[发明专利]截面参数自适应评估的航空发动机性能监控方法、系统及介质

说明书

本发明属于航空发动机性能监控技术领域，公开了截面参数自适应评估的航空发动机性能监控方法、系统及介质。截面参数自适应评估的航空发动机性能监控方法包括航空发动机仿真数据集的产生方法；航空发动机部件级网络及流量网络的蒙特卡洛训练方法；航空发动机截面参数自适应模型的蒙特卡洛训练方法；航空发动机截面参数自适应模型的飞行数据再训练方法；航空发动机截面参数自适应模型的部署方法。相比与传统的截面参数阈值监控方法，本发明的模型和算法能够根据发动机不同的飞行条件和工作点计算性能正常退化下的截面参数值，更加合理地对发动机的性能退化状态进行评估，能够降低截面参数虚警率与漏报率，提高航空发动机监控过程的准确性。

技术领域

本发明属于航空发动机性能监控技术领域，尤其涉及一种截面参数自适应评估的航空发动机性能监控方法、系统及介质。

背景技术

目前，航空发动机性能监控方法主要分为两大类：基于物理模型的方法及数据驱动方法。

基于物理模型的方法首先建立航空发动机的热力学模型，在模型的部件特性图中引入性能退化因子，通过优化手段，如梯度算法、遗传算法、卡尔曼滤波方法，以降低测量误差为目标，对退化因子进行优化，进而评估各部件的性能退化情况。但是，受限于模型假设误差、部件特性图误差、发动机装配误差及传感器测量误差等因素的干扰，发动机物理模型的误差难以控制，进而影响发动机退化状态的评估精度。因此，基于物理模型的方法已逐渐被数据驱动方法替代。

数据驱动的航空发动机性能监控方法降低了模型对部件特性图的依赖，避免了热力学模型耗时的迭代过程，因此，其效率较快，准确率有所提高，成为国内外航空发动机性能监控的研究热点。在外场实际工作中，多采用排温等截面参数对航空发动机性能进行监控。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

现有技术中航空发动机广泛采用的截面参数监控方法仍局限于简单的阈值方法，即在发动机的各个状态上设置相应的阈值，当发动机某个状态下的截面参数超过阈值后，对航空发动机的性能状态进行预警。然而，这种方法存在以下缺点：

(1)截面参数阈值方法未考虑发动机飞行条件及工作状态对截面参数的影响。发动机截面参数受到的影响因素众多，目前仅对发动机各个状态进行了粗略的划分(如慢车、循环、中间、小加力、最大等)，即简单考虑了不同工作状态对发动机截面参数的影响。截面参数阈值法未考虑发动机飞行条件如外界温度、马赫数、大气压力等的影响，也未考虑发动机单个转速或燃油流量对截面参数的影响，即没有给出发动机在某个工作点下的截面参数标准值。

(2)给出的截面参数阈值相对严格，造成虚警过多。为了保证飞行安全，在缺少精确的截面参数标准值的情况下，截面参数阈值通常给的相对严苛，导致截面参数容易因外界环境变化(如气温上升，吸入尾气)而超标。然而，此时发动机性能并未出现异常，造成了过度维护，增大了经济成本与时间成本。

(3)难以对航空发动机性能退化趋势进行监控。由于只是给出了截面参数阈值，该方法只能监测航空发动机的当前工作状态，难以对其性能退化趋势进行全面评估，导致由航空发动机早期性能故障引起的截面参数漂移难以被及时发现，容易造成安全性事故。

解决以上问题及缺陷的难度为：截面参数评估是解决上述问题的关键，将发动机飞行条件及工作过程对截面参数的影响纳入到截面参数的计算过程，得到截面参数计算模型。然而，对发动机性能的评估准确性取决于截面参数模型的建模精度，而传统的热力学建模方法建模自由度较低，难以全面覆盖发动机的整个工作包线及退化过程，无法做到对截面参数的自适应调整。

解决以上问题及缺陷的意义为：通过对航空发动机截面参数的自适应评估，充分考虑航空发动机外界条件、退化状态对截面参数的影响，是对航空发动机性能监控的有效手段，对于外场的维护工作、飞机的放飞标准都具有重要的指导意义。