航空发动机加力接通异常故障分析与研究

某型号航空发动机在空中发生禁止接通加力故障,原因是喷口加力调节器上安装的Lo传感器发生故障,导致加力控制系统禁止发动机接通加力。通过故障机理分析准确给出故障原因判断方法和处置方法,并提出相应的排故流程和保障建议。     

航空发动机加力锁定功能失效故障的研究

某型航空发动机为保证飞机起飞安全,加力控制系统设计了起飞加力锁定功能。在加力起飞过程中,当发动机出现备份告警时,控制系统需保持发动机维持加力推力,保证起飞安全。本文详细分析了某型号发动机喷口加力调节器加力锁定与切断异常故障。通过机理分析准确地给出了故障原因判断方法和处置方法,并提出了相应的排故措施和保障建议,内容完整、逻辑清晰、观点明确、结论合理,具备较高的参考价值。     

低红外特征涡扇发动机性能参数多目标优化设计方法

为了在发动机设计阶段降低涡扇发动机的红外辐射强度,建立了一种外涵引气冷却排气系统高温壁面的优化技术,开展了带外涵引气冷却的低红外特征涡扇发动机总体性能优化设计方法研究。首先,建立了带外涵引气冷却的涡扇发动机总体性能计算模型,并分析了非加力状态下引气量对发动机性能参数的影响;其次,提出了基于序列二次规划算法的设计参数多目标优化方法,优化的目标包括高单位推力、低单位油耗和低红外辐射强度;最后,基于以上模型和方法,对设计点非加力情况下的涡扇发动机设计参数进行多目标优化。研究结果表明,相较于传统的涡扇发动机设计参数选取,带外涵引气冷却的涡扇发动机具有更低的红外特性,并且经过多目标优化后,带外涵引气冷却的涡扇发动机在兼顾低红外特征的同时具有更优的总体性能。     

一种用于发动机仿真平台的线性可变差动变压器模拟器的设计

线性可变差动变压器(LVDT)是一种差动输出变压器,常用于直线位移变压器,用以将机械位移信号转换成电信号,具有灵敏度高线性度好分辨率高寿命长及可靠性高等优点,在航空领域有着广泛的应用;由于LVDT传感器的输出信号为差分信号,传统的仪器仪表不能直接模拟LVDT传感器的信号~([1]),所以需要研制LVDT传感器模拟器来替代真实的LVDT传感器,用于航空发动机控制系统仿真平台试验;文章着重介绍了LVDT传感器模拟器的设计原理、实现方法及测试结果。     

发动机燃油分布器性能异常仿真分析

关于优化燃油分布器控制性能,燃油分布器在发动机台架试车中出现计量活门前后油压压差摆动,燃油流量衰减,产生发动机掉转故障.为找出故障原因所在并提出故障解决方案,以流量连续方程及力平衡方程为基础,利用基于键合图的液压机械系统建模仿真及动力学分析软件AMESim,采用图形化物理建模方式建立系统模型.从系统级的仿真研究人手,再现故障特性,找出了故障的原因.对改进燃油分布器性能进行仿真,结果表明,上述改进方案解决了故障,保证了发动机的正常工作.仿真研究还为燃油分布器的设计与改进提供了依据.     

基于胶囊神经网络的涡扇发动机故障诊断方法

针对航空涡扇发动机数据集故障分类准确率较低的问题,提出一种基于胶囊神经网络的涡扇发动机故障诊断方法。首先确定故障类型和关键变量,然后构建卷积胶囊神经网络模型,将分割的训练集数据输入模型进行训练,最后利用诊断模型诊断测试集数据并计算分类识别准确率。将所提算法在NASA涡扇发动机数据集上进行测试,证明了该模型的分类识别准确率有所提高,可为涡扇发动机的故障诊断提供帮助。     

某型发动机几何通道控制系统建模与仿真

为了改善和优化某型发动机几何通道控制系统的动、静态性能,利用基于键合图的液压机械系统建模仿真及动力学分析软件AMESim,以流量连续方程及力平衡方程为基础,采用图形化物理建模方式建立系统模型,用AEMSim提供的智能求解器对影响系统的动、静态性能的三个因素为几何通道控制系统的供油压力及流量、几何通道控制系统的电液伺服阀固有频率、几何通道控制系统的数字控制器参数进行仿真分析,给出了工程优化设计的结果。据此研制的某型航空发动机几何通道控制系统的试验表明,按照上述优化设计方案所研制的系统改进了发动机的性能。     

高速轧辊磨床主轴系统动静压轴承供油液压系统的开发

介绍了普通轧辊磨床主轴系统动静压轴承供油方式的特点,并对常用的普通动静压轴承的恒流量供油系统和恒压供油系统进行了详细的对比分析,在此基础上,设计了高速轧辊磨床主轴系统动静压轴承的供油液压系统,结果表明,相较于常用的普通动静压轴承的恒压供油系统,高速动静压轴承的恒压供油系统的压力稳定性更好,压力调节更方便和可靠.     

故障检测滤波器鲁棒性设计新方法

针对航空发动机动态过程中由于模型误差造成故障检测误报的问题,采用参数变化率法建立航空发动机动态线性变参数(LPV)数学模型反映发动机动态特性,同时结合全维非线性未知输入观测器,利用特征结构配置实现故障检测滤波器对于被控对象模型误差和系统不确定性因素的干扰解耦.通过某型涡扇发动机控制系统传感器故障检测仿真表明,减小残差信号与故障信号之间的误差,提高了残差信号对模型误差和未知输入信号的鲁棒性,对发动机过渡过程中故障检测准确度高,实时性好.     

某型航空发动机早期故障特征分析

针对某型飞机飞行时座舱产生的异常振动问题,首先阐述了航空发动机转子系统典型故障的现象及原因;分析了可能引发座舱异常振动的各个激励源,初步判断异常振动的来源;其次通过地面试车试验,采集了座舱异常振动信号及对应的发动机振动信号,提取了座舱异常振动频率的主要能量成份,分析了发动机上各机匣的频谱成份;最后,找出了引发动座舱异常...     

一种航空发动机燃油调节系统仿真方法

由于传统建模技术有高成本、高复杂性的缺点,计算机仿真技术随之兴起,正逐渐取代传统建模技术.AMEsim仿真平台由于其完备的模型库,在建模中发挥了越来越重要的作用.论文在AMEsim建立的航空发动机燃油调节系统模型的基础上,人为设置故障,得到系统的故障数据,并在Matlab上对故障数据用主元分析法进行降维,得到特征数据,采取支持向量机法对特征数据进行训练,最后用测试数据验证结果的准确性.实验结果完全分辨出测试数据代表的故障,这验证了支持向量机法用于航空发动机燃油调节系统故障诊断的优越性和可靠性,可用于航空发动机燃油调节系统的故障诊断.     

支持向量机的涡扇发动机试车故障诊断

针对涡扇发动机在试车过程中缺少有效诊断气路故障方法的问题,为某型涡扇发动机建立了基于支持向量机的气路故障诊断系统.支持向量机算法专门针对小样本集合设计,能够在小样本情况下获得较大的推广能力.该系统建立了发动机非线性稳态模型,生成包含八种典型气路故障的故障样本库,采用支持向量机对故障特征和故障模式进行关联,并用训练好的向量机网络对故障分类.利用该型涡扇发动机试车数据对该系统进行的验证,诊断正确率在80%以上.研究表明该方法能基本满足该涡扇发动机地面试车故障诊断的要求,具有较好的工程应用前景.     

An electrostatic, on/off microvalve designed for gas fuel delivery for the MIT microengine

The MIT micro-gas turbine engine requires an integrated fuel-metering device in order to implement on-board engine control. Graded fuel control can be achieved with an array of on/off valves. Each valve in the array must withstand an annealing temperature of 1100/spl deg/C during fabrication and open against 1 MPa of supply pressure at 400/spl deg/C operating temperature. This paper presents the design, fabrication and testing of an electrostatic, on/off silicon prototype valve. Tested with nitrogen at room temperature, the valve opened against a differential pressure of 0.9 MPa with 136 V and delivered a mass flow rate of 45 sccm (3.38 g/h). At 0.1y MPa upstream pressure, the helium leak-rate was measured to be 6/spl times/10/sup -3/ sccm. The valve showed no sign of failure after being continuously actuated for more than 10/sup 5/ cycles. The prototype valve will serve as the base-line design for the engine fuel valve array.     

基于小波能量熵和邻域粗糙集的电磁阀故障诊断研究

液体电磁阀是航空变量柱塞泵系统的关键控制元件，准确诊断电磁阀的故障类型是系统安全运行的重要保证；为了对航空变量柱塞泵系统中电磁阀进行检测与诊断，提出了一种基于小波能量熵和邻域粗糙集相结合的方法；研究了液体电磁阀驱动端的电流故障特征；采用AMEsim多学科领域仿真软件建立仿真模型，分析驱动端电流与阀体位移的关系，搭建实验系统，采集正常状态和故障状态的电流信号，分析不同状态的电流特性；然后利用小波包分解重构信号，提取对应的频带能量作为特征向量；最后，引入变精度模糊邻域粗集约简算法简化数值属性，提高了系统的效率；简化的属性集用于构建决策树，经过迭代训练，该模型诊断准确率达90%，达到了预期效果，实现了对液体电磁阀的快速诊断。     

基于多分类SVM的航空逆变器故障诊断

航空逆变器的可靠性对飞机供电系统的安全性和稳定性尤为重要,但当前对于航空供电器的故障诊断的研究较少,无法为航空逆变器提供有效保障。因此,提出基于多分类支持向量机的故障诊断方法,对航空逆变器的多种故障模式进行诊断。针对故障特征耦合性高的问题,采用主成分分析方法提取故障特征,获取低维度的关键特征。由于逆变器具有多种故障模式,且具有非线性的特点,故采用多分类支持向量机算法进行故障诊断。该算法具有极强的分类能力,是处理小样本、非线性问题的有力工具。实验结果表明,该算法模型可对航空逆变器多种工况条件下的15种故障模式进行有效诊断,并且方法诊断速度快,提高了航空供电系统的安全性。     

直流输电换流变故障分析及保护改进

直流输电工程中,换流变保护区内阀侧发生单相接地故障时,存在保护灵敏度低、可靠性差的问题。分析了换流变阀侧故障的故障特征,对比换流变与传统交流变压器的运行工况的差异,结合波形分析结果,验证了基于差分滤波、工频基波有效值的差动保护计算方法不适用于换流变保护,提出取消差分滤波并采用全波电流有效值计算差动保护的改进措施,利用实际的特高压直流工程仿真系统进行验证,结果证实改进后的差动保护解决了阀侧单相接地故障灵敏度低、可靠性差的问题。     

航空液压系统故障模拟试验台设计

飞机液压系统故障诊断是飞机故障预测与健康管理(Prognostics and Health Management,PHM)领域的难点。随着液压系统向高压化方向发展,其渗漏、增温、压力脉动导致的管道断裂,以及回油压力过高等诸多液压系统的致命故障发生的概率增加。通过液压系统试验台构成分析及仿真验证,建立了完善的飞机液压系统故障模拟试验台。制订液压系统故障模拟试验方案,在模拟试验台完成试验。采集正常状态、不同工况、预置故障试验和加速寿命试验的数据,获得可靠的飞机液压系统关键征兆参数。通过对比分析不同工况数据的时频特征,确定均方根可用于时域故障特征分析,小波包能量谱可用于频域故障特征分析。利用时频故障特征,通过正常及预置故障试验数据,验证了所提出的检测方法的有效性。     

基于航空交流故障电弧标准的电弧仿真研究

随着飞机多电全电技术的迅猛发展,电力系统在飞机中的重要程度不断提升,而电弧故障是航空电力系统多发的一类电气故障,会引起飞机火灾,轻则烧毁线路,重则引起飞机坠毁。因此,航空交流故障电弧的研究对保障飞机电力系统的安全十分重要。针对传统航空交流故障电弧模型种类单一、难以准确模拟真实故障电弧的特点,基于航空交流故障电弧试验标准下点接触电极、点接触截断和松动接线柱试验中得到的故障电弧电压、电流特性进行分析后,提出模型改进方法,形成航空交流电弧仿真优化策略,从而涵盖所提航空交流电弧试验标准下的故障电弧特性。通过MATLAB/Simulink完成了电弧模型的搭建,对电弧数据及模型仿真结果进行特征量提取及比较,验证了航空交流故障电弧模型仿真策略和方法的有效性。     

协整理论在系统状态监测与故障诊断的应用研究

提出了将经济学领域中的协整理论应用于动态（非平稳）采用协整理论分析了发动机在正常工作状态下若干非平稳输出变量,工程系统的状态监测与故障诊断问题;基于汽车发动机仿真数据,验证了这些变量在正常工作状态下满足协整关系,即长期均衡的关系;进一步模拟了发动机输出轴扭矩传感器故障。在这种故障状态下,发现发动机的各检测变量之间的协整关系已被破坏;运用变量轮换-降阶协整模型法,确定了转矩变量是破坏这种协整关系的源头;结果表明协整理论在动态工程系统状态监测与故障诊断领域有良好的应用前景。