包郵航空發(fā)動(dòng)機(jī)快變信號(hào)分析及故障診斷系統(tǒng)

作者：陳雪峰，王詩(shī)彬，曹明

出版社：科學(xué)出版社出版時(shí)間：2023-02-01

開(kāi)本： B5 頁(yè)數(shù)： 328

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航空發(fā)動(dòng)機(jī)快變信號(hào)分析及故障診斷系統(tǒng) 版權(quán)信息

ISBN：9787030743831
條形碼：9787030743831 ; 978-7-03-074383-1
裝幀：一般膠版紙
冊(cè)數(shù)：暫無(wú)
重量：暫無(wú)
所屬分類：
工業(yè)技術(shù)
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航空、航天

航空發(fā)動(dòng)機(jī)快變信號(hào)分析及故障診斷系統(tǒng) 內(nèi)容簡(jiǎn)介

本書(shū)系統(tǒng)闡述了航空發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)與故障診斷的需求、航空發(fā)動(dòng)機(jī)快變信號(hào)的定義、匹配時(shí)頻分析理論與核心方法，以及航空發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與故障診斷工程應(yīng)用。全書(shū)共7章：第1章為緒論；第2章為航空發(fā)動(dòng)機(jī)快變信號(hào)與匹配時(shí)頻分析；第3章為匹配解調(diào)變換及動(dòng)靜摩碰故障診斷應(yīng)用；第4章為匹配同步壓縮變換及振動(dòng)突跳故障診斷應(yīng)用；第5章為統(tǒng)計(jì)同步壓縮變換及故障溯源應(yīng)用；第6章為脊感知加權(quán)稀疏時(shí)頻及中介軸承故障診斷應(yīng)用；第7章為航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)快變信號(hào)分析及故障診斷系統(tǒng) 目錄

目錄
渦輪機(jī)械與推進(jìn)系統(tǒng)出版項(xiàng)目序
“兩機(jī)”專項(xiàng)：航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)出版工程序
前言
第1章　緒論
1.1　航空發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理概述　002
1.2　航空發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范　005
1.2.1　SAE E-32標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范　006
1.2.2　SAE HM-1標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范　015
1.3　航空發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)故障診斷技術(shù)研究現(xiàn)狀　023
1.3.1　航空發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)信號(hào)特點(diǎn)與故障診斷難點(diǎn)　023
1.3.2　時(shí)頻分析理論及故障診斷應(yīng)用研究現(xiàn)狀　024
1.3.3　振動(dòng)故障診斷中時(shí)頻分析面臨的問(wèn)題　030
參考文獻(xiàn)　032
第2章　航空發(fā)動(dòng)機(jī)快變信號(hào)與匹配時(shí)頻分析
2.1　航空發(fā)動(dòng)機(jī)快變信號(hào)定義　040
2.1.1　非平穩(wěn)信號(hào)　040
2.1.2　瞬時(shí)物理量　041
2.1.3　快變信號(hào)定義　042
2.2　時(shí)頻分析方法　043
2.2.1　線性時(shí)頻變換　044
2.2.2　時(shí)頻重排方法　049
2.2.3　稀疏時(shí)頻表示方法　053
2.3　匹配時(shí)頻分析基本原理　055
2.3.1　逐步匹配迭代解調(diào)　056
2.3.2　調(diào)頻匹配同步重排　057
2.3.3　帶寬統(tǒng)計(jì)模式分離　058
2.3.4　脊線匹配稀疏增強(qiáng)　060
參考文獻(xiàn)　061
第3章　匹配解調(diào)變換及動(dòng)靜摩碰故障診斷應(yīng)用
3.1　匹配解調(diào)變換原理　066
3.2　多分量信號(hào)的匹配解調(diào)變換　072
3.3　匹配解調(diào)變換性能分析　075
3.3.1　瞬時(shí)頻率估計(jì)誤差定量分析　075
3.3.2　收斂條件與討論　085
3.4　試驗(yàn)研究與航空發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)靜摩碰故障診斷實(shí)例　085
3.4.1　數(shù)值仿真試驗(yàn)　085
3.4.2　動(dòng)靜摩碰故障模擬試驗(yàn)　096
3.4.3　航空發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)靜摩碰故障診斷應(yīng)用案例　099
3.5　本章小結(jié)　103
參考文獻(xiàn)　104
第4章　匹配同步壓縮變換及振動(dòng)突跳故障診斷應(yīng)用
4.1　匹配同步壓縮變換原理　108
4.1.1　小波變換回顧　108
4.1.2　傳統(tǒng)時(shí)頻重排方法回顧　109
4.1.3　同步壓縮變換回顧　111
4.1.4　匹配同步壓縮變換　113
4.1.5　匹配同步壓縮變換性質(zhì)　121
4.2　匹配同步壓縮變換性能分析　122
4.2.1　快變信號(hào)建�！�123
4.2.2　匹配同步壓縮變換快變信號(hào)性能分析　124
4.2.3　匹配同步壓縮變換性質(zhì)證明　125
4.3　算法實(shí)現(xiàn)　142
4.3.1　匹配同步壓縮變換的離散形式　142
4.3.2　匹配同步壓縮逆變換重構(gòu)　146
4.4　試驗(yàn)研究與航空發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)突跳故障診斷實(shí)例　147
4.4.1　航空發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)性能試驗(yàn)　147
4.4.2　航空發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)突跳故障診斷應(yīng)用　155
4.5　本章小結(jié)　162
參考文獻(xiàn)　162
第5章　統(tǒng)計(jì)同步壓縮變換及故障溯源應(yīng)用
5.1　瞬時(shí)頻帶和瞬時(shí)頻寬　166
5.1.1　瞬時(shí)頻帶和瞬時(shí)頻帶中心　166
5.1.2　瞬時(shí)頻寬　172
5.2　統(tǒng)計(jì)降噪方法　174
5.2.1　基于瞬時(shí)頻寬的閾值降噪　175
5.2.2　基于脊線搜索的偏差修正　177
5.3　算法實(shí)現(xiàn)　181
5.3.1　統(tǒng)計(jì)同步壓縮變換的離散形式　181
5.3.2　脊線搜索算法　185
5.4　試驗(yàn)研究與航空發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)故障溯源實(shí)例　188
5.4.1　數(shù)值仿真試驗(yàn)　188
5.4.2　航空發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)故障溯源應(yīng)用　195
5.5　本章小結(jié)　213
參考文獻(xiàn)　214
第6章　脊感知加權(quán)稀疏時(shí)頻及中介軸承故障診斷應(yīng)用
6.1　脊感知加權(quán)稀疏時(shí)頻表示方法　217
6.1.1　脊感知加權(quán)稀疏時(shí)頻增強(qiáng)原理　217
6.1.2　脊感知加權(quán)稀疏時(shí)頻模型　218
6.2　非線性壓縮變換原理　220
6.2.1　非線性壓縮變換簡(jiǎn)介　220
6.2.2　非線性壓縮變換性能分析　223
6.2.3　非線性壓縮變換的降噪策略　232
6.3　脊感知加權(quán)稀疏時(shí)頻模型求解及分析　234
6.3.1　脊感知加權(quán)稀疏時(shí)頻模型求解算法及分析　234
6.3.2　加速求解原理與分析　236
6.4　試驗(yàn)研究與航空發(fā)動(dòng)機(jī)中介軸承故障診斷實(shí)例　239
6.4.1　數(shù)值仿真試驗(yàn)　239
6.4.2　航空發(fā)動(dòng)機(jī)中介軸承故障模擬試驗(yàn)　248
6.4.3　航空發(fā)動(dòng)機(jī)中介軸承故障診斷應(yīng)用　254
6.5　本章小結(jié)　261
參考文獻(xiàn)　262
第7章　航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)
7.1　已服役航空發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理系統(tǒng)簡(jiǎn)介　263
7.1.1　航空發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理系統(tǒng)工作流程簡(jiǎn)介　263
7.1.2　主要航空發(fā)動(dòng)機(jī)OEM開(kāi)發(fā)的EHM系統(tǒng)簡(jiǎn)介　266
7.1.3　航空公司、維修廠家開(kāi)發(fā)的EHM系統(tǒng)簡(jiǎn)介　271
7.2　民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理系統(tǒng)發(fā)展歷程　273
7.3　民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)　276
7.3.1　民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷系統(tǒng)開(kāi)發(fā)總流程　276
7.3.2　發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理系統(tǒng)需求分析　277
7.3.3　民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)　286
7.3.4　民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)　293
7.3.5　民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理系統(tǒng)性能驗(yàn)證　298
7.4　航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械故障診斷的重大挑戰(zhàn)　302
7.4.1　典型航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械故障診斷與預(yù)測(cè)　303
7.4.2　先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)型及先進(jìn)制備工藝零部件的機(jī)械故障診斷與預(yù)測(cè)　306
7.4.3　滑油系統(tǒng)的故障診斷與預(yù)測(cè)及融合診斷　309
參考文獻(xiàn)　310

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航空發(fā)動(dòng)機(jī)快變信號(hào)分析及故障診斷系統(tǒng) 節(jié)選

第1章緒論航空發(fā)動(dòng)機(jī)是實(shí)現(xiàn)國(guó)防現(xiàn)代化、確保國(guó)家安全的重大戰(zhàn)略裝備。航空裝備是常規(guī)戰(zhàn)略威懾力量的核心，是捍衛(wèi)制空權(quán)的主要工具，是維護(hù)我國(guó)戰(zhàn)略利益日益拓展的基本手段。當(dāng)前，我國(guó)已經(jīng)進(jìn)入構(gòu)建新型國(guó)防和國(guó)家安全體系的關(guān)鍵時(shí)期，第四代軍機(jī)、大型運(yùn)輸機(jī)和大型客機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)還不能實(shí)現(xiàn)適情保障，突破動(dòng)力瓶頸已經(jīng)成為新時(shí)期軍事裝備建設(shè)的重中之重。發(fā)展先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)是滿足我國(guó)發(fā)展需求、實(shí)現(xiàn)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、提升國(guó)防實(shí)力的重要步驟。航空發(fā)動(dòng)機(jī)的安全性、可靠性與維修性是航空國(guó)際關(guān)注的焦點(diǎn)，基于航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷技術(shù)形成的發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理系統(tǒng)是先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的重要標(biāo)志，是提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)安全性、可靠性與維修性的重要途徑，也是發(fā)動(dòng)機(jī)從定時(shí)維護(hù)向視情維修轉(zhuǎn)變和零部件視情生產(chǎn)的基礎(chǔ)。航空發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理涉及傳感、采集、分析、檢測(cè)和數(shù)據(jù)處理等技術(shù)，通過(guò)航空發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)、氣路、滑油、壽命等方面的實(shí)時(shí)或近實(shí)時(shí)信息，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷、趨勢(shì)分析和壽命管理等功能，從而指導(dǎo)維護(hù)并提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)的安全性、可靠性與維修性。航空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜且部件多，導(dǎo)致振動(dòng)信號(hào)模式多變。機(jī)動(dòng)飛行服役條件導(dǎo)致其振動(dòng)信號(hào)呈現(xiàn)出強(qiáng)時(shí)變非平穩(wěn)的快變特性，且航空發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)靜摩碰、振動(dòng)突跳、中介軸承故障等典型故障模式導(dǎo)致了不同的快變特性。時(shí)頻分析為描述快變信號(hào)提供了有效手段，然而傳統(tǒng)時(shí)頻分析方法受到Heisenberg不確定性原理的限制，正如SAE ARP 1839A《飛機(jī)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)指南》所指出的，這也限制了其振動(dòng)信號(hào)分析的有效性。如何提升航空發(fā)動(dòng)機(jī)快變信號(hào)分析性能，進(jìn)而提升故障診斷能力，是航空發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)診斷所面臨的關(guān)鍵問(wèn)題之一。本書(shū)系統(tǒng)闡述航空發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)與故障診斷的需求、航空發(fā)動(dòng)機(jī)快變信號(hào)的定義與分析方法，以及航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)與工程應(yīng)用。本章在概述航空發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理的基礎(chǔ)上，介紹航空發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，重點(diǎn)介紹美國(guó)汽車(chē)工程師學(xué)會(huì)（Society of Automotive Engineers， SAE）航空航天推進(jìn)系統(tǒng)健康管理技術(shù)委員會(huì)E32與SAE飛行器綜合健康管理技術(shù)委員會(huì)HM1組織制定的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。*后分析總結(jié)航空發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)故障診斷技術(shù)研究現(xiàn)狀，包括振動(dòng)信號(hào)特點(diǎn)與診斷難點(diǎn)，以及振動(dòng)故障診斷中時(shí)頻分析所面臨的挑戰(zhàn)。 1.1航空發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理概述航空發(fā)動(dòng)機(jī)的安全性、可靠性與維修性是航空國(guó)際關(guān)注的焦點(diǎn)。航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫、高轉(zhuǎn)速的嚴(yán)苛服役條件和長(zhǎng)壽命、高可靠的內(nèi)在品質(zhì)，要求關(guān)鍵部件的典型高溫材料處于極限服役溫度，制造工藝達(dá)到極小裕度水平，服役監(jiān)測(cè)逼近臨界參數(shù)狀態(tài)。因此，航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能的提升不僅依賴高溫材料、先進(jìn)制造技術(shù)的突破，也依靠健康管理關(guān)鍵技術(shù)的突破。航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展史總是伴隨著故障的頻繁發(fā)生、排除、再發(fā)生與再排除的過(guò)程。即使一型設(shè)計(jì)非常成功與使用情況非常良好的航空發(fā)動(dòng)機(jī)，到快要退出歷史舞臺(tái)的階段，可能還會(huì)出現(xiàn)致命故障［1］。以支承航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的關(guān)鍵部件主軸承為例，由于其運(yùn)行于高速（工作轉(zhuǎn)速為2000～16200r/min）、高溫（工作溫度≥300℃）、變載（同時(shí)承受推力載荷、重力載荷、轉(zhuǎn)子響應(yīng)載荷、預(yù)載荷、機(jī)動(dòng)載荷，且這些載荷都是隨時(shí)變化的）環(huán)境，長(zhǎng)期反復(fù)循環(huán)使用，是轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)。根據(jù)美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室統(tǒng)計(jì)，某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)在投入使用半年內(nèi)，連續(xù)發(fā)生5起中介主軸承滑蹭損傷，導(dǎo)致重大事故。近年來(lái)，我國(guó)多型航空發(fā)動(dòng)機(jī)因主軸承故障導(dǎo)致出現(xiàn)了多起空中停車(chē)事故征兆，甚至?xí)䦟?dǎo)致抱軸故障，嚴(yán)重影響飛行安全。例如，2019年，我國(guó)某型飛機(jī)飛行時(shí)振動(dòng)異常，導(dǎo)致空中停車(chē)、飛機(jī)單發(fā)返航；飛行后檢查高壓轉(zhuǎn)子無(wú)法搖動(dòng)，經(jīng)分解檢查后發(fā)現(xiàn)主軸承失效。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)10年間發(fā)生20起五支點(diǎn)中介主軸承抱軸或者斷軸故障，造成重大事故與經(jīng)濟(jì)損失。某型發(fā)動(dòng)機(jī)主軸承故障形式如圖1.1所示，其中三支點(diǎn)、四支點(diǎn)、五支點(diǎn)主軸承的故障比例超過(guò)70%。圖1.1某型發(fā)動(dòng)機(jī)主軸承故障形式航空發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理（engine health management， EHM）是提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)安全性、可靠性與維修性的重要途徑，是發(fā)動(dòng)機(jī)從定時(shí)維護(hù)向視情維護(hù)轉(zhuǎn)變和零部件視情生產(chǎn)的基礎(chǔ)。航空發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理是指通過(guò)機(jī)載系統(tǒng)和非機(jī)載系統(tǒng)中的傳感、采集、分析、檢測(cè)和數(shù)據(jù)處理等手段，提供航空發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)、氣路、滑油、壽命等方面的實(shí)時(shí)或近實(shí)時(shí)信息，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷、趨勢(shì)分析和壽命管理等功能，從而預(yù)警可能影響安全運(yùn)行的情況，以有針對(duì)性地安排檢查維修、排除異常故障、改進(jìn)功能性能、預(yù)測(cè)備件需求，進(jìn)而提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)的安全性、可靠性與維修性。美國(guó)首席專家Volponi對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理的過(guò)去、現(xiàn)狀和未來(lái)進(jìn)行了綜述，強(qiáng)調(diào)氣路、振動(dòng)故障診斷與壽命管理對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行安全與事故預(yù)防的重要性［2］。國(guó)外先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)典型健康管理系統(tǒng)均包括振動(dòng)、氣路、滑油、壽命管理等技術(shù)。例如，美國(guó)通用電氣（General Electric， GE）公司為其GE90系列發(fā)動(dòng)機(jī)裝備了EHM系統(tǒng)，且根據(jù)使用情況進(jìn)行了持續(xù)升級(jí)改進(jìn)，為增強(qiáng)軸承失效預(yù)警功能而改進(jìn)的EHM系統(tǒng)如圖1.2所示。美國(guó)普拉特惠特尼集團(tuán)公司（簡(jiǎn)稱普惠公司）構(gòu)建了健康管理架構(gòu)，并為F135發(fā)動(dòng)機(jī)裝備了EHM系統(tǒng)，具備振動(dòng)監(jiān)測(cè)、滑油監(jiān)測(cè)、性能監(jiān)測(cè)與壽命管理等功能，如圖1.3所示。具體地說(shuō)，F(xiàn)135發(fā)動(dòng)機(jī)采用前中介機(jī)匣、后支承環(huán)及附件機(jī)匣3個(gè)振動(dòng)加速度傳感器監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)部分振動(dòng)故障模式檢測(cè)與隔離（包括轉(zhuǎn)子不平衡、低壓轉(zhuǎn)子葉片結(jié)冰、高壓轉(zhuǎn)子彎曲、外物損傷、鳥(niǎo)撞和葉片掉塊、擠壓油膜、摩碰、連接松動(dòng)等引起的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)不穩(wěn)定和軸承降級(jí)等）；利用增強(qiáng)型自調(diào)整機(jī)載實(shí)時(shí)模型（enhanced self tuning onboard realtime model， ESTORM）實(shí)現(xiàn)控制用傳感器與氣路部件的在線診斷和隔離；利用機(jī)載碎屑監(jiān)測(cè)器測(cè)滑油中的金屬顆粒，以實(shí)現(xiàn)對(duì)齒輪、軸承等零件早期故障及性能退化情況的監(jiān)測(cè)；在壽命管理方面，機(jī)載實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵部件使用壽命消耗情況在線計(jì)算（熱端部件低周疲勞及蠕變壽命計(jì)算、起動(dòng)次數(shù)、加力點(diǎn)火次數(shù)、發(fā)動(dòng)機(jī)工作和飛行時(shí)間、總累計(jì)循環(huán)次數(shù)計(jì)算等），并且實(shí)時(shí)計(jì)算關(guān)鍵系統(tǒng)和部件的剩余壽命。英國(guó)羅爾斯羅伊斯公司（簡(jiǎn)稱羅羅公司）建立了發(fā)動(dòng)機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)中心（圖1.4），監(jiān)測(cè)其在全球服役的超過(guò)1000臺(tái)Trent 800發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)并降低維護(hù)費(fèi)用，在每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇、壓氣機(jī)、渦輪上等不同部位布置了25個(gè)傳感器，獲取溫度、壓力、速度和振動(dòng)等運(yùn)行參數(shù)；Trent 900發(fā)動(dòng)機(jī)的EHM系統(tǒng)同樣配備振動(dòng)監(jiān)測(cè)與振動(dòng)信號(hào)處理單元。圖1.2美國(guó)GE90發(fā)動(dòng)機(jī)的改進(jìn)EHM系統(tǒng)示意圖圖1.3美國(guó)普惠公司健康管理系統(tǒng)框架及F135發(fā)動(dòng)機(jī)EHM系統(tǒng)功能圖1.4英國(guó)羅羅公司發(fā)動(dòng)機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)中心與EHM系統(tǒng)EHM系統(tǒng)是先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的重要標(biāo)志，已成為航空強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略發(fā)展方向。為提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)的安全性、經(jīng)濟(jì)性與可維護(hù)性，美國(guó)實(shí)施了長(zhǎng)遠(yuǎn)系統(tǒng)的國(guó)家研發(fā)計(jì)劃，如2006年實(shí)施的經(jīng)濟(jì)可承受的通用多用途先進(jìn)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)劃和2018年實(shí)施的支持經(jīng)濟(jì)可承受任務(wù)能力的先進(jìn)渦輪技術(shù)計(jì)劃等。美軍應(yīng)用EHM技術(shù)后，F(xiàn)135發(fā)動(dòng)機(jī)排故時(shí)間從20min（F119發(fā)動(dòng)機(jī)）縮短為15min，比現(xiàn)役的F100、F110等發(fā)動(dòng)機(jī)的排故時(shí)間縮短了94%，顯著提升了發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行安全性、維修性與裝備可利用率［3］。根據(jù)美國(guó)國(guó)防部副部長(zhǎng)政策備忘錄，美軍從2004年開(kāi)始在其直升機(jī)機(jī)隊(duì)上實(shí)施基于EHM系統(tǒng)的狀態(tài)維護(hù)增強(qiáng)計(jì)劃，截至2011年3月，64%的機(jī)隊(duì)都配備了EHM系統(tǒng)，在配備EHM系統(tǒng)的部隊(duì)內(nèi)進(jìn)行的維護(hù)與未配備EHM系統(tǒng)的部隊(duì)內(nèi)進(jìn)行的維護(hù)產(chǎn)生了鮮明的對(duì)比，這兩類單位在26個(gè)月內(nèi)節(jié)省的成本為1.12億元，并且不包括維修工時(shí)等“沉沒(méi)成本”。截至2012年4月，實(shí)施狀態(tài)維護(hù)增強(qiáng)計(jì)劃的直升機(jī)可用性增加了9%；避免了3起“A級(jí)”事故（飛機(jī)損失、損失超過(guò)200萬(wàn)美元或生命損失），節(jié)省了4900萬(wàn)美元；UH60/AH64機(jī)隊(duì)避免了57次發(fā)動(dòng)機(jī)拆卸，節(jié)省了2700萬(wàn)美元［4］。我國(guó)也高度重視航空發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理基礎(chǔ)理論研究及系統(tǒng)研制。在2015年啟動(dòng)的“航空發(fā)動(dòng)機(jī)及燃?xì)廨啓C(jī)重大專項(xiàng)”基礎(chǔ)研究規(guī)劃中，明確將“健康管理設(shè)計(jì)理論與驗(yàn)證方法”列為32個(gè)重點(diǎn)研究方向之一，且分別資助了“渦軸渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)”、“渦噴渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理”項(xiàng)目，同時(shí)還資助了“滑油監(jiān)測(cè)”、“葉端定時(shí)及主軸承診斷”等專業(yè)技術(shù)項(xiàng)目�！懊裼蔑w機(jī)健康管理頂層規(guī)劃研究”項(xiàng)目中將“航空發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理”列為七大主題之一。國(guó)家自然科學(xué)基金委于2018年6月召開(kāi)了第203期雙清論壇“航空發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題”，并于當(dāng)年立項(xiàng)并啟動(dòng)了國(guó)家自然科學(xué)基金重大研究計(jì)劃“航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫材料/先進(jìn)制造及故障診斷科學(xué)基礎(chǔ)”，航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷是其三大方向之一。 1.2航空發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范國(guó)外自20世紀(jì)60年代開(kāi)始研究民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理系統(tǒng)；70年代，狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)開(kāi)始在民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用；80～90年代，電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，極大地促進(jìn)了航空發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)視和故障診斷技術(shù)的發(fā)展。航空發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理旨在提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)的安全性、可靠性與維修性，涉及傳感、采集、分析、檢測(cè)和數(shù)據(jù)處理等技術(shù)，利用航空發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)、氣路、滑油、壽命等方面的實(shí)時(shí)或近實(shí)時(shí)信息，從而實(shí)現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷、趨勢(shì)分析和壽命管理等功能。航空發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理所涉及的每項(xiàng)技術(shù)和功能都經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的發(fā)展過(guò)程，其研究成果由不同的國(guó)際機(jī)構(gòu)匯總凝練，形成了一系列標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，對(duì)指導(dǎo)航空發(fā)動(dòng)機(jī)及不同行業(yè)的健康管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)具有重要意義。國(guó)際上涉及健康管理標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的組織機(jī)構(gòu)較多，但是各自的研究方向和領(lǐng)域各有不同，如圖1.5所示。電氣與電子工程師協(xié)會(huì)（Institute of Electrical and Electronics Engineers， IEEE）可靠性學(xué)會(huì)PHM委員會(huì)、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（International Organization for Standardization， ISO）機(jī)器系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷委員會(huì)ISO/TC i08/SC5、機(jī)器信息管理開(kāi)放系統(tǒng)聯(lián)盟（Machinery Information Management Open System Alliance， MIMOSA）的視情維修（conditionbased maintenance， CBM）的OSACBM標(biāo)準(zhǔn)，聚焦于健康管理系統(tǒng)應(yīng)用于不同行業(yè)所通用的電子系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)，以及通用架構(gòu)、接口和數(shù)據(jù)等方面的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。航空無(wú)線電技術(shù)委員會(huì)（Radio Technical Commission for Aeronautics， RTCA）、美國(guó)航空無(wú)線電公司（Aeronautical Radio Inc.， ARINC）以及SAE E32航空航天推進(jìn)系統(tǒng)健康管理技術(shù)委員會(huì)，則更聚焦于飛機(jī)的航電子系統(tǒng)和航空發(fā)動(dòng)機(jī)等健康管理所涉及的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，例如，RTCA主要針對(duì)故障預(yù)測(cè)與健康管理（prognosis health management， PHM）機(jī)載軟硬件客戶化開(kāi)發(fā)，ARINC主要針對(duì)機(jī)電系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與機(jī)內(nèi)測(cè)試，SAE E32則主要包括航空發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理架構(gòu)、傳感器以及機(jī)載與地面軟硬件系統(tǒng)、健康管理系統(tǒng)成效分析與評(píng)價(jià)指標(biāo)、振動(dòng)故障診斷等所涉及的專業(yè)技術(shù)。SAE AISCSHM航空航天工業(yè)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)指導(dǎo)委員會(huì)、SAE HM1飛行器綜合健康管理技術(shù)委員會(huì)及美國(guó)聯(lián)邦航空管理局（Federal Aviation Administration， FAA）等則分別聚焦飛機(jī)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)、飛行器綜合健康管理系統(tǒng)工程及PHM適航要求等。圖1.5國(guó)外健康管理相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)組織*全面的航空發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范由SAE航空航天理事會(huì)下屬的可靠性、可維護(hù)性和健康管理系統(tǒng)委員會(huì)組織形成，包括SAE　E32與SAE HM1等。本節(jié)將對(duì)SAE E32與SAE　HM1分別組織形成的65

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