蒸汽弹射过程仿真与故障特征分析

发布时间：2017-10-26 13:09

  本文关键词：蒸汽弹射过程仿真与故障特征分析

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【摘要】：蒸汽弹射装置是保证航母战斗力的核心装置,国外在蒸汽弹射器的制造和监测技术方面远胜于我国。国内对于蒸汽弹射器的研究多集中在系统设计方面,对于蒸汽弹射器状态监测和故障诊断方面的研究甚少,然而蒸汽弹射器的健康监测技术对于保证弹射器正常运行,尽量减少弹射事故发生、保证飞行员和战机的安全具有重要的意义。所以本文以蒸汽弹射过程中涉及到的主要部件为研究对象,应用仿真分析的手段对蒸汽弹射系统中主要故障的故障特征进行分析,为进一步实现弹射系统的状态评估和故障诊断奠定基础。为了实现上述研究目的,本文首先通过对蒸汽弹射过程原理的研究建立了描述蒸汽弹射过程中各部件工作原理的数学模型,分别建立了储汽筒的数学模型、汽缸的数学模型、舰载机的动力学模型、发射阀液压控制系统数学模型以及蒸汽流经发射阀的模型。并在这些数学模型的基础之上,通过对数学模型进行变化,同时结合相应的数值方法,在MATLAB中建立了各部件的仿真模型;在此基础上依据各部件间信息传递的关系建立了蒸汽弹射过程的仿真模型,并通过对比仿真数据与美军标实测数据验证了模型的合理性。最后通过对正常状态的仿真,得到了正常状态的系统监测数据。系统的监测数据是进一步实现系统故障特征分析的基础,因为系统的监测数据中包含了系统的健康状态信息,为了从离散的和抽象的监测数据中提取这些信息,需要将数据的变化形式数学化。所以,针对系统正常状态下的仿真监测数据,通过分析其变化特点发现其为趋势变化数据,并通过曲线拟合的分析方法建立了各个监测数据的变化趋势模型,这样就将系统监测数据所包含的信息寓于这些模型之中,当系统发生故障而导致监测数据变化规律发生变化时,将通过模型参数的变化反应出来。最后,针对弹射系统中的内泄露故障和活塞运行阻力增大故障分别进行了仿真分析。通过对比正常状态与故障状态下的监测数据,提取了各故障的显著特征,并通过对某些监测数据模型参数随故障程度的变化规律进行分析,提取了能够放映故障的特征参数,最后分析了各故障对弹射过程的影响。
【关键词】：蒸汽弹射器 弹射过程仿真 数据建模分析 故障仿真 故障特征分析
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U674.771
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第1章 绪论9-22
• 1.1 课题来源及研究的背景和意义9-10
• 1.2 蒸汽弹射装置简介10-17
• 1.2.1 蒸汽弹射系统的组成10-16
• 1.2.2 蒸汽弹射的工作过程16-17
• 1.3 国内外研究现状17-19
• 1.3.1 国外研究现状17-18
• 1.3.2 国内研究现状18-19
• 1.4 本文的研究内容和研究思路19-22
• 第2章 蒸汽弹射过程数学模型的建立22-47
• 2.1 引言22
• 2.2 弹射过程中的物理问题22-23
• 2.3 水蒸汽状态参数的确定23-24
• 2.4 储汽筒数学模型的建立24-28
• 2.5 汽缸数学模型的建立28-30
• 2.6 舰载机动力学模型的建立30-35
• 2.7 蒸汽质量流量的计算35-39
• 2.8 发射阀液压控制系统数学模型的建立39-46
• 2.8.1 发射阀液压控制系统的基本原理39-43
• 2.8.2 发射阀液压控制系统的数学模型43-46
• 2.9 本章小结46-47
• 第3章 蒸汽弹射过程仿真模型的建立47-68
• 3.1 引言47
• 3.2 储汽筒的仿真模型47-50
• 3.3 汽缸和舰载机的仿真模型50-56
• 3.4 发射阀液压控制系统的仿真模型56-61
• 3.5 蒸汽弹射过程的仿真模型61-63
• 3.6 仿真模型合理性的验证63-67
• 3.7 本章小结67-68
• 第4章 弹射过程监测数据的建模分析68-88
• 4.1 引言68
• 4.2 弹射数据的特点及数据分析方法68-75
• 4.2.1 弹射数据的特点68-70
• 4.2.2 数据分析方法及相关问题70-75
• 4.3 储汽筒压力数据的分析75-78
• 4.4 液压缸活塞杆位移曲线的分析78-82
• 4.4.1 开启段曲线的拟合78-81
• 4.4.2 关闭段曲线的拟合81-82
• 4.5 汽缸压力和弹射加速度数据的分析82-85
• 4.6 弹射速度数据的分析85-87
• 4.7 本章小结87-88
• 第5章 弹射系统故障仿真与故障特征分析88-109
• 5.1 引言88
• 5.2 弹射系统常见故障及原因88-90
• 5.3 液压缸内泄露故障的仿真分析90-101
• 5.3.1 内泄露故障的仿真91
• 5.3.2 内泄露故障的特征分析91-95
• 5.3.3 内泄露故障对弹射过程的影响95-101
• 5.4 活塞运行阻力增大故障的仿真分析101-108
• 5.4.1 活塞运行阻力增大故障的仿真101-102
• 5.4.2 活塞运行阻力增大故障的特征分析102-106
• 5.4.3 活塞运行阻力增大故障对弹射过程的影响106-108
• 5.5 本章小结108-109
• 结论109-111
• 参考文献111-114
• 附录114-118
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文118-120
• 致谢120

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

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本文编号：1098783