發(fā)動機預(yù)測與健康管理（Prognostics and health management,PHM）作為一門新興的工程學(xué)科,主要旨在檢測,診斷和預(yù)測機械故障。但由于缺少實際系統(tǒng)故障相關(guān)數(shù)據(jù)集,學(xué)科的發(fā)展受到了阻礙。受C-MAPSS數(shù)據(jù)集的啟發(fā),本文提出對航空發(fā)動機進(jìn)行數(shù)值建模,進(jìn)而模擬性能衰退過程,為PHM分析提供數(shù)據(jù)材料,從而幫助航空公司發(fā)動機機隊的管理科學(xué)化,明確化,提高運行管理效率,降低航空公司運營成本。依據(jù)航空發(fā)動機原理,使用MATLAB/Simulink對航空發(fā)動機進(jìn)行部件級建模,其中引入變比熱計算方法和特性圖概念提高模型精度,再將模塊連接起來,使用牛頓-拉夫遜法求得發(fā)動機共同工作條件,完成發(fā)動機整體建模。之后使用JT9D發(fā)動機數(shù)據(jù)對模型進(jìn)行了驗證在統(tǒng)計分析的基礎(chǔ)上,使用新方法對特性圖進(jìn)行縮放,以獲得更加準(zhǔn)確的特性圖數(shù)據(jù),并在真實特性圖的基礎(chǔ)上對原始方法和新方法進(jìn)行了比較,結(jié)果表明新方法在100%轉(zhuǎn)速附近與實際情況更加接近。通過分析C-MAPSS數(shù)據(jù)集,提出了適用于該數(shù)據(jù)集的性能衰退加速模型,并與特性圖縮放方法相結(jié)合,對發(fā)動機高壓壓氣機的性能衰退進(jìn)行了仿真,仿真結(jié)果與C-MAP... 

【文章來源】：中國民航大學(xué)天津市

【文章頁數(shù)】：95 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

論文總體路線圖

中國民航大學(xué)碩士學(xué)位論文14第2章航空發(fā)動機部件級建模2.1航空發(fā)動機基本工作原理目前應(yīng)用于航空的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機主要有：渦輪噴氣式發(fā)動機、渦輪風(fēng)扇發(fā)動機、渦輪螺旋槳發(fā)動機和渦輪軸發(fā)動機等，其中渦輪風(fēng)扇發(fā)動機可分為分開排氣渦輪風(fēng)扇發(fā)動機、混合排氣渦輪風(fēng)扇發(fā)動機、復(fù)燃加力混合排氣渦輪風(fēng)扇發(fā)動機等。本文研究目標(biāo)為分開排氣渦輪風(fēng)扇發(fā)動機。2.1.1渦輪風(fēng)扇發(fā)動機組成及工作過程圖2.1為渦輪風(fēng)扇發(fā)動機結(jié)構(gòu)示意圖，它主要由進(jìn)氣道、風(fēng)扇、低壓壓氣機、高壓壓氣機、燃燒室、渦輪、內(nèi)涵尾噴管、外涵道及外涵尾噴管組成。圖2.1渦輪風(fēng)扇發(fā)動機結(jié)構(gòu)示意圖氣流經(jīng)由進(jìn)氣道進(jìn)入渦輪風(fēng)扇發(fā)動機，經(jīng)過風(fēng)扇對進(jìn)入的氣流進(jìn)行壓縮增壓，然后分為兩路，一路通過內(nèi)涵道的低壓和高壓壓氣機，氣流進(jìn)一步被壓縮增壓，高壓氣體進(jìn)入燃燒室燃燒加熱，大幅提高氣流溫度。高溫高壓氣體進(jìn)入高壓渦輪和低壓渦輪膨脹作功，渦輪產(chǎn)生軸功率帶動風(fēng)扇和高低壓壓氣機，流出低壓渦輪的氣體仍然具有較高的溫度和壓力，這部分氣體進(jìn)入內(nèi)涵尾噴管膨脹加速，以較高速度排出，產(chǎn)生內(nèi)涵推力。另一路氣流通過外涵道流入外涵道噴管并在其中膨脹加速排出，產(chǎn)生外涵推力。渦扇發(fā)動機的推力由內(nèi)外涵氣流

中國民航大學(xué)碩士學(xué)位論文15共同產(chǎn)生。外涵空氣流量與內(nèi)涵空氣流量之比成為涵道比，以B表示。通常用于干線客機的大涵道比設(shè)計渦扇發(fā)動機的推力主要來自于外涵氣流。2.1.2發(fā)動機各部件特性2.1.2.1軸流壓氣機和風(fēng)扇風(fēng)扇/壓氣機是航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的重要部件，其作用是對流入的氣體作功增壓，以提高氣體的壓力。軸流式壓氣機結(jié)構(gòu)如圖2.1所示，其主要由靜子和轉(zhuǎn)子組成。其中轉(zhuǎn)子由輪盤、軸和裝在輪盤上的轉(zhuǎn)動葉片組成，靜子由機匣與靜子葉片組成。圖2.2軸流式壓氣機結(jié)構(gòu)示意圖用于描述壓氣機的主要性能參數(shù)包括：（1）增壓比：風(fēng)扇或壓氣機出口氣流與進(jìn)口氣流總壓之比，用符號表示。=（2-1）式中表示壓氣機出口氣流總壓，表示壓氣機進(jìn)口氣流總壓。（2）效率：壓氣機效率反映壓縮過程的完善程度。常用絕熱效率表示，其定義為達(dá)到所需壓比的等熵絕熱壓縮功和實際壓縮功之比。=/（2-2）式中表示壓氣機所需等熵絕熱壓縮功，表示壓氣機實際壓縮功。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3488860