飞机发动机状态监控研究

飞机发动机状态监控研究 王宇波 李学仁 陈学江 () 空军工程大学 西安71003?8 摘要 : 通过应用时序分析理论 ,对飞行参数系统记录的数据进行建模 、分析 ,提出了一种飞机发动机状态监控的新方法 。 关键词 : AR ;模式识别 ;状态监控 ;发动机 An Investiga tion into Aircraf t Engine Condition Mon itoring WAN G Yu2bo & L I Xue2ren & CH EN Xue2jiang () Air Fo rce Engineering U niversit y Xi′an 710038 Abstract : U sing t he reco rded data f ro m flight data system , a flight mo del has been estab2 lished and analyzed wit h t he t heo ry of TSA . This paper int ro duced a new met ho d of aircraf t engine co nditio n mo nito ring. Key words : A R ; mo de identif ying ; co nditio n mo nito ring ; engine 发动机的工作状态 。在此前提下 ,应用开关量中的 引言 发动机的收 、放喷口状态和是否开加力信号作为过 滤条件 ,选取发动机的燃气温度组成一元时序以供 发动机是飞机的心脏 ,对其进行监控非常必要 。 分析 。 飞行参数系统的大量安装 ,利用其记录的数据 , 动机的转速 、温度等 , 采用有效的数据处理方 3 发动机状态监控模型的建立 对发动机的工作状态进行监控 ,对于发动机的维 早期发现事故征兆 ,无疑是一种投资少 、见效快 途径 。本文应用时序分析的方法 ,对发动机的 ,首先进行野点的剔除 。在对于提取出的数据 参数进行建模 、分析 ,并对参数变化规律进行了 程序中 ,采用了 Tukey 提出的异点剔除来剔除 ,提出了一种飞机发动机状态监控的新方法 。 野点 。其主要思想是产生一个曲线的平滑估计 ,然 后找出野点 ,利用前后数据进行线性平滑产生新的 飞行参数数据的分析 数据代替原来的野点 ,组成新的时间序列 。 ( ) 在 A R n模型建模中 ,应用 U - C 算法进行模 ,其实质是对时间序列进行正 、逆置后 型的参数估计 某型飞行参数系统以 1 Hz 的采样率进行参数 x x 误差的总能量最小 ,因此它是目前参数估计中精度x n - 11n 最高的算法 。模型的阶数利用 F P E 准则确定 。整x x 2n +1 x = f 个程序的图见图 1 。 x x x N - 1N - 2N - n 式中 , x 和 y 是正向排列的时序 , x 和 y 是 f f b b 向排列的时序 。对 x 和 y 的达式不再列出 。 b b 4 模型的分析 通过对模型进行分析 ,进而对系统的状况进 分析是建立模型的最终目的 。对于建立的模型 ,参数既反映了系统本身的固有特性 ,又反映了系 在外界作用下的输出特性 。模型的特性函数的 取 ,可以应用时序理论进行模式识别和故障诊断 其中 Green 函数是系统的单位脉冲响应函数 ,所 根据 Green 函数值也可构造判别函数 。 ( ) A R n模型的 Green 函数计算公式为 : n - 1 n λj j Σ λG= g; g= n j i ii i = 1 Π (λ λ) - l i l = 1l ?i 图 1 建模流程图 例如 :对于 ×型 ××号飞机 ,发动机状况良好 ( ) A R n模型的表达如下 :( ) 原始飞行数据进行建模 , 求得 A R 11 模型的参 N 为 : Σφx = x + a t i t - i ti = 1 φ = 1 . 107963 , - 0 . 046786 , - 0 . 0025424 , φ 模型中参数矩阵的求取 : T T - 1 T - 0 . 015676 , - 0 . 012322 , - 0 . 009105 , T φ ( ) ( = x x + x x x y )x y + b f f b b f f b - 0 . 003605 , 0 . 004047 , 0 . 003310 , 各参数表达式为 :T - 0 . 000070 , - 0 . 017181 T y= x ] x x n +1 n +1 N f 对求 出 的 A R 模 型 的 Green 函 数 进 行 作 图Tφ = φφ φ ] 1 2n 析 。从图 2 中可以看出 , Gj 是收敛的 ,代表的系 T a a a]a = n +1 n +2N 是比较稳定的 。 () 图 2AR 11模型的 Green 函数 T 对同型号飞机 , ×架次飞行中出现发动机故障- 0 . 019244 , 0 . 012510 , - 0 . 001125 ] () 始飞行数据进行建模 ,求得 AR 9模型的参数为 : 同样对其 Green 函数进行作图分析 。从图 3 中可以φ = [ 0 . 992730 , 0 . 058342 , - 0 . 014121 , 看出 , Gj 是发散的 ,所代表的系统是不稳定的 。 - 0 . 015378 , - 0 . 006388 , - 0 . 005775 , () 图 3 AR 9模型的 Green 函数 机进行监控是一种很有效的方法 。 结束语 参考文献 以上结果 在 Visual C + + 6 . 0 下 均 调 试 通 过 。 对飞行参数记录仪记录的发动机数据进行时序 1 杨叔子 . 时间序列分析的工程应用. 武汉 : 华中理工大学和分析 ,可以看出应用时序分析的理论对发动 出版社 ,1991 ) 接第 40 页 ()3 采用了高阻匹配技术 ,监控测试仪可与飞该项技术已获鉴定 ,深受部队机务人员的欢迎 舱指示仪表同时工作 ,而不影响正常性能 。 ()4 测量的参数具有记忆功能 ,可长期保存 。 参考文献 ()5 测试仪器体积小 、重量轻 ,外场使用非常 。1 卢洪义等 . 8031 单机在密封检测领域中的应用研究 1 烟 ()()分析仪软件功能强大 ,具有一定的智能化 6 台 :海军航空工程学院学报 ,1994 9 ,大大减轻了维护人员的工作强度 。