民航發(fā)動機(jī)性能評估方法與視情維修決策模型研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、價值高昂、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的航空發(fā)動機(jī)構(gòu)成了飛機(jī)的心臟。為了有效地保障其規(guī)定的高可靠性、安全性和經(jīng)濟(jì)性,國內(nèi)、外航空公司已普遍采用經(jīng)濟(jì)、合理的視情維修(Condition-based maintenance, CBM)策略。然而,由于民航發(fā)動機(jī)各單元體/子系統(tǒng)之間的復(fù)雜性、運(yùn)行監(jiān)控信息的不確定性以及維修閾值的模糊性,航空公司當(dāng)前在發(fā)動機(jī)運(yùn)行管理與CBM決策過程中還存在著一些亟待解決的問題。本文基于這一工程背景,結(jié)合民航總局重點基金項目“民航發(fā)動

2、機(jī)性能預(yù)測與維修成本控制研究”,利用多元參數(shù)建模思想,對發(fā)動機(jī)隨機(jī)劣化過程中存在的性能綜合評估、隨機(jī)失效過程建模、換發(fā)優(yōu)化決策及送修等級決策等CBM決策方面的關(guān)鍵和核心問題進(jìn)行了深入的研究,并經(jīng)相關(guān)航空公司的實證分析,表明所提出的理論建模方法是有效、合理的,具有很大的實用價值。主要研究內(nèi)容如下: (1)鑒于目前工程實踐中所用的單參數(shù)評估方法存在的諸多不足,根據(jù)客觀賦權(quán)法的思想,采用粗糙集與模糊數(shù)學(xué)理論相結(jié)合的模糊信息熵權(quán)法研究了

3、基于多參數(shù)的發(fā)動機(jī)性能綜合評估問題,拓展了傳統(tǒng)的綜合評估方法;在工程實例計算中通過將模糊信息熵權(quán)法與單參數(shù)評估法、主成分分析法等傳統(tǒng)評估方法加以對比,表明該方法勿需任何先驗知識、決策過程中損失的客觀信息較少,因此通過該方法對發(fā)動機(jī)性能的綜合評估,可以更加準(zhǔn)確地把握發(fā)動機(jī)機(jī)隊的運(yùn)營狀況。該方法目前已在國內(nèi)航空公司得到初步應(yīng)用,發(fā)動機(jī)維護(hù)工程師經(jīng)過多個工程實例驗證了該方法的有效性。 (2)性能衰退是導(dǎo)致民航發(fā)動機(jī)換發(fā)的重要原因,但是

4、在實際中該衰退過程的隨機(jī)性增加了實際維修決策的難度。因此,針對發(fā)動機(jī)隨機(jī)失效過程的維修決策建模問題,首次提出了將發(fā)動機(jī)性能衰退導(dǎo)致?lián)Q發(fā)的在翼時間視為壽命數(shù)據(jù)進(jìn)行生存分析的建模思想。文中分析了數(shù)據(jù)的截尾機(jī)制、協(xié)變量相關(guān)性及篩選基本原則等問題;進(jìn)而研究了生存分析中廣泛應(yīng)用的比例強(qiáng)度模型(Proportional intensity model,PIM)的構(gòu)成特點;在此基礎(chǔ)上,綜合考慮狀態(tài)參數(shù)、維修歷史等協(xié)變量對系統(tǒng)的影響效應(yīng),提出了應(yīng)用于復(fù)

5、雜系統(tǒng)的擴(kuò)展型PIM(Gerenalized PIM,GPIM),并詳細(xì)推導(dǎo)了該模型在全參數(shù)和半?yún)?shù)兩類情形下的參數(shù)估計的求解過程。 (3)民航發(fā)動機(jī)運(yùn)行過程中執(zhí)行CBM策略的核心內(nèi)容是換發(fā)決策,優(yōu)化目標(biāo)是在滿足規(guī)定可靠性的前提下實現(xiàn)維修成本的最小化。首先研究了狀態(tài)、維修等協(xié)變量對發(fā)動機(jī)系統(tǒng)劣化的影響效應(yīng),并采用GPIM求解出系統(tǒng)的失效強(qiáng)度函數(shù)和可靠性函數(shù);其次,以長期的平均維修成本為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行維修閾值的優(yōu)化,以CF6型發(fā)動機(jī)

6、的歷史故障數(shù)據(jù)為例,得到了相應(yīng)的發(fā)動機(jī)換發(fā)決策控制限曲線,從而為航空公司實際維修決策提供了準(zhǔn)確的量化指標(biāo)。該類建模方法還可以推廣應(yīng)用到其他型號發(fā)動機(jī)的維修決策中,因此具有重要的實用價值。 (4)當(dāng)在翼發(fā)動機(jī)整機(jī)性能衰退、需要立即換發(fā)送修時,對送修等級的決策是航空公司目前面臨的一個難題?;诿窈桨l(fā)動機(jī)的狀態(tài)監(jiān)控信息,提出了采用變精度粗糙集(Variable Precision Rough Set,VPRS)理論方法來挖掘反映送修等

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