基于性能退化數(shù)據(jù)的航空發(fā)動機剩余壽命預測.pdf

1、作為飛機心臟的發(fā)動機是航空安全保障的重點，對其在設計、制造、運行和維護的各個階段進行精確的可靠性評估可以有效指導航空發(fā)動機的使用和維修管理，這對保證飛機飛行安全和降低運營成本有著至關重要的意義。
　　隨著故障診斷、預測和健康管理技術的快速發(fā)展、安全性設計理念以及各種高精尖制造技術的應用，使得裝備可靠性越來越高，很難在短時期內(nèi)獲得足夠多的失效數(shù)據(jù)，因此基于傳統(tǒng)可靠性的方法很難實現(xiàn)壽命預測。然而隨著傳感器技術、數(shù)據(jù)采集和處理技術的不斷

2、發(fā)展，在航空發(fā)動機的使用過程中，積累了大量與壽命信息相關的性能監(jiān)測數(shù)據(jù)，基于這類性能退化數(shù)據(jù)對高可靠和長壽命設備進行可靠性分析和壽命預測成為趨勢。
　　本文首先考慮了單參數(shù)情況下，假設航空發(fā)動機性能退化過程服從具有正態(tài)誤差項的隨機過程，通過同類設備的歷史數(shù)據(jù)得到先驗分布，根據(jù)貝葉斯方法將在線監(jiān)測數(shù)據(jù)結合歷史信息實時更新模型參數(shù)，利用蒙特卡洛馬爾可夫鏈仿真方法得到后驗分布，進而預測發(fā)動機在一定失效閾值下的剩余壽命。
　　研究了

3、數(shù)據(jù)在多種操作模式下，多維性能監(jiān)測參量的數(shù)據(jù)處理方法，進行了參數(shù)的擇優(yōu)選擇、數(shù)據(jù)的降維處理，運用主成分分析的方法降維并構造失效空間，在此基礎上，定義了將狀態(tài)參量在失效空間的投影和失效中心的歐幾里德距離作為表征航空發(fā)動機性能狀態(tài)的新參數(shù)，實現(xiàn)將多性能參數(shù)轉化為一維參數(shù)的特征提取。
　　在得到發(fā)動機的性能狀態(tài)量之后，基于相似性理論從兩方面對發(fā)動機的壽命預測方法進行了研究：（1）性能參數(shù)多維，參照樣本數(shù)量豐富且具有失效數(shù)據(jù)。將數(shù)據(jù)進行了

4、卡爾曼濾波的再處理，去除了干擾信息后，建立了基于相似性的壽命預測方法并采用航空發(fā)動機仿真數(shù)據(jù)對建立的模型進行檢驗，發(fā)現(xiàn)模型存在的問題，分析原因并對原模型提出了改進，并對改進模型進行了工程算例驗證和結果對比，表明改進的方法具有更高的精度和實用性。（2）性能參數(shù)多維，參照樣本少且未發(fā)生失效。提出了基于支持向量機和相似性相結合的壽命預測方法，通過訓練樣本建立退化軌跡模型并預測參照樣本失效時間，以支持向量機預測在役樣本運行時間的精度為計算相似度