航空发动机系统故障传播机理的几何学方法

由控制系统部件失效而诱发的整机故障一直是航空发动机系统安全性的热点研究问题。如何准确地找到控制系统的薄弱环节，对于提高航空发动机的安全性具有极为重要的意义。本项目从网络拓扑几何学的角度，研究拓扑特征参数的对故障传播的负荷分布规律及节点度分布规律，以期建立航空发动机整机系统的拓扑结构故障传播模型。提出基于拓扑网络结构的故障传播概率指标，从更为宏观和系统的观点审视整个发动机系统，对航空发动机的安全性有更为整体的把握。相比于传统方法，本项目中提出的故障传播概率指标对元件故障、传播及其可能对整个网络的影响进行了重点考虑，可以反映出故障发生情况下的网络整体安全性，是一个涵盖了系统全部故障状态的累积概率指标。同时，本项目分析拓扑结构对故障传播强度、最高风险路径的影响，为发动机安全运行提供科学依据。

现代航空发动机中危害的演化已超越单个部件（或系统）的范围。各种危害性因素在单个部件（或系统）内演化为失效事件通过发动机的强整体性在整机范围内传播。来自全局的危害性因素在某些部件（或系统）中累积到一定程度后，可演化为危害性事件。以局部分析为主的内因分析技术无法捕捉全局性危害演化过程。同时，以解耦分析为主的传统分析技术以不足以应对耦合失效突出化的新问题，开展航空发动机耦合分析研究是解决上述问题的重要补充；过渡态危险已超越稳态危险成为造成发动机事故的主要因素。确定性分析与概率分析相结合是容差影响显著化的必然要求。对现代航空发动机而言，这种微小容差（及其任意组合）可能通过部件中的基本物理过程、整机的匹配、耦合被非线性的放大。因此，如何准确地找到系统的薄弱环节，对于提高航空发动机的安全性具有极为重要的意义。本项目以航空发动机为研究对象，通过构造航空发动机整机系统的拓扑结构模型，研究系统结构的网络拓扑特性描述方法，以期建立系统故障的网络拓扑传播模型；根据部件安全边界特性研究网络节点间的故障传播概率及节点间的负荷，进而分析系统结构的拓扑特征对故障传播的影响。.本项目从网络拓扑几何学的角度，研究拓扑特征参数的对故障传播的负荷分布规律及节点度分布规律，以期建立航空发动机整机系统的拓扑结构故障传播模型。提出基于拓扑网络结构的故障传播概率指标，从更为宏观和系统的观点审视整个发动机系统，对航空发动机的安全性有更为整体的把握。相比于传统方法，本项目中提出的故障传播概率指标对元件故障、传播及其可能对整个网络的影响进行了重点考虑，可以反映出故障发生情况下的网络整体安全性，是一个涵盖了系统全部故障状态的累积概率指标。同时，本项目分析拓扑结构对故障传播强度、最高风险路径的影响，为发动机安全运行提供科学依据。.同时，本课题组也开展了基于多智能体网络的控制问题研究。研究了基于非线性系统流形的概念建立了基于系统平衡流形展开模型的非线性系统模型，以及基于混合Kalman滤波的航空发动机蜕化、故障判别的方法研究，提出了基于平衡流形展开模型的机载模型的混合滤波估计器，可有效的进行航空发动机单/多部件蜕化、故障定位及等级的判断方法。