飞机环控系统故障与健康状况预测方法研究

发布时间：2020-03-31 01:58

【摘要】：飞机环境控制系统(ECS)作为机载设备的关键系统之一,随着使用时间的增加各种各样的故障而出现,如果故障设备没有得到及时的维修和更换,会影响部件运行,甚至会造成不可挽回的事故。本文主要研究了适用于故障预测的飞机ECS数学建模方法。首先,收集并分析了国内外相关文献,归纳总结出了飞机环控系统故障研究的一般方法,总结了研究中存在的问题,并提出了研究方向。其次,分析了飞机ECS中涡轮机的结构和性能,总结了通过涡轮机前后气流参数,得到了气体变换过程的基本模型。在CATIA中完成涡轮的三维模型,在ICEM中划分结构化网格,最后在FLUENT中进行设计条件下的数值模拟。然后,以两轮升压式空气循环制冷系统为研究对象,利用MATLAB迭代程序和1stOpt曲线分析软件,建立系统中主要部件风扇和管道配件局部阻力系数的数学模型,获得了计算精度和跟随性满足要求的组件模型。根据空气循环系统中空气的流动顺序,按序连接各部件的数学模型,建立飞机ECS的整体数学模型,为下一步研究飞机ECS故障预测做铺垫。最后,以涡轮喷嘴环叶片磨损故障为例,利用神经网络算法,建立了喷嘴环叶片磨损预测模型,获取了涡轮在正常状态和不同程度磨损故障的状态中各种参数的变化情况,在此基础上,将故障涡轮代入ECS数学模型,研究了涡轮喷嘴环叶片磨损程度不同对应的系统性能的偏离。
【图文】：

预测系统,故障诊断

图 1.1 故障诊断和预测系统的组成的主要内容是：在存储飞机某一系统或设备之前和现在的性能参数基何时发生故障、或者判断在具体的某个时间点故障发生的概率[6]。在某一部分无法正常运行，也就是出现了故障，故障诊断系统首先会判警告驾驶员并提醒后勤工作人员维修或更换故障部件，这些警告往往。但在实际中，经常会出现在飞行过程中故障诊断系统发出了警报，人员却找不到故障位置，也很难实现故障复现，甚至将故障警报当作前的飞机系统缺乏提前预知故障的能力[9]。近年来，世界各领域的学究越来越多，人们也开始采用各种各样措施将故障预测技术应用于实他西方国家，故障预测技术不仅已成功应用于军用飞机领域，而且一领域。比如 F35“联合攻击战斗机”、B777、B747-400、B757 等[10]。和健康管理侧重于使用先进的传感器集成以及使用各种算法和智能控和管理飞机的状态[7]。由于损伤发展的随机性、负载的不确定性和用寿命高度分散。采用定时维修，既不能避免突然失效而造成的事故常工作的系统或部件造成浪费。部件状态的退化过程一般为健康(正

故障预测,方法

图 1.2 故障预测方法统可靠性理论的预测方法下，传统可靠性理论的预测方法指的是借助统计学，以可靠度、故障标，以系统或设备整个寿命的运行数据为研究对象，来估计故障的概布模型立一个在一定条件下合适的可靠性模型是运用寿命分布模型的可靠[14]。可靠性模型的建立的方法是：首先，根据目的和精度要求选择恰次，根据选取的模型得到对应的分布参数。此外，不同的分布参数对影响[15]。分析析(Fault Tree Analysis，FTA)把系统不希望发生的故障状态作为故障后总结导致其发生的所有因素(中间事件)，，再找出导致它们的所有因(底事件)。常用于故障分析、预测和诊断。利用故障树进行故障预，诊断和预测更高效，有效防止了采用传统专家故障诊断以及预测中
【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】：2019
【分类号】：V245.3

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