涡扇发动机起动故障诊断及定位技术研究

发布时间：2017-10-24 12:32

  本文关键词：涡扇发动机起动故障诊断及定位技术研究

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【摘要】：涡扇发动机的地面起动过程对先进战机在复杂气候条件下的正常起飞具有重大影响,一旦发动机起动失败,如果不能及时地检测及排故,极有可能导致发动机叶片烧蚀或损坏,造成无法弥补的损失。因此,研究涡扇发动机起动故障在线诊断及定位技术具有重要的意义。论文建立了涡扇发动机起动数学模型,分析了起动过程建模初猜值选取的问题,分析了插值计算方法改进前后对发动机模型实时性的影响;总结了起动模型的修正技术,包括总压恢复系数修正、热惯性模型修正和温度传感器动态校正等,模拟了不同的影响因素下发动机起动模型的仿真结果,为后面研究起动故障诊断及定位奠定基础。通过发动机模型对五种典型起动故障进行了模拟仿真,根据仿真结果和试车数据对其故障特征和故障原因进行了分析;利用发动机典型特征参数表征上述故障模式的特点,研究了划分其阈值范围的自适应估计方法并进行了仿真验证;结合具体特征参数和相关测量参数,确定了每一种故障模式的诊断逻辑,并基于试车数据和模型数据对五种故障模式进行诊断,验证了该方法的准确性。对引起发动机起动故障的原因进行层次分析,并分别建立了五种故障模式的故障树,设计整个起动故障定位的知识库,设计了起动故障的专家系统,以起动超温为例在计算机上模拟故障定位的过程;研究了将定位方法结合发动机起动诊断系统进行融合,实现了实时在线故障诊断和定位的方法。最后,利用真实发动机试车的故障数据,验证了该方法的有效性。
【关键词】：涡扇发动机 起动过程 故障特征 起动故障诊断 起动故障定位
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V263.6
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注释表12-13
• 缩略词13-14
• 第一章 绪论14-18
• 1.1 研究背景及意义14-15
• 1.2 国内外研究现状15-17
• 1.2.1 涡扇发动机建模及仿真技术15-16
• 1.2.2 起动故障诊断技术16-17
• 1.3 本文的主要研究内容及章节安排17-18
• 第二章 涡扇发动机起动过程建模及仿真18-44
• 2.1 引言18
• 2.2 涡扇发动机部件级数学模型18-33
• 2.2.1 建模对象18-19
• 2.2.2 各部件气动热力学模型19-30
• 2.2.3 起动过程转子动力学方程30-31
• 2.2.4 插值算法优化31-33
• 2.3 起动模型修正技术33-38
• 2.3.1 总压损失系数修正33-34
• 2.3.2 燃烧效率修正34
• 2.3.3 热惯性修正34-36
• 2.3.4 温度传感器修正36-38
• 2.4 不同影响因素下的起动过程仿真38-43
• 2.4.1 地面标准起动过程仿真分析38-40
• 2.4.2 起动机影响及仿真结果分析40-41
• 2.4.3 燃油量影响及仿真结果分析41-43
• 2.5 本章小节43-44
• 第三章 涡扇发动机起动故障诊断44-65
• 3.1 引言44
• 3.2 起动故障模式分析及模拟仿真44-50
• 3.2.1 起动机带转困难44-45
• 3.2.2 点火失败45
• 3.2.3 起动超温45-46
• 3.2.4 转速悬挂46-49
• 3.2.5 压气机喘振49
• 3.2.6 特征参数提取49-50
• 3.3 基于特征参数分析的起动故障诊断50-55
• 3.3.1 特征参数量化分析50-52
• 3.3.2 起动机带转困难52-53
• 3.3.3 点火失败53
• 3.3.4 起动超温53-54
• 3.3.5 转速悬挂54-55
• 3.3.6 压气机喘振55
• 3.4 特征参数阈值自动更新算法55-59
• 3.4.1 阈值置信区间估计法55-57
• 3.4.2 算法验证57-59
• 3.5 基于试车数据的起动故障诊断仿真验证59-61
• 3.5.1 起动机带转困难59-60
• 3.5.2 点火失败60
• 3.5.3 转速冷悬挂60-61
• 3.6 基于模型数据的起动故障诊断仿真验证61-64
• 3.6.1 起动超温61-63
• 3.6.2 转速热悬挂63-64
• 3.7 本章小结64-65
• 第四章 涡扇发动机起动故障定位65-90
• 4.1 FTA分析法及专家系统概述65-68
• 4.1.1 FTA分析法65-67
• 4.1.2 专家系统67-68
• 4.2 发动机起动故障定位的知识分析及故障树建立68-76
• 4.2.1 发动机起动故障定位知识分析68-71
• 4.2.2 发动机起动故障树的建立71-76
• 4.3 基于专家系统的发动机起动故障定位76-87
• 4.3.1 起动故障知识库设计76-80
• 4.3.2 起动故障推理功能实现80-82
• 4.3.3 发动机起动故障定位专家系统实现82-87
• 4.4 发动机起动故障诊断与定位融合系统87-89
• 4.5 本章小结89-90
• 第五章 总结与展望90-92
• 5.1 主要工作总结90-91
• 5.2 未来研究展望91-92
• 参考文献92-97
• 致谢97-98
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文98

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1088818