事件驱动的航空制造流水线预测性维护决策研究

作者： 张文沛   崔鹏浩   李洋   延爽   来源： 航空科学技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 深度Q网络   流水线   决策优化   预测性维护   马尔可夫决策过程  

描述： 预测性维护决策旨在提高维护效率的同时，降低维护停机对生产的影响。预测性维护根据设备的实际健康状态进行维护决策，能有效避免过度维护造成的浪费和维护不及时造成的设备随机故障。然而类似于设备故障停机，预测性维护需要关闭设备进行维护作业。如果维护时机选择不当，维护过程会引起生产线的饥饿和阻塞，造成生产损失。因此，预测性维护不仅需要关注设备自身的维护需求，还需要与实际生产进行联动。以考虑机器状态劣化的航空产品流水线为研究对象，在流水线产出损失分析的基础上，研究流水线预测性维护决策问题。首先，针对缺料停机、设备故障等扰动停机事件和预测性维护事件，分析停机事件对流水线产出的影响，量化造成的流水线产出损失。其次，考虑流水线产出损失和维护成本构建奖励函数，建立基于马尔可夫决策过程的流水线预测性维护决策模型，结合深度Q网络算法求解模型获得优化决策方案。最后，通过仿真试验对比其他三种维护方法，验证了所提出决策模型的有效性。

一种基于试飞数据的航空发动机滑油金属含量预测方法

作者： 尤黎明   来源： 航空科学技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 支持向量机   小样本数据   滑油金属含量预测   试飞数据   信息扩散  

描述： 航空发动机工作时轴承和齿轮等传动部件相互摩擦产生的金属屑会随着润滑系统流入滑油箱、附件机匣等部位，而不同工作状态与环境造成的磨损程度不同，因此滑油中金属含量一定程度上可反映发动机的磨损状态。以某型航空发动机的试飞数据与滑油光谱数据为基础，通过分析润滑系统运行机理，确定了滑油金属含量的主要影响因素，采用信息扩散结合支持向量机的方法建立了滑油金属含量预测模型，解决了小样本数据限制的问题。模型预测结果的相对误差不大于5.7%，能够满足实际工程的精度需求，所建立的滑油金属含量预测模型对航空发动机磨损故障有积极的预防作用。

国防领域航空颠覆性技术识别

作者： 陈龙   宋庆国   廖孟豪   来源： 航空科学技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 数据集   颠覆性创新   文本聚类   复杂网络   军事航空  

描述： 以百年未有之大变局下的大国博弈为切入点，立足未来航空科技发展的军事应用需要界定国防领域航空颠覆性技术的概念内涵，遴选适合国防领域航空颠覆性技术的识别方法，并以航空领域特定时段公开发表且被工程索引收录的高质量期刊/会议论文、高水平科学引文索引期刊论文及已获授权的三方发明专利为源数据构建颠覆性技术识别的数据集，通过文本聚类、复杂网络方法和军事应用潜力评估完成一批国防领域航空颠覆性技术识别，为开展军事航空颠覆性技术研发部署提供参考。

航空发动机短舱泄压门冲击载荷结构拓扑优化技术研究

作者： 侯亮   柴象海   白国娟   金智献   来源： 航空科学技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机   减重   冲击动力学   拓扑优化   应力  

描述： 部分航空发动机零部件的工作载荷类型属于冲击载荷,采用静力学强度判定准则无法证明其设计符合性,导致无法采用静力学载荷对其进行结构优化,需要建立基于冲击动力学载荷的航空发动机结构拓扑优化方法。以航空发动机泄压门铰链为研究对象,通过结构冲击动力学载荷拓扑优化技术研究,建立短舱腔压导致的泄压门弹开载荷作用下拓扑优化方法,提高泄压门铰链强度裕度,解决泄压门强度考核试验中出现的铰链断裂问题。基于冲击动力学载荷的航空发动机结构拓扑优化方法,能够避免动力学等效静载荷误差,优化结果更加符合载荷传力特征,为航空发动机零部件减重和应力降低优化提供了有效的解决途径。

显微组织对激光增材制造航空发动机用钛合金室温及中温拉伸性能的影响

作者： 沈淑馨   高旭   何蓓   汤海波   来源： 航空科学技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 显微组织   航空发动机用钛合金   拉伸性能   β相稳定系数   激光增材制造  

描述： 为探究显微组织对航空发动机用双相钛合金在宽温度范围下拉伸行为的影响，采用激光增材制造技术制备了三种典型的双相钛合金，在室温及400℃下进行拉伸试验，并对拉伸断口与亚表面进行观察。结果表明，室温拉伸测试中，TC17中细小弥散的针状α相强化效果最好。TC11的初生α相的形状及尺寸与TC4相近，但TC11中的纳米级次生α相能够进一步提高强度。TC4中粗大的α相板条抵抗变形的能力差，强度最低。温度对三者的影响是相同的。400℃拉伸时，三种钛合金的强度降低但塑性增加。由于温度升高对相界面的弱化作用，TC17中细小的α相发生显著形变，TC11中次生α相的强化效果减弱，TC4中α相发生剧烈变形。通过对不同钛合金显微组织室温及中温拉伸性能的研究，为探索航空发动机钛合金在宽温度范围的力学性能提供参考。

面向航空工程的CFD不确定度量化方法研究

作者： 李立   来源： 航空科学技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 多项式混沌   CFD模拟可信度   维数灾难   验证与确认   不确定度量化  

描述： 真实复杂环境下，气动数值模拟（CFD）结果的可信度问题一直是工程上关注的焦点问题之一。不确定度量化是评估真实环境下，数值模拟结果的可信任程度的重要工具。本文对面向航空工程的CFD不确定度量化方法进行综合论述，聚焦解决工程实用化问题。在方法层面，针对解决不确定度量化中的“维数灾难”问题，发展以Kriging-MC为代表的改进蒙特卡罗（MC）类方法，以及以非介入式多项式混沌（NIPC）为代表的谱方法；在工具层面，提出一种通用性非常强的不确定度量化评估基础平台框架UQ-CFD，提供交互式环境，实现批量不确定性参数生成、试验设计、批量作业组织及自动加载、自动结果后处理等实现不确定度量化过程所需工具的有机集成。基于UQ-CFD平台，可实现涉及操作不确定性、几何不确定性、物理模型参数（建模）不确定性等典型不确定性的评估。采用经典Rosenbrock函数对所建立工具进行了基础方法的对比验证，在此基础上，以平面斜激波、高超声速圆柱问题为例开展了几何不确定性和来流参数不确定性影响的定量评估，表明本文提出的方法是有效的。

基于面向对象的非结构航空CFD软件体系结构设计

作者： 乔龙   李艳亮   杨思源   唐海龙   尹强   吴奥奇   曾凯   钱战森   来源： 航空科学技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 面向对象   软件体系结构   空气动力学   CFD软件  

描述： 基于面向对象程序设计思想和航空计算流体力学（CFD）流程，设计了包含基础功能层、功能模块层和应用程序层的CFD软件体系结构，实现了面向航空飞行器空气动力学问题的非结构网格Navier-Stokes方程求解软件ARI-CFD V1.0的研制。同时，也通过二维零压力梯度平板和二维翼型算例对软件的有效性进行了验证。此外，ARI-CFD软件采用面向对象设计，有效解决了早期航空CFD软件采用面向数据流的结构化设计所带来的可维护性差、可重用性低以及大型工业程序研制周期长等问题，可以为面向航空飞行器设计的多学科仿真软件高效、可持续性研制提供有效支撑。

面向航空目标检测的神经网络加速器设计

作者： 施立瑞   王帅帅   肖昊   来源： 航空科学技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 卷积神经网络   FPGA   目标检测   Winograd算法   加速器  

描述： 卷积神经网络被广泛应用于航空图像目标检测领域。然而，由于航空图像成像背景环境复杂、目标尺寸小且方向任意，为了提取更高层次的特征信息，神经网络模型的结构复杂度不断提高，使得模型计算复杂度高、计算时间长，从而难以满足航空目标检测的实时性需求。本文提出了一种面向航空目标检测的基于Winograd算法的神经网络加速器，通过Winograd卷积算法可大幅减少卷积计算中的乘法数量，并针对Winograd卷积在神经网络计算中由于时域变换引入额外加法计算的问题，提出了一种深流水的矩阵变换计算结构，通过复用加法计算的中间结果以及调整运算顺序减少输入和输出变换的计算量。同时，针对加速器的现场可编程门阵列（FPGA）实现，提出了一种高效的数据流形式和DSP阵列结构。试验结果表明，本文提出的加速器相比CPU和GPU分别获得了32倍和2.6倍的速度提升。

核心机派生间冷回热航空发动机热循环参数匹配研究

作者： 郭鹏超   马朝   唐治虎   来源： 航空科学技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 间冷   航空发动机   回热   核心机   派生   匹配  

描述： 间冷回热航空发动机作为一种新概念动力技术,可满足未来民用航空发动机对成本控制、环境友好性等方面的要求。以成熟的核心机为基础，在常规热力循环基础上增加间冷过程和回热过程，匹配低压系统派生间冷回热涡扇发动机，进行热力循环参数选择与性能仿真分析。结果表明，派生的间冷回热航空发动机性能提升明显，与常规循环发动机相比，净推力增加14.85%，耗油率降低14.02%；风扇外涵压比、涵道比、增压机压比、间冷度、回热度、外涵间冷用气量等参数对IRA性能有很大影响，合理优化热力循环参数匹配可以显著改善发动机性能。研究结果为后续间冷回热航空发动机的方案论证与开展提供了参考。

航空发动机短舱泄压门冲击载荷结构拓扑优化技术研究

作者： 侯亮   柴象海   白国娟   金智献   来源： 航空科学技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机   减重   冲击动力学   拓扑优化   应力  

描述： 部分航空发动机零部件的工作载荷类型属于冲击载荷,采用静力学强度判定准则无法证明其设计符合性,导致无法采用静力学载荷对其进行结构优化,需要建立基于冲击动力学载荷的航空发动机结构拓扑优化方法。以航空发动机泄压门铰链为研究对象,通过结构冲击动力学载荷拓扑优化技术研究,建立短舱腔压导致的泄压门弹开载荷作用下拓扑优化方法,提高泄压门铰链强度裕度,解决泄压门强度考核试验中出现的铰链断裂问题。基于冲击动力学载荷的航空发动机结构拓扑优化方法,能够避免动力学等效静载荷误差,优化结果更加符合载荷传力特征,为航空发动机零部件减重和应力降低优化提供了有效的解决途径。