[发明专利]一种基于监测信息融合的航空发动机在翼可靠性评估方法

说明书

技术领域

本发明涉及航空发动机在翼可靠性评估，特别是充分利用多种状态监测信息，将性能可靠性监测与系统可靠性评估集成于一个体系内，对航空发动机进行在翼可靠性进行评估与跟踪，为维修决策提供辅助支持。 

背景技术

航空发动机是飞机的心脏，其健康状态对保证飞行安全、降低维修成本都具有重要意义。国外一些先进的理论与技术，如预测与健康管理(Prognostics and Health Management，PHM)、基于状态的维修(Condition Based Maintenance，CBM)、预知维修、自主保障(Autonomic Logistics，AL)等正逐步被采用，是减少维修保障费用的重要技术手段。在翼可靠性评估则是上述理论和技术的核心之一，相关结果将直接作为维修决策的依据。 

由于预防性维修在航空业的广泛应用，加之航空发动机发生故障会对飞行安全产生重大影响，在实际应用中只能收集到较少甚至没有故障数据，限制了传统可靠性评估方法的应用。现代航空发动机表现出来的失效大多为退化失效，广泛存在的状态监测信息为监测航空发动机的性能退化提供了可能。当前，监控航空发动机的性能退化主要是采用以下几种方法：一是依靠单参数进行性能衰退与评估，这种方法简单、易行、直观，但由于单参数监测本身的局限性，多反映的是某种形式的性能衰退，较为粗糙；二是以比例风险模型为代表的多参数航空发动机性能衰退评估，这种方法的缺点是忽略了监测本身的误差、混淆了性能衰退趋势和可靠性变化规律两者之间的关系；三是通过人工智能方法对航空发动机状态监测信息进行处理，推断航空发动机的性能衰退程度，但其往往是一种经验和推理的描述，受到监测信息容量和误差的影响。最为重要的是，以上基于监测信息推断航空发动机性能衰退水平，得到的结果实际上是航空发动机的性能衰退趋势，而不是与维修决策直接联系的风险。 

本发明提出的基于监测信息融合的航空发动机在翼可靠性评估方法，一是综合利用多种状态监测信息，提高信息利用效率；二是在方法中充分考虑了监测信息误差对可靠性水平的影响，降低了误差对评估准确度的影响；三是将性能衰退和系统可靠性评估融合到一个框架中，仅依靠状态监测信息就可以对在翼发动机可靠性水平进行评估，其输出结果可以直接为维修决策服务。本发明提出的方法数据采集难度小，具有较强的可操作性，便于推广和实施。 

发明内容

本发明的目的是提供一种基于监测信息融合的航空发动机在翼可靠性评估方法，该方法充分考虑到航空发动机状态的可监测性、故障的贫发性、性能衰退过程的随机性等特点，通过信息融合技术提高监测信息的利用效率，适用于航空发动机等由于性能衰退而导致失效的复杂系统可靠性评估，实现提高航空发动机在翼可靠性评估的准确度和有效控制风险的目标。 

为实现上述目的，本发明的基于监测信息融合的航空发动机在翼可靠性评估方法的步骤如下： 

1.针对航空发动机状态的可监测性、故障的贫发性和信息来源的广泛性等特点，分析航空发动机失效规律，建立基于性能衰退的航空发动机在翼可靠性评估流程，整个流程以航空发动机性能衰退评估为中心。 

2.为准确表征航空发动机性能衰退，综合利用多种来源的信息，分别从气路性能监测、滑油监测和振动监测中，建立航空发动机性能衰退指标体系，该指标体系应既能全面反映发动机性能衰退的状态，也不会增加信息处理的难度。 

3.采集航空发动机性能衰退数据及对应时间的状态监测信息，为避免不同数据量纲对信息融合结果的影响，对所有数据进行无量纲化处理，采用贝叶斯线性模型对上述信息进行融合，获取航空发动机的性能衰退水平与监测信息之间的对应关系。随着监测数据的不断采集，信息融合的准确度将不断提高。