有明显放大现象，而当预紧力设计范围为2.0×10～4～2.0×10～5 N，此时端齿连接结构近似等效于刚性连接。本文研究结果可为含有端齿连接结构的航空涡轴发动机轴向预紧力的设计提供了定量的参考依据。

基于改进DRSN的航空发动机故障风险预警模型

作者： 毛浩英     孙有朝     李龙彪     晏传奇   来源： 航空动力学报 年份： 2024 文献类型 ： 期刊 关键词： 深度注意力机制   软阈值化   深度残差收缩网络   深度学习   故障风险预警  

描述： 航空发动机属于多发性故障机械，运用先进的计算训练方法可有效地实现准确的风险预警分析，为发动机的运维指导提供参考。在发动机故障风险预警征兆数据集中提取多变量时间序列样本，将样本矩阵化，转换为灰度图样本。预处理并增强图像数据样本，热编码化序列样本标签。深度残差收缩网络（deep residual shrinkage network,DRSN）中融入深度注意力机制与带有阈值的残差收缩块，获取高判别性特征，实现软阈值化。结合长短时记忆神经网络层与多个隐层，改进DRSN模型，使用主成分分析重构特征与主元提取，累积可解释方差贡献率为93.7%。对潜在20种故障征兆识别、分类并预警，训练精确度为96.1%。提出了改进DRSN航空发动机故障风险预警模型，与其他算法相比有较强的鲁棒性，预警正确率至少提高4.4%。

基于TSFFCNN-PSO-SVM的飞机起落架液压系统故障诊断

作者： 冯东洋     姜春英     鲁墨武     叶长龙     李胜宇   来源： 航空动力学报 年份： 2024 文献类型 ： 期刊 关键词： 双路特征融合卷积神经网络(TSFFCNN)   特征融合   飞机起落架液压系统   故障诊断   SVM)   粒子群优化支持向量机(PSO  

描述： 针对飞机起落架液压系统故障诊断精度低，深层故障特征提取困难的问题，提出了一种基于双路特征融合卷积神经网络（TSFFCNN）与粒子群优化支持向量机（PSO-SVM）结合的起落架液压系统故障诊断模型。该

AECSC-IBM航空发动机燃烧室数值模拟软件研发与检验

作者： 王煜栋   王方   周佳伟   金捷   来源： 航空动力学报 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 大涡模拟(LES)   输运概率密度函数方程(TPDF)   浸没边界方法(IBM)   AECSC   IBM软件   燃烧室数值模拟  

描述： 针对航空发动机燃烧室的高保真数值模拟需求，基于浸没边界方法（IBM）及大涡模拟-输运概率密度函数湍流燃烧模型（LES-TPDF）开发软件AECSC-IBM，用网格标记映射燃烧室真实几何结构。通过模拟双旋流燃烧室算例和Sandia射流火焰算例检验湍流流动和燃烧的模拟精度。在双旋流燃烧室模拟中，旋流器出口时均轴向、径向、切向速度平均误差分别为15.7%、23.8%和15.0%。在射流火焰的模拟中，Flame-E和Flame-F的温度、燃料质量分数平均相对误差分别为14.69%、5.22%和14.18%、5.54%。进一步将AECSC-IBM软件应用于某真实结构单头部燃烧室算例，模拟得到出口温度与实验数据相比方均根误差为11.66%。算例检验表明AECSC-IBM软件能快速精确映射几何模型，大幅减少复杂几何高质量网格生成工作量，高效准确地模拟航空发动机燃烧室内的两相湍流燃烧现象，模拟结果可为燃烧室精细化研发提供燃烧场数据参考，具有工程实用价值。