[发明专利]检测航空发动机的异常

说明书

技术领域

本发明涉及航空发动机监测领域。特别是，本发明涉及检测航空发动机控制装置的异常。更特别的是，本发明涉及检测涡轮喷气发动机压缩机上定子阀调节电路的工作异常。

背景技术

在众多工业领域，诸如航空或航天，检测工具的使用非常普遍。

然而，航空发动机异常的监测或检测通常都是通过观察相当大数量的发动机部件来独立地且间断地进行。

这种观察产生大量数据，分析这些数据需要相当长的计算时间。

此外，会出现这样的情况，由于缺少可持续不断地监测所述部件正常工作的相关指示装置，结果异常指示有误，或甚至，发动机部件出现故障，但却未能发现。

发明内容

本发明提供了一种航空发动机异常的检测方法，所述方法包括如下步骤：

·使用时间回归定义一个所述航空发动机控制装置的行为模型，所述时间回归根据数据集来对所述控制装置特性进行模拟，所述数据集与所述控制装置有关且包括了过去特性的测量以及所述控制装置状态和控制测量；

·对每个新数据集，连续重新计算所述行为模型；以及

·监测所述行为模型的统计变异，以便检测反映所述发动机工作异常的所述控制装置的行为异常。

为此，所述方法可通过最小数量测量和优化计算时间来使用粗糙模型检测发动机的行为异常。尤其是，通过连续重新计算控制装置的行为的粗糙模型，同时每次又使用非常少的测量，并通过随着时间跟踪模型变化，可以预先检测到控制装置的趋势。

该方法还可以包括如下步骤：

·采集与所述控制装置有关的初始数据集；

·将所述初始数据集分割成多个代表不同飞行状态的均匀间隔，各种不同飞行状态通过状态指标来确认，而这些状态指标是使用专家们规定的标准来确定的；以及

·确定每个飞行状态的参考行为模型。

因此，所述方法考虑了发动机的使用条件，并采用了分析和识别飞行阶段的工具以便使工作能够连续进行。此外，针对条件维护要求，在稳定和预定的外部条件测试期间，充分应用该方法。

所述方法还包括如下步骤：

·随着时间收集有关所述控制装置的当前数据集；

·在存储缓冲器内存储预定时间周期的所述当前数据集的内容；

·根据所述当前数据集，计算所估计的状态指标以确认所述预定时间周期所特有的当前飞行状态；

·计算对应于所述当前数据集和所述当前飞行状态的当前行为行为模型；

·估计对应于所述当前飞行状态的所述当前行为模型和所述参考行为模型之间的行为距离；以及

·检测所述行为距离大于预定正常阈限时的所述控制装置的行为异常。

为此，一旦行为模型被校准，通过关注少量发动机部件的行为和计算参考模型和当前模型之间的距离可以方便地实时应用该模型，从而检测发动机的工作故障。当然，故障的检测随后会使得故障定位更方便。

在本发明的第二方面中，所述行为行为模型是按如下步骤确定的一种有理过滤器：

·通过删减低通滤波器和对每个飞行状态所估计局部变化的正常实现，而使所述初始数据集标准化；

·根据反映此前行为测量的此前时刻输出矢量y(t-i)，以及根据包括当前时刻输入矢量x(t)和此前时刻输入矢量x(t-i)的输入矢量，每个输入矢量x通过将所述控制装置的所述指令和状态测量结合一起而构成，形成多个数学公式，每个公式表示当前时刻输出矢量y(t)，该矢量代表了所述控制装置当前行为；

·使用多个数学公式来形成每个飞行状态的参考有理滤波器；以及

·使用所述多个数学公式来计算与所述当前数据集和所述当前飞行状态相关的当前有理滤波器。

为此，通过使用有理滤波器对控制装置模拟，可获得良好的外推器，这种外推器需要的计算时间非常少，而且可以从粗糙模型中检测到有意义的行为变化情况。

所述多个数学公式中的每个数学公式可以相当于时域内通过如下公式分析描述的所述输出矢量y和输入x之间的线性方程：

A(q)y＝B(q)x

其中，A(q)为公式的实多项式：

A(q)＝1+a₁q^-1+a₂q^-2+…+a_raq^-ra

而B(q)为实多项式，其中每个系数为尺寸与输入矢量相同的线性矢量，以及公式如下：