航空發(fā)動機性能評價與衰退預(yù)測方法分析

陳仲光

摘 要： 研究航空發(fā)動機性能評價以及衰退預(yù)測的方法，能夠有效提高航空發(fā)動機的運行質(zhì)量?；诖?，本文將分析航空發(fā)動機的性能評價方法，其中主要包括改正編輯距離評價驗證、利用發(fā)動機公測數(shù)據(jù)評價驗證以及航空發(fā)動機監(jiān)控數(shù)據(jù)評價驗證三方面內(nèi)容。并研究航空發(fā)動機衰退預(yù)測的方法，其中主要包括過程模糊規(guī)則衰退預(yù)測法、公用數(shù)據(jù)衰退預(yù)測法以及發(fā)動機性能指標衰退預(yù)測法三方面內(nèi)容。

關(guān)鍵詞： 航空發(fā)動機；性能評價；衰退預(yù)測

前言：隨著時代的發(fā)展，人們對航空發(fā)動機性能的要求越來越高，發(fā)動機對于飛機正常運行來說起著至關(guān)重要的作用。如果發(fā)動機在實際運行中出現(xiàn)運行故障，則可能危害到駕駛?cè)藛T以及乘客的生命安全。因此，為了提升航空發(fā)動機的運行質(zhì)量，就需要對航空發(fā)動機的性能以及衰退程度展開預(yù)測，根據(jù)最終評價預(yù)測的結(jié)果，制定相應(yīng)的應(yīng)用方案，保證航空發(fā)動機的使用安全。

一、航空發(fā)動機的性能評價方法

（一）改正編輯距離評價驗證

改正編輯距離在航空發(fā)動機性能評價過程中具有非常重要的意義，在此過程中主要通過設(shè)置不同的編輯操作，對航空發(fā)動機性能展開評價。通常使用的驗證數(shù)據(jù)為Auto MPG數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)中主要包括7輸入?yún)?shù)以及1個輸出參數(shù)。為了保證改正編輯距離評價的有效性，可以在此基礎(chǔ)上采用相似度的方法展開驗證。首先，在評價過程中先取出一個測試樣本，剩下的樣本作為訓(xùn)練樣本，在此基礎(chǔ)上采用計算的方式計算出輸入樣本和測試樣本之間的相似度。其次，根據(jù)計算中的相似度，對其中每個訓(xùn)練樣本展開加權(quán)平衡，最終的數(shù)值是樣本輸出之后的估計值。最后，計算出樣本估計值與真實值之間的差異，根據(jù)最終的計算結(jié)果對航空發(fā)動機性能進行評價。

（二）利用發(fā)動機公測數(shù)據(jù)評價驗證

在利用航空發(fā)動機公測數(shù)據(jù)展開性能評價的過程中，主要采用的數(shù)據(jù)為渦扇發(fā)動機公測數(shù)據(jù)，其中使用的仿真模型由C-MAPSS軟件構(gòu)成，數(shù)據(jù)共包括4組，每組數(shù)據(jù)中包含一個訓(xùn)練集和一個測試集。訓(xùn)練集中包含的數(shù)據(jù)為航空發(fā)動機中的監(jiān)控數(shù)據(jù)，從航空發(fā)動機性能良好的數(shù)據(jù)到航空發(fā)動機使用性能實效的數(shù)據(jù)都包含在其中，在此過程中包含了24個監(jiān)控參數(shù)。測試集中包含的是航空發(fā)動機不完整的數(shù)據(jù)信息，在此過程中只記錄了航空發(fā)動機中某一性能從使用正常到使用失效的過程，并不是航空發(fā)動機中的全部性能數(shù)據(jù)。在實際航空發(fā)動機性能評價的過程中，可以根據(jù)航空發(fā)動機性能的實際使用情況選擇適當?shù)脑u價方案[1]。

（三）航空發(fā)動機監(jiān)控數(shù)據(jù)的評價驗證

在此過程中采用的監(jiān)控數(shù)據(jù)為真實數(shù)據(jù)，這種方式能夠保證最終航空發(fā)動機性能評價結(jié)果的真實性。在應(yīng)用該種方法的過程中，需要應(yīng)用3個航空發(fā)動機的性能參數(shù)，這3個參數(shù)分別為燃氣溫度裕度參數(shù)、高壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速偏差參數(shù)以及平均滑油消耗參數(shù)，在處理以上三個參數(shù)的過程中根據(jù)單工況處理方式進行處理。首先選擇一個航空發(fā)動機為主要的測試對象，剩余的航空發(fā)動機為訓(xùn)練對象，在訓(xùn)練對象中選擇5個發(fā)動機樣本性能作為性能點，最后一個發(fā)動機樣本為性能失效點，利用以上性能參數(shù)建立相應(yīng)的航空發(fā)動機性能評價模型，利用該模型對航空發(fā)動機的性能展開評價。

二、航空發(fā)動機的衰退預(yù)測方法

（一）過程模糊規(guī)則衰退預(yù)測法

在利用過程模糊規(guī)則開展航空發(fā)動機衰退預(yù)測的過程中，主要可以分為以下幾方面進行，其中主要包括過程模糊規(guī)則前件參數(shù)辨識、過程模糊規(guī)則的后件參數(shù)辨識以及航空發(fā)動機的參數(shù)辨識三方面內(nèi)容。在前件參數(shù)辨識的過程中，主要使用的原理是：如果在參數(shù)中存在一條將輸入映射到輸出的參數(shù)，則該參數(shù)中一定存在一個模糊聚類，在此過程中模糊規(guī)則的數(shù)據(jù)與模糊聚類的數(shù)目相等。對前件參數(shù)展開辨識的主要目的就是提取參數(shù)中輸入量的激活度。在此過程中主要使用的模型為PFR，該模型在實際應(yīng)用過程中主要采用的步驟為模型的確定、使用算法的確定以及最終計算結(jié)果的確定等方面內(nèi)容。

（二）公用數(shù)據(jù)衰退預(yù)測法

公用數(shù)據(jù)主要指的是航空發(fā)動機中的監(jiān)控數(shù)據(jù)，主要的預(yù)測流程包括以下內(nèi)容。首先，在數(shù)據(jù)訓(xùn)練合集中選擇一個航空發(fā)動機作為測試發(fā)動機，并對該發(fā)動機中的性能根據(jù)時間順序展開評價，其中時間順序中包含了149個飛行循環(huán)。其次，將航空發(fā)動機中的衰退性能根據(jù)時間順序，將其中4個相鄰的樣本組成一個擬合多項式。各個多項式中的樣本必須保證獨特性，不能夠與其他多項式樣本相互重合，在此過程中將最后的5個樣刪除，只采用144個數(shù)據(jù)樣本。最后，將該144個樣本分為36組，每個組中包括4個參數(shù)點，這4個參數(shù)點組成一個多項式函數(shù)。其中前30組中的函數(shù)作為訓(xùn)練函數(shù)，后6組中的函數(shù)作為測試函數(shù)。

（三）發(fā)動機性能指標衰退預(yù)測法

利用PFR模型對航空發(fā)動機性能數(shù)據(jù)展開驗證，此過程中得到的性能偏差趨勢為航空發(fā)動機的性能衰退趨勢，需要測試航空發(fā)動機中的性能衰退指標。本文以EGTM為例，對航空發(fā)動機中的性能衰退指標展開研究。該項指標的實際運行狀態(tài)會直接影響航空發(fā)動機的使用質(zhì)量以及應(yīng)用成本，因此對該項指標展開預(yù)測，能夠提升最終航空發(fā)動機性能衰退預(yù)測結(jié)果的真實性。在航空發(fā)動機實際應(yīng)用過程中，EGTM每提高10攝氏度，航空發(fā)動機在運行中的燃油使用量將會提高1%，由此可以看出該項指標對航空發(fā)動機應(yīng)用質(zhì)量的影響程度。因此，利用EGTM性能指標對航空發(fā)動機性能衰退展開該預(yù)測，能夠更加直觀的展現(xiàn)出航空發(fā)動機性能衰退情況[2]。

結(jié)論：綜上所述，隨著人們對航空發(fā)動機應(yīng)用質(zhì)量的關(guān)注程度越來越高，如何提高航空發(fā)動機的使用質(zhì)量，成為有關(guān)人員關(guān)注的重點問題。本文通過研究航空發(fā)動機的性能評價方法以及衰退預(yù)測方法發(fā)現(xiàn)，對其進行研究，能夠有效提高航空發(fā)動機使用的安全性，同時還能保證航空發(fā)動機的應(yīng)用質(zhì)量。由此可以看出，研究航空發(fā)動機的性能評價方法以及衰退預(yù)測方法，能夠為今后航空發(fā)動機的安全使用和高質(zhì)量運行提供技術(shù)基礎(chǔ)。

參考文獻

[1]孫見忠. 面向單元體的航空發(fā)動機健康狀態(tài)評估與預(yù)測方法研究[D].南京航空航天大學(xué)，2015.

[2]任淑紅. 民航發(fā)動機性能可靠性評估與在翼壽命預(yù)測方法研究[D].南京航空航天大學(xué)，2016.