民航发动机在翼性能和航线维修影响评估及部件寿命预测方法研究

针对航线条件下有限信息、不完备检查和最小维修等特点，首先运用自适应建模理论，通过用制造商公开发布的单元体实时评估数据对模型参数进行训练的方法，获得逐步逼近的性能模型，据此研究各耦合单元体之间故障的相互影响及传播规律，建立整机和单元体性能评估模型。进而以单元体性能参数和航线孔探缺陷数为基础，采用状态空间、信息融合、模型融合、多模式竞争失效等方法，综合建立不完备检查条件下部件损伤评估、单元体性能退化及部件剩余寿命预测等模型，实现对发动机在翼性能和航线维修影响的全系统评估及部件剩余寿命预测。以发动机在位清洗为航线延寿技术的突破口，研究在位清洗对发动机整机、单元体和部件性能和寿命的影响，优化工艺流程，提出一套航线维修对发动机系统性能影响的评估方法，创新发动机清洗技术。本课题的研究，可以为发动机在翼健康管理和航线维修延寿提供理论方法，实现保障安全、可靠运营和延长部件寿命的目标。

民航发动机是机电液复杂大系统，零部件失效模式多、信息具有多源异步特征、故障影响与传播十分复杂，预测与健康管理（Prognostics and Health Management，PHM）作为实现“安全关口前移”和持续安全的关键技术，目前正日益受到航空制造业和民用航空领域的高度重视。但在我国民航领域，飞机和发动机都是从国外购买的，由于受制于制造商的信息保护、检查和监测技术条件以及航线维修水平等因素，开展预测与健康管理工作在航线信息条件下的发动机性能评估建模方法、发动机耦合故障影响与传播规律及评估方法、不完备检查条件下的寿命预测方法、预测与健康管理应用于维修延寿方法等几方面尚存在一系列理论、方法和技术需要加以重点突破。主要研究成果：.1.针对我国在翼的民航发动机缺乏设计参数和实验数据条件的实际情况，本课题以OEM可提供的有限信息、大量实际使用数据及专家经验，提出了基于TMSDG模型的层次型故障诊断方法，研究、探讨了复杂耦合系统的故障影响规律。.2、以发动机实时工况为输入，运用连续损伤力学法建立零部件损伤分析、寿命预测与风险控制方法，所得结果比实验室条件下的应力、温度等作为输入的预测结果更准确，更符合实际情况。.3、在航线不完备信息条件下，融合单元体性能退化信息、定期孔探检查数据，进行数据驱动和损伤物理的混合建模，研究了多失效模式下的部件和整机剩余寿命预测问题，提高了不完备信息条件下的预测精度。.4、在实验室条件下，进行了清洗剂清洗效率试验，研究了航线水洗间隔优化方法，研究表明航线清洗能够有效改善发动机性能、延长使用延寿。