[发明专利]航空发动机气路部件故障诊断的半物理验证方法及系统

说明书

本发明公开了航空发动机气路部件故障诊断的半物理验证方法及系统，属于航空发动机故障诊断技术领域，航空发动机气路部件故障诊断的半物理验证系统，包括：涡扇发动机模拟器、控制器模块、发动机信号处理模块、控制器信号处理模块、气路部件故障诊断模块、监控显示模块以及物理系统。本发明中的半物理验证平台对缩短航空发动机气路部件故障诊断系统的研制周期、降低试验风险及成本有着积极促进作用。

技术领域

本发明涉及航空发动机故障诊断领域，尤其涉及航空发动机气路部件故障诊断的半物理验证方法及系统。

背景技术

航空发动机是飞机的心脏，其性能与可靠性是飞机性能和飞行安全的重要保证。由于其自身是强非线性、结构复杂的时变系统，工作状态恶劣多变，因此属于故障多发系统。在航空发动机服役期间，除了会发生严重的突变故障外，其主要气路部件的性能也会随着循环次数的增加而发生蜕化。因此,及时准确评估部件的健康状况，是实现发动机故障预测、诊断，降低维护费用，提高飞行安全性和可靠性的重要途径。了解发动机的运行状态，掌握发动机的性能状况，是发动机安全可靠工作，降低发动机维护费用的关键。研究表明，气路部件故障占发动机总故障的90％以上，因此，气路部件的故障诊断在发动机健康管理系统中占有重要地位。

典型的发动机气路部件故障诊断系统的验证方法包括全数字仿真和实物验证。全数字仿真搭建数学模型来代替一个系统，基于Simulink等软件在计算机上运行得到数据并进行分析研究，其优点是试验方式灵活且成本较低，同时可以得到一些无法测量的数据，缺点是部分部件的数学模型搭建困难，试验精度和直观性差，与实际有一定的差距，可靠性仍然需要进一步验证。实物验证平台将所设计的方法应用在真实对象上进行试验，优点是直观，结果准确性高，所见即所得，缺点是平台的维护性、仪器费用和人性化等方面不能让人满意，试验的难度和风险较高，开发周期长。如何能够快速高效的验证气路部件故障诊断系统的有效性和精度已经成为发动机领域亟待解决的问题之一。

综上,现有技术中缺乏一种故障诊断方法,成本较低,试验方式灵活,又能够贴近真实情况,仿真结果逼真。

发明内容

本发明提供了航空发动机气路部件故障诊断的半物理验证方法及系统，用于航空发动机气路部件故障诊断，能够提高试验可靠性，降低试验成本，提高气路部件故障诊断系统验证的有效性。

航空发动机气路部件故障诊断的半物理验证系统，包括：涡扇发动机模拟器、控制器模块、发动机信号处理模块、控制器信号处理模块、气路部件故障诊断模块、监控显示模块以及物理系统；

发动机模拟器连接发动机信号处理模块，控制器模块连接控制器信号处理模块；

发动机信号处理模块和控制器信号处理模块分别连接物理系统；

发动机模拟器和控制器模块分别连接气路部件故障诊断模块；

发动机模拟器和气动部件故障诊断模块输出信号至监控显示模块，监控显示模块接收并展示发动机模拟器发出的重要截面参数及工作状态，接收并展示部件故障诊断模块发出的发动机部件健康参数，实现性能参数显示、数据存储和告警提示。

进一步的，物理系统包括燃油系统和电传系统,

燃油系统包括:压力油箱、换热器、增压泵、油滤、油针位置执行机构、位置传感器、供油装置、涡轮流量计、阀门、管道及与管道配套的仪表；

电传系统包括:电机、电磁转速传感器、转动轴和电气控制柜。

发动机信号处理模块采集燃油系统中涡轮流量计的电信号，处理后输入至发动机模拟器；控制器信号处理模块采集电传系统的电磁转速传感器电信号，处理后输入至控制器模块。

进一步的，燃油系统的模拟模型为燃油模块,燃油模块包括涡轮流量计、燃油调节器、油路模块、油针位置传感器；