● 摘要
航空发动机气路故障诊断是保证发动机安全工作、节约发动机运营成本和延长发动机使用寿命的一项重要技术措施。该措施是根据发动机测量参数的变化来估计部件性能参数的变化,以达到故障的辨识和隔离。发动机气路故障的准确诊断离不开测量参数的优化选择。
本文以双轴分排涡扇发动机为研究对象。首先,建立并校核了发动机性能仿真模型,校核结果表明仿真模型是准确的。其次,对发动机故障模式进行了分析,得到了影响系数矩阵。再次,提出了J值法来优化选择测量参数,步骤包括敏感性分析、相关性分析、J值分析和遗传算法验证。针对测量参数选择的第一种情况(不考虑哪些测量参数需要优先选择),得到了较优测量参数组合:T22、P22、T3、P3、P45、P5、N2、WA、WF。第二种情况(考虑控制系统和监测共享测量参数)和第三种情况(综合考虑控制系统和台架试车)没有测量参数组合能完全辨识故障。
最后,针对J值法的局限性提出了条件数法,该方法适用于测量参数个数与部件性能参数个数相等的情形。单故障和双故障情况下,根据条件数初选出的测量参数组合通过了遗传算法的检验,得到了最优测量参数选择方案:T22、T3、P3、P45、T5、P5、N2、WA。这组测量参数不仅能辨识故障而且能降低故障诊断成本。本研究方法对工程实际气路故障诊断测量参数的优化选择具有一定的借鉴意义。
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