涡扇发动机性能退化预测与维修策略研究
发布时间：2021-05-21 13:27
在当今竞争激烈的商业世界中,提高机械设备或加工设备利润率的一种方法是在提高生产率的同时减少操作和维护费用。发动机是飞机和工业应用中最昂贵的设备之一,可靠性和可用性是最理想的两个属性。在过去的几十年里,全球在发动机的运行和维护上投入了数万亿美元。然而,由于它们在快速增长的行业中不断上升的地位,在可预见的未来,市场趋势仍将持续。因此,开发并实施更加强大、高效、灵活的维护策略是必然趋势。目前,虽然航空发动机的维护方式正在由周期检修、定时维护的模式向及时修复、提前的数据处理及故障诊断、智能算法及故障分析的数字化维修模式迈进。但是,即使实现这样的数字化维修也只是一种被动模式下的维修。随着相关技术的发展,智能维护必将成为继数字化维修之后新的发展趋势。智能维护作为一种新的维修理念,现在只是刚刚起步,研究也只是刚刚开始。但它作为未来航空发动机健康管理的发展方向将不会改变。目前我国对该技术的研究仍处于起步阶段,相关研究不是很成熟,本课题即围绕智能维护的主要技术（发动机性能衰退趋势预测与维修决策研究）展开。气路系统作为发动机核心结构,其重要性不言而喻,因此本文以气路部件作为研究对象,开展了如下工作:首先,...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：138 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1.2 问题分析
1.3 发动机性能退化状态评价、预测及维修策略研究现状
1.3.1 发动机状态评价研究现状
1.3.2 发动机性能退化预测研究现状
1.3.3 发动机维修策略研究现状
1.4 课题研究内容
1.4.1 发动机模型的构建及性能退化仿真研究
1.4.2 发动机性能退化传播仿真与健康状态评价方法研究
1.4.3 发动机性能衰退状态短期预测
1.4.4 发动机剩余寿命预测
1.4.5 基于运行成本最优化的维护策略
第2章 发动机模型建立及性能退化仿真
2.1 引言
2.2 小涵道比涡扇发动机各部件模型分析
2.2.1 大气模型的建立
2.2.2 进气道部件模型的建立
2.2.3 风扇部件模型的建立
2.2.4 压气机模型的建立
2.2.5 燃烧室放热模型的建立
2.2.6 高压涡轮部件模型的建立
2.2.7 低压涡轮部件模型的建立
2.2.8 转轴模型的建立
2.2.9 尾喷管部件模型的建立
2.2.10 反推装置计算模型的建立
2.2.11 容腔效应模型
2.3 发动机性能退化机理及影响分析
2.4 发动机性能退化建模
2.4.1 发动机性能退化建模介绍
2.4.2 气路部件性能参数
2.4.3 发动机性能退化仿真模型的搭建
2.5 发动机性能退化仿真分析
2.6 本章小结
第3章 发动机性能退化传播仿真与健康状态评价方法研究
3.1 引言
3.2 发动机退化传播建模方法及仿真分析
3.2.1 发动机性能退化传播建模方法
3.2.2 发动机性能退化传播仿真分析
3.3 基于因子分析的发动机性能衰退状态评价方法
3.4 本章小结
第4章 基于迁移式的长短时记忆网络发动机性能衰退状态短期预测
4.1 引言
4.2 发动机性能衰退状态预测问题分析
4.3 迁移式LSTM算法介绍
4.3.1 基于网络的深度迁移学习
4.3.2 长短时记忆网络(LSTM)
4.4 发动机性能衰退状态短期预测实例
4.4.1 基于迁移式LSTM模型建立
4.4.2 结果分析
4.5 本章小结
第5章 基于相似性的高斯过程回归的发动机剩余寿命预测
5.1 引言
5.2 发动机剩余寿命预测问题分析
5.3 发动机气路性能退化模式识别
5.4 基于相似性的高斯过程回归预测算法介绍
5.4.1 动态时间归整算法
5.4.2 高斯过程回归预测模型
5.4.3 基于相似性的高斯过程回归预测模型建立
5.5 发动机剩余寿命预测预测实例
5.5.1 基于相似性的高斯过程回归预测过程
5.5.2 结果分析
5.6 本章小结
第6章 基于运行成本最优化的动态非周期性自适应维护策略
6.1 引言
6.2 建立不同维修等级下的发动机状态回退模型
6.2.1 维修等级的划分
6.2.2 建立不同维修等级的状态回退模型
6.3 基于单位时间运行成本最小化的维修决策策略
6.3.1 发动机健康状态等级划分
6.3.2 基于单位时间运行成本最小化的维修决策策略
6.4 粒子群优化算法的发动机最佳维护时间求解方法
6.5 基于单位时间运行成本最小化的发动机维修决策算例分析
6.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于地层成分和钻进参数的钻速预测模型[J]. 熊虎林,李谦. 探矿工程(岩土钻掘工程). 2018(10)
[2]燃气轮机性能监测诊断技术研究综述[J]. 刘娇,刘金福,于达仁. 燃气轮机技术. 2017(04)
[3]基于支持向量机的发动机性能衰退指标分类和预测[J]. 李冬,黄帅,曹明川. 燃气涡轮试验与研究. 2012(03)
[4]民航发动机的性能参数选择及其排队规则[J]. 李永平,陈闵叶,张兴媛. 上海工程技术大学学报. 2006(02)
[5]基于遗传算法的发动机性能监控与故障诊断[J]. 胡金海,谢寿生. 推进技术. 2003(03)
博士论文
[1]航空发动机性能评价与衰退预测方法研究[D]. 谢晓龙.哈尔滨工业大学 2016
[2]含供气环节的重型燃气轮机仿真及性能退化预估[D]. 孟成.上海交通大学 2015
[3]面向单元体的航空发动机健康状态评估与预测方法研究[D]. 孙见忠.南京航空航天大学 2012
[4]民航发动机健康管理中的寿命预测与维修决策方法研究[D]. 戎翔.南京航空航天大学 2008
硕士论文
[1]基于统计学的维修决策及其在航空发动机系统中的应用[D]. 高剑伟.哈尔滨工业大学 2018
[2]航空发动机退化状态参数估计与控制技术研究[D]. 徐田镇.南京航空航天大学 2017
[3]融合先验知识的燃气轮机欠定气路故障诊断方法研究[D]. 蔡鼎.哈尔滨工业大学 2015
[4]基于健康状态的重型装备维修计划决策与系统研发[D]. 王芳.哈尔滨工业大学 2015
[5]航空发动机气路部件退化仿真及健康评估[D]. 李润国.电子科技大学 2015
[6]基于离散工作点集扩维的燃气轮机故障诊断方法研究[D]. 邢媛.哈尔滨工业大学 2013
[7]基于神经网络的非线性系统时间序列的预测方法研究[D]. 牛家洋.山东师范大学 2013
[8]民航发动机性能监控和预测方法研究[D]. 常继百.南京航空航天大学 2004
本文编号：3199788
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：138 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1.2 问题分析
1.3 发动机性能退化状态评价、预测及维修策略研究现状
1.3.1 发动机状态评价研究现状
1.3.2 发动机性能退化预测研究现状
1.3.3 发动机维修策略研究现状
1.4 课题研究内容
1.4.1 发动机模型的构建及性能退化仿真研究
1.4.2 发动机性能退化传播仿真与健康状态评价方法研究
1.4.3 发动机性能衰退状态短期预测
1.4.4 发动机剩余寿命预测
1.4.5 基于运行成本最优化的维护策略
第2章 发动机模型建立及性能退化仿真
2.1 引言
2.2 小涵道比涡扇发动机各部件模型分析
2.2.1 大气模型的建立
2.2.2 进气道部件模型的建立
2.2.3 风扇部件模型的建立
2.2.4 压气机模型的建立
2.2.5 燃烧室放热模型的建立
2.2.6 高压涡轮部件模型的建立
2.2.7 低压涡轮部件模型的建立
2.2.8 转轴模型的建立
2.2.9 尾喷管部件模型的建立
2.2.10 反推装置计算模型的建立
2.2.11 容腔效应模型
2.3 发动机性能退化机理及影响分析
2.4 发动机性能退化建模
2.4.1 发动机性能退化建模介绍
2.4.2 气路部件性能参数
2.4.3 发动机性能退化仿真模型的搭建
2.5 发动机性能退化仿真分析
2.6 本章小结
第3章 发动机性能退化传播仿真与健康状态评价方法研究
3.1 引言
3.2 发动机退化传播建模方法及仿真分析
3.2.1 发动机性能退化传播建模方法
3.2.2 发动机性能退化传播仿真分析
3.3 基于因子分析的发动机性能衰退状态评价方法
3.4 本章小结
第4章 基于迁移式的长短时记忆网络发动机性能衰退状态短期预测
4.1 引言
4.2 发动机性能衰退状态预测问题分析
4.3 迁移式LSTM算法介绍
4.3.1 基于网络的深度迁移学习
4.3.2 长短时记忆网络(LSTM)
4.4 发动机性能衰退状态短期预测实例
4.4.1 基于迁移式LSTM模型建立
4.4.2 结果分析
4.5 本章小结
第5章 基于相似性的高斯过程回归的发动机剩余寿命预测
5.1 引言
5.2 发动机剩余寿命预测问题分析
5.3 发动机气路性能退化模式识别
5.4 基于相似性的高斯过程回归预测算法介绍
5.4.1 动态时间归整算法
5.4.2 高斯过程回归预测模型
5.4.3 基于相似性的高斯过程回归预测模型建立
5.5 发动机剩余寿命预测预测实例
5.5.1 基于相似性的高斯过程回归预测过程
5.5.2 结果分析
5.6 本章小结
第6章 基于运行成本最优化的动态非周期性自适应维护策略
6.1 引言
6.2 建立不同维修等级下的发动机状态回退模型
6.2.1 维修等级的划分
6.2.2 建立不同维修等级的状态回退模型
6.3 基于单位时间运行成本最小化的维修决策策略
6.3.1 发动机健康状态等级划分
6.3.2 基于单位时间运行成本最小化的维修决策策略
6.4 粒子群优化算法的发动机最佳维护时间求解方法
6.5 基于单位时间运行成本最小化的发动机维修决策算例分析
6.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于地层成分和钻进参数的钻速预测模型[J]. 熊虎林,李谦. 探矿工程(岩土钻掘工程). 2018(10)
[2]燃气轮机性能监测诊断技术研究综述[J]. 刘娇,刘金福,于达仁. 燃气轮机技术. 2017(04)
[3]基于支持向量机的发动机性能衰退指标分类和预测[J]. 李冬,黄帅,曹明川. 燃气涡轮试验与研究. 2012(03)
[4]民航发动机的性能参数选择及其排队规则[J]. 李永平,陈闵叶,张兴媛. 上海工程技术大学学报. 2006(02)
[5]基于遗传算法的发动机性能监控与故障诊断[J]. 胡金海,谢寿生. 推进技术. 2003(03)
博士论文
[1]航空发动机性能评价与衰退预测方法研究[D]. 谢晓龙.哈尔滨工业大学 2016
[2]含供气环节的重型燃气轮机仿真及性能退化预估[D]. 孟成.上海交通大学 2015
[3]面向单元体的航空发动机健康状态评估与预测方法研究[D]. 孙见忠.南京航空航天大学 2012
[4]民航发动机健康管理中的寿命预测与维修决策方法研究[D]. 戎翔.南京航空航天大学 2008
硕士论文
[1]基于统计学的维修决策及其在航空发动机系统中的应用[D]. 高剑伟.哈尔滨工业大学 2018
[2]航空发动机退化状态参数估计与控制技术研究[D]. 徐田镇.南京航空航天大学 2017
[3]融合先验知识的燃气轮机欠定气路故障诊断方法研究[D]. 蔡鼎.哈尔滨工业大学 2015
[4]基于健康状态的重型装备维修计划决策与系统研发[D]. 王芳.哈尔滨工业大学 2015
[5]航空发动机气路部件退化仿真及健康评估[D]. 李润国.电子科技大学 2015
[6]基于离散工作点集扩维的燃气轮机故障诊断方法研究[D]. 邢媛.哈尔滨工业大学 2013
[7]基于神经网络的非线性系统时间序列的预测方法研究[D]. 牛家洋.山东师范大学 2013
[8]民航发动机性能监控和预测方法研究[D]. 常继百.南京航空航天大学 2004
本文编号：3199788
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