基于機匣響應的航空發(fā)動機碰摩特征分析與辨識技術研究.pdf

1、現代航空發(fā)動機追求高推重比及低的耗油率，轉速越來越高，而各種間隙越來越小，工作時極易發(fā)生轉子與靜子之間的碰摩。及時、正確地對碰摩故障作出診斷，確定碰摩位置，避免由于碰摩故障而造成的嚴重事故，對于發(fā)現碰摩原因和改進設計提高發(fā)動機的工作安全性，防止重大事故的發(fā)生，有著重要的工程應用價值。鑒于此，本文研究內容主要包括以下方面：
　?。?）利用帶機匣的航空發(fā)動機轉子實驗器，進行了各種轉速下的單點碰摩和局部偏摩實驗，測取了渦輪機匣的振動加速

2、度信號及應變信號，獲取了大量不同碰摩部位的實驗數據，其中單點碰摩的部位包括渦輪機匣上、下、左、右，偏摩包括偏左和偏右，并進行了不同厚度渦輪機匣的比較實驗，為論文研究提供了大量實驗數據。
　?。?）提出基于機匣加速度信號的航空發(fā)動機轉靜碰摩部位識別方法?？紤]航空發(fā)動機多采用加速度傳感器來進行振動狀態(tài)的監(jiān)測，提出：1)直接提取加速度信號均方值特征；2)利用小波包提取加速度信號的歸一化能量特征；3)利用小波極大模能量方法提取加速度信號的

3、小波局部極大模能量特征。最后將三種方法提取的特征輸入至支持向量機中，進行轉靜碰摩部位的識別。三種方法對訓練樣本及測試樣本的平均識別率均達到了99％以上，對未知樣本的平均識別率分別在65%、85%及98%以上。
　?。?）鑒于目前航空發(fā)動機多采用薄壁結構，在碰摩力作用下產生一定的變形，同時應變測試技術方法成熟，靈敏度高，簡單可靠，提出基于機匣應變信號的航空發(fā)動機轉靜碰摩部位識別方法。分析了不同碰摩部位下、不同測點的應變均值特征，發(fā)現

4、了相同碰摩部位下各測點應變值有相同的變化規(guī)律。最后提取各測點的應變均值作為特征量，利用SVM進行碰摩部位識別。該方法對訓練樣本、測試樣本及未知樣本的識別率均達到了100%。
　?。?）提出基于倒頻譜分析方法的航空發(fā)動機轉靜碰摩部位識別方法。利用倒頻譜對邊頻成分的“概括”能力，直接對機匣測點的振動加速度信號進行倒頻譜分析，分離出反映碰摩部位的傳遞特征信息，進而提取出用于進行碰摩部位識別的特征量。利用支持向量機進行碰摩部位識別，該方法

5、對訓練樣本、測試樣本及未知樣本的識別率均達到了100%。
　　（5）利用Weka軟件，對基于機匣應變信號及基于機匣加速度信號碰摩部位識別中提取的特征值形成的樣本庫進行數據挖掘，提取和挖掘出易于理解和解釋的診斷規(guī)則，為碰摩部位識別方法的工程應用提供了途徑。
　?。?）對不同轉速、不同厚度機匣、不同碰摩部位的機匣測點加速度信號進行了特征分析，發(fā)現單點碰摩引起了葉片通過機匣的沖擊頻率及其倍頻成分，其沖擊的大小受到不平衡力的調制，因