航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷

目錄
叢書(shū)序
前言緒論
第一篇航空發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)
第1章 航空發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)物理量
1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)監(jiān)測(cè)參數(shù)類型 015
1.2 整機(jī)振動(dòng)參數(shù) 018
1.2.1 時(shí)域參數(shù)監(jiān)測(cè) 020
1.2.2 頻域參數(shù)監(jiān)測(cè) 022
1.3 氣動(dòng)性能參數(shù) 025
1.3.1 主要性能指標(biāo) 026
1.3.2 小偏差監(jiān)測(cè)方法 028
1.4 滑油品質(zhì)參數(shù) 029
1.4.1 滑油消耗量 030
1.4.2 理化參數(shù) 031
1.4.3 磨粒參數(shù) 032
小結(jié) 033
參考文獻(xiàn) 034
第2章 故障診斷對(duì)象的特點(diǎn)
2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的主要類型與指標(biāo) 035
2.1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)類型和截面劃分 035
2.1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)的熱力循環(huán) 041
2.1.3 發(fā)動(dòng)機(jī)推力產(chǎn)生原理 043
2.1.4 發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)指標(biāo) 046
2.1.5 發(fā)動(dòng)機(jī)故障的定義及內(nèi)涵 051
2.2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及故障風(fēng)險(xiǎn) 052
2.2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)與單元體 052
2.2.2 支承和傳力的特點(diǎn) 058
2.3 工作特點(diǎn)及故障風(fēng)險(xiǎn) 069
2.3.1 狀態(tài)的劃分 069
2.3.2 振動(dòng)隨轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律 070
2.3.3 效率隨飛行速度的規(guī)律 071
2.3.4 推力隨高度的變化規(guī)律 072
2.4 監(jiān)測(cè)特點(diǎn)與診斷要求 073
2.4.1 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試的監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 073
2.4.2 發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 074
2.4.3 *高分析頻率需求分析 081
小結(jié) 086
參考文獻(xiàn) 087
第3章 航空發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)
3.1 整機(jī)振動(dòng)的振源 088
3.1.1 整機(jī)振動(dòng)超標(biāo)的原因 088
3.1.2 激振源的類型 089
3.1.3 激振響應(yīng)的監(jiān)測(cè)方法 090
3.1.4 振動(dòng)監(jiān)測(cè)特征量 090
3.1.5 振動(dòng)限制值 091
3.2 振動(dòng)信號(hào)的積分和微分變換 092
3.3 整機(jī)測(cè)振中的傳感器軸向位置優(yōu)化 095
3.3.1 軸側(cè)布置傳感器位置選擇思路 095
3.3.2 測(cè)振截面選擇方法 096
3.3.3 機(jī)匣測(cè)振傳感器位置選擇 100
3.3.4 機(jī)載測(cè)點(diǎn)選擇 102
3.3.5 某型發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)點(diǎn)布置方案 104
3.3.6 工程應(yīng)用中的要點(diǎn) 106
3.4 整機(jī)測(cè)振中的傳感器周向位置修正 106
3.4.1 測(cè)振傳感器周向位置 106
3.4.2 測(cè)振傳感器周向位置修正算法 107
3.4.3 工程應(yīng)用中的要點(diǎn) 110
3.5 振動(dòng)限制值確定方法 110
3.5.1 一次試車數(shù)據(jù)的總體分布 110
3.5.2 不同臺(tái)份試車數(shù)據(jù)的總體分布 111
3.5.3 特征參數(shù)振動(dòng)限制值的確定 113
3.5.4 工程應(yīng)用中的要點(diǎn) 115
小結(jié) 116
參考文獻(xiàn) 116
第4章 振動(dòng)特征的提取和優(yōu)化選擇
4.1 發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定狀態(tài)的特征參數(shù)提取 118
4.1.1 時(shí)域特征參數(shù) 118
4.1.2 頻譜特征參數(shù) 119
4.1.3 能量特征參數(shù) 120
4.1.4 形狀特征參數(shù) 122
4.2 發(fā)動(dòng)機(jī)非穩(wěn)定狀態(tài)的特征參數(shù)提取 128
4.2.1 短時(shí)傅里葉變換與Gabor變換 129
4.2.2 維格納分布 130
4.2.3 小波變換 131
4.2.4 經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解 133
4.2.5 希爾伯特黃變換 135
4.3 特征參數(shù)的優(yōu)化選擇 138
4.3.1 特征參數(shù)優(yōu)化選擇方案 139
4.3.2 過(guò)濾算法研究 140
4.3.3 嵌入算法研究 144
4.3.4 多目標(biāo)尋優(yōu)及實(shí)例驗(yàn)證 148
4.3.5 對(duì)于算法的幾點(diǎn)討論 151
小結(jié) 152
參考文獻(xiàn) 153
第5章 整機(jī)振動(dòng)源識(shí)別
5.1 發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)信號(hào)盲源分離思路 155
5.1.1 盲源分離數(shù)學(xué)模型 156
5.1.2 盲源分離基本公式 157
5.1.3 分離效果評(píng)價(jià)方法 158
5.2 半盲源分離算法理論與應(yīng)用 159
5.2.1 半盲源分離的優(yōu)勢(shì) 159
5.2.2 引入?yún)⒖夹盘?hào)的多單元ICAR算法 162
5.2.3 適用于發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)信號(hào)的ICAR算法 164
5.2.4 發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)測(cè)振動(dòng)信號(hào)半盲源分離 173
5.3 工程應(yīng)用中的要點(diǎn) 181
小結(jié) 181
參考文獻(xiàn) 181
第二篇航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障分析技術(shù)
第6章 發(fā)動(dòng)機(jī)典型故障機(jī)制
6.1 轉(zhuǎn)子類故障——質(zhì)量不平衡 186
6.1.1 故障成因及特點(diǎn) 186
6.1.2 風(fēng)扇葉片結(jié)垢/結(jié)冰故障模式 188
6.1.3 高壓轉(zhuǎn)子殘余不平衡超標(biāo)故障模式 192
6.1.4 不同因素對(duì)不平衡響應(yīng)的影響規(guī)律 199
6.2 靜子類故障——支點(diǎn)不對(duì)中 199
6.2.1 故障成因及特點(diǎn) 199
6.2.2 不對(duì)中故障模式 202
6.2.3 不對(duì)中故障特征 206
6.2.4 不同因素對(duì)故障響應(yīng)的影響規(guī)律 210
6.3 整機(jī)類故障——轉(zhuǎn)靜碰摩 214
6.3.1 故障成因及特點(diǎn) 214
6.3.2 轉(zhuǎn)子機(jī)匣碰摩故障模式 214
6.3.3 轉(zhuǎn)子機(jī)匣碰摩故障特征仿真 222
6.3.4 不同參數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)子機(jī)匣碰摩響應(yīng)的影響規(guī)律 227
6.4 關(guān)鍵部件故障——軸承損傷 235
6.4.1 故障成因及軸承故障類型 235
6.4.2 軸承的故障特征 238
6.4.3 滾動(dòng)軸承振動(dòng)信號(hào)的調(diào)制特性 241
6.4.4 調(diào)制信號(hào)的解調(diào)方法 244
6.5 附件系統(tǒng)故障——傳動(dòng)齒輪異常 250
6.5.1 附件結(jié)構(gòu)及齒輪故障分類 250
6.5.2 附件傳動(dòng)系統(tǒng)的故障特征 253
6.5.3 附件傳動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)信號(hào)及其調(diào)制特性 254
6.5.4 傳動(dòng)系統(tǒng)故障的特征提取方法 256
6.6 典型部件故障——減速器故障 262
6.6.1 減速器類型及故障成因 262
6.6.2 減速器的故障特征 266
6.6.3 減速器故障信號(hào)的降噪處理 269
6.6.4 工程中應(yīng)用的要點(diǎn) 272
6.7 發(fā)動(dòng)機(jī)故障基因 272
6.7.1 故障基因的定義 273
6.7.2 故障基因庫(kù)的建立 273
6.7.3 應(yīng)用舉例 279
小結(jié) 281
參考文獻(xiàn) 281
第7章 氣流結(jié)構(gòu)耦合故障分析
7.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的氣構(gòu)耦合異常振動(dòng) 284
7.1.1 試車異常振動(dòng)現(xiàn)象 284
7.1.2 氣構(gòu)耦合的失穩(wěn)機(jī)制 285
7.2 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的氣構(gòu)耦合模型 286
7.2.1 氣動(dòng)激振力的表達(dá)式 286
7.2.2 氣動(dòng)激振力產(chǎn)生的交叉剛度 288
7.3 轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性分析 290
7.3.1 穩(wěn)定性判據(jù) 290
7.3.2 判據(jù)的非線性應(yīng)用 294
7.4 工程應(yīng)用中的要點(diǎn) 297
小結(jié) 297
參考文獻(xiàn) 297
第8章 油液結(jié)構(gòu)耦合故障分析
8.1 盤(pán)腔積液的液構(gòu)耦合模型 302
8.1.1 帶積液轉(zhuǎn)子的動(dòng)力學(xué)方程 302
8.1.2 轉(zhuǎn)子協(xié)調(diào)正進(jìn)動(dòng)的積液流動(dòng)分析 304
8.1.3 轉(zhuǎn)子非協(xié)調(diào)正進(jìn)動(dòng)的積液流動(dòng)分析 305
8.2 帶積液轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性分析 308
8.2.1 液構(gòu)耦合的失穩(wěn)機(jī)制 308
8.2.2 轉(zhuǎn)子失穩(wěn)振動(dòng)分析 309
8.2.3 失穩(wěn)轉(zhuǎn)速區(qū)間確定 312
8.2.4 影響失穩(wěn)門檻轉(zhuǎn)速的因素 314
8.3 帶積液轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定邊界 316
8.3.1 失穩(wěn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)復(fù)現(xiàn) 316
8.3.2 失穩(wěn)實(shí)驗(yàn)特征分析 320
8.3.3 積液參數(shù)對(duì)失穩(wěn)振動(dòng)的影響規(guī)律 322
8.3.4 帶積液轉(zhuǎn)子失穩(wěn)振動(dòng)預(yù)警 324
8.4 工程應(yīng)用中的要點(diǎn) 325
小結(jié) 326
參考文獻(xiàn) 326
第9章 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)耦合故障分析
9.1 構(gòu)構(gòu)耦合故障出現(xiàn)的部件 328
9.2 構(gòu)構(gòu)耦合的失穩(wěn)機(jī)制 330
9.2.1 內(nèi)阻尼失穩(wěn)機(jī)制 330
9.2.2 不同結(jié)構(gòu)內(nèi)阻尼引起失穩(wěn) 331
9.2.3 失穩(wěn)原因的統(tǒng)一表達(dá) 335
9.3 構(gòu)構(gòu)耦合的建模與仿真 338
9.3.1 耦合故障的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程 338
9.3.2 耦合故障振動(dòng)特征的數(shù)值仿真 342
9.3.3 耦合故障的影響參數(shù)分析 342
9.4 工程應(yīng)用中的要點(diǎn) 344
小結(jié) 344
參考文獻(xiàn) 345
第10章 高、低壓轉(zhuǎn)子的耦合故障
10.1 概述 346
10.2 帶中介軸承的雙轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的受力分析 347
10.3 中介軸承滾道承受的動(dòng)載荷 348
10.4 減載設(shè)計(jì)的原則 350
10.5 減載設(shè)計(jì)算法 353
10.6 工程應(yīng)用中的要點(diǎn) 355
小結(jié) 355
參考文獻(xiàn) 356
第三篇航空發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理技術(shù)
第11章 融合診斷
11.1 發(fā)動(dòng)機(jī)故障的融合診斷 359
11.1.1 多層多域融合診斷的思路 359
11.1.2 融合診斷域 361
11.2 特征層融合 362
11.2.1 氣路故障模式及其特征 363
11.2.2 振動(dòng)故障模式及其特征 363
11.2.3 部件級(jí)的典型故障原因及融合特征 364
11.3 模式層融合 367
11.3.1 基于小偏差法的氣路故障判據(jù) 367
11.3.2 典型振動(dòng)故障模式的判據(jù) 371
11.3.3 典型融合故障系數(shù)矩陣 373
11.3.4 故障的權(quán)重系數(shù)矩陣 374
11.3.5 發(fā)動(dòng)機(jī)故障融合模型 376
11.4 決策層融合 378
11.4.1 融合識(shí)別思路 378
11.4.2 融合數(shù)據(jù)處理 378
11.4.3 相似程度決策 380
11.4.4 距離指標(biāo)決策 380
11.5 工程應(yīng)用中的要點(diǎn) 381
小結(jié) 381
參考文獻(xiàn) 382
第12章 發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)振動(dòng)預(yù)測(cè)
12.1 整機(jī)振動(dòng)趨勢(shì)預(yù)測(cè)的框架 383
12.2 趨勢(shì)模型建立與識(shí)別 385
12.2.1 平穩(wěn)波動(dòng)模型 385
12.2.2 周期擺動(dòng)模型 385
12.2.3 線性發(fā)展模型 387
12.2.4 階躍突起模型 388
12.3 基于趨勢(shì)模型的故障預(yù)測(cè) 389
12.3.1 線性發(fā)展預(yù)測(cè)模型 389
12.3.2 雙源拍振預(yù)測(cè)模型 390
12.3.3 振幅突變預(yù)測(cè)模型 391
12.4 預(yù)測(cè)案例分析 392
12.4.1 歷史數(shù)據(jù)情況 393
12.4.2 垂直測(cè)點(diǎn)預(yù)測(cè)結(jié)果 394
12.4.3 水平測(cè)點(diǎn)預(yù)測(cè)結(jié)果 395
12.4.4 誤差分析 396
12.5 工程應(yīng)用中的要點(diǎn) 397
小結(jié) 397
參考文獻(xiàn) 397
第13章 發(fā)動(dòng)機(jī)健康狀態(tài)評(píng)價(jià)
13.1 發(fā)動(dòng)機(jī)健康狀態(tài)識(shí)別的框架 399
13.1.1 健康狀態(tài)識(shí)別 399
13.1.2 評(píng)價(jià)指標(biāo) 403
13.2 基于數(shù)理統(tǒng)計(jì)的識(shí)別方法 404
13.2.1 貝葉斯診斷理論