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基于振动能量积奇异值分解的航空发动机振动状态识别秦海勤;徐可君【摘要】为进一步提高航空发动机振动状态监测的有效性和故障诊断的准确性,将机匣截面振动信号的各谐波轴心轨迹椭圆长短轴乘积看成广义时间序列.基于该序列能够全面反映发动机转子系统各谐波能量分布的客观事实,利用其构造矩阵并提取奇异值向量.借助于该向量构造特征值,通过比较特征值向量实现对发动机不同振动状态的识别.对实测振动信号的分析表明:在同一振动状态下,各数据椭圆长短轴乘积相对奇异值强度具有相同的变化趋势和良好的稳定性;在不同振动状态下,椭圆长短轴乘积相对奇异值强度变化趋势不尽相同;通过椭圆长短轴乘积奇异值相对距离熵能够较好地识别发动机各振动状态.【期刊名称】《航空发动机》【年(卷),期】2016(042)003【总页数】5页(P38-42)【关键词】振动能量积;奇异值分解;状态识别;振动信号;航空发动机【作者】秦海勤;徐可君【作者单位】海军航空工程学院青岛校区航空机械系,山东青岛266041;海军航空工程学院青岛校区航空机械系,山东青岛266041【正文语种】中文【中图分类】V23引用格式：秦海勤，徐可君.基于振动能量积奇异分解的航空发动机振动状态识别[J].航空发动机，2016,42（3）：38-42.QIN Haiqin,XU Kejun. Recognition of different vibration states of aeroengine based on the vibration energy product SVD[J].Aeroengine,2016,42(3):38-42.受航空发动机自身安装空间的限制，目前主要通过安装在发动机机匣上的传感器拾取其振动信号进行监测[1-5]。
但由于机匣自身质量和刚性分布的不均匀性使得静子机匣不同截面或同一截面不同方向的振动有所差异[6-7]，加之发动机工作过程中存在各种噪声影响，这种差异会被进一步放大。
航空发动机静态及动态可靠性分析研究航空发动机是飞行器的“心脏”，直接关系着航空器的安全性和性能。
因此，航空发动机的可靠性尤为重要。
为了保证航空器的安全运行，必须对航空发动机的静态和动态可靠性进行深入研究分析。
静态可靠性是指航空发动机的失效概率分析，即在给定的使用条件下，航空发动机长时间运行后出现失效的概率。
这是一个非常重要的参数，因为在航班中必须保证航空发动机的可靠性，才能安全地将飞机驱动到目的地。
因此，为了确保航空发动机的静态可靠性，必须从多个角度对其进行分析。
首先是从航空发动机的失效机制入手。
航空发动机的失效机制非常多样化，例如磨损、裂纹、疲劳、腐蚀等。
在实际使用过程中，这些失效机制相互交织起来，导致航空发动机的失效率明显增加。
因此，需要对这些失效机制进行深入分析，从而找到航空发动机失效的根源。
其次是从设计和制造入手。
航空发动机的设计和制造过程极其复杂，需要大量的技术和人力。
在这个过程中，各种问题都可能会导致隐患存在，例如工艺缺陷、生产设备磨损等。
因此，需要对设计和制造过程进行全面评估，从而确保航空发动机的质量和可靠性。
最后是从现场维护和维修入手。
航空发动机在使用过程中需要进行使用寿命检测和维修，以确保其正常运行。
因此，在维护和维修过程中需要查找隐患和维修不彻底导致的漏洞，在第一时间解决这些问题。
这不仅有助于提高航空发动机的可靠性，还有助于推动整个航空业的发展。
动态可靠性是指航空发动机在不同负载和工况下的可靠性。
由于航空发动机在实际使用中的工况和负载存在较大的差异性，因此需要对其进行精细的动态可靠性分析。
其中一项动态可靠性的分析是失效率分析。
失效率分析基于经验数据和可靠性分析方法，通过对失效率进行评估来确定系统的有效寿命。
在失效率分析中，可以从多个角度对失效率进行评估，例如质量分析、可用性分析、效率分析等，从而确定航空发动机在不同工况和负载下的可靠性。
同时，还需要进行可靠性增强研究。
可靠性增强是指在确定航空发动机的可靠性值后，采取一系列措施提高航空发动机的可靠性水平。
航空发动机的保养及维修管理刍议摘要：发动机深度维修技术是目前民航维修领域恢复发动机性能、保证发动机运行安全性的核心，它与发动机零部件的典型损伤有着密切的联系。
本文以发动机关键零部件及其典型损伤为线索，梳理了民航发动机深度维修领域的关键技术和未来的发展前景，为军队航空发动机修领域的发展提供一些参考。
关键词：航空发动机；保养；维修管理引言随着航空科学技术的不断发展，航空发动机的性能有了很大提高，发动机的结构日趋复杂，工作系统越来越庞大，对维修质量的要求也越来越严格。
维修工作在保证发动机的可靠工作及发挥战斗战术性能等方面的作用越来越显著。
维修工作的质量好坏在很大程度上取决于发动机的结构及总体布局是否易于维修，归根结底是发动机的维修性设计问题。
维修性是指产品在规定的条件下和规定的时间内，按照规定的程序和方法进行维修时保持或恢复其规定状态的能力。
1航空发动机的重要性航空发动机的重要性不言而喻。
作为飞机的心脏，航空发动机在飞行过程中扮演着至关重要的角色，对飞机的性能和安全产生直接影响。
保养和维修航空发动机对于现代航空业具有极其重要的现实意义和应用价值。
首先，航空发动机的可靠性是确保飞行安全的基础。
飞机的动力系统完好无损是保障飞行安全和稳定的关键。
一旦发动机发生故障或失效，飞机可能会陷入严重的危险境地，例如失去动力、无法维持正常飞行姿态或无法应对紧急情况。
因此，定期保养和维修航空发动机是必要的，以确保其在飞行中的可靠性和稳定性。
其次，航空发动机的性能直接影响飞机的飞行效率和可持续性。
现代航空业对燃油效率和环保性能的要求越来越高，而发动机在这方面扮演着关键的角色。
通过定期保养和维修，可以确保发动机的工作效率最大化，减少燃料消耗和排放，提高可持续性和环境友好性。
此外，航空发动机的保养和维修对于延长其寿命和提高可持续性也具有重要作用。
航空发动机是一项高度复杂和昂贵的技术装备，通过定期检查、更换磨损零部件、清洁和润滑，可以最大程度地减少发动机的损耗和磨损，延长其可靠使用的时间。
摘要摘要本次设计中，主要考虑了单边依赖热应力的强度，并且用一个拥有随应力幅度变化而变化的条件概率均值函数的离散随机变量来表示热应力依赖强度，然后用拉格朗日因子多项式法来建立了一个热应力依赖强度的应力-强度干涉模型。
在该模型中，强度概率均值函数集服从威布尔多项式分布，而应力概率均值函数集则是正态多项式分布。
论文中选择马氏体不锈钢作为燃烧室机匣的材料，并利用应力-强度干涉模型对航空发动机燃烧室机匣进行可靠性分析。
通过可靠性计算可知，不锈钢材料2Cr13、3Cr13和4Cr13的可靠度分别高达0.9899、0.9917及0.9936，从而验证了所建立的SSI模型的正确性和有效性。
关键字：热应力依赖强度；应力-强度干涉模型；拉格朗日因子多项式；燃烧室机匣；结构可靠性IABSTRACTABSTRACTIn this paper, we mainly consider the unilateral dependency of strength on thermal stress. And the thermal stress-dependent strength is represented by a discrete random variable that has different conditional probability mean function under different stress amplitudes. Then the Lagrange factor polynomial technique is developed to generate the stress-strength interference model with thermal stress-dependent strength. In this model, the strength probability mean function is subordinated toWeibull distribution, while the stress probability mean function obeys normal distribution.In this paper, stain less steel is chosen as the material of aero-engine combustor chamber. In order to demonstrate the effectiveness of this model, we will evaluate the structural reliability of the combustor chamber based on the discrete stress-strength interference model. By the calculation of the structural reliability, we know that the structural reliability of the stain less steel 2Cr13,3Cr13 and 4Cr13 is as high as 0.9989, 0.9917 and 0.9936 respectively. Then the correctness and effectiveness of the SSI model is demonstrated.Keywords: Thermal stress-dependent strength; stress-strength interference; lagrange factor polynomial; aero-engine combustor chamber; structural reliability.Ⅱ目录第1章引言 (1)1.1 航空发动机可靠性的提出、研究方法及其意义 (1)1.1.1 航空发动机可靠性的提出 (1)1.1.2 航空发动机可靠性的研究方法及其发展趋势 (1)1.1.3 航空发动机可靠性研究的意义 (2)1.2 应力-强度干涉模型及其发展 (3)1.3 基于应力-强度干涉模型的可靠性的研究方法及发展趋势 (4)1.3.1 基于传统的SSI模型的可靠性的研究 (4)1.3.2 动态应力-强度干涉模型 (5)1.3.3 各类特定条件下的SSI模型 (5)1.3.4 随机、模糊应力-强度干涉模型 (5)1.4 本设计的主要目的和内容 (6)第2章 LFP技术及SSI模型的构建 (7)2.1 离散随机变量的LFP (7)2.2 m个离散随机变量的可靠度函数的LFP (7)2.3 独立离散热应力的LFP (9)2.4 单边依赖离散热强度的LFP (10)2.5 热应力依赖强度的应力强度干涉模型（SSI） (11)第3章航空发动机燃烧室机匣的组成及选材分析 (12)3.1 航空发动机的基本组成 (12)3.2 燃烧室的分类及基本构成 (13)3.2.1 燃烧室的分类 (13)3.2.2 燃烧室的基本构成 (14)3.3 燃烧室机匣的选材分析 (15)3.3.1 燃烧室机匣受力分析 (15)3.3.2 选材与材料工艺性分析 (18)3.3.2.1 选材要求 (18)3.3.2.2 选材分析 (19)第4章燃烧室匣的有限元热处理及可靠性分析 (27)4.1 热分析概论 (27)III4.1.1 热分析的特点 (27)4.1.2 热分析的基本过程 (28)4.2 燃烧室机匣热强度计算 (29)4.2.1 有限元模型 (29)4.2.2 有限元热处理 (29)4.3 可靠性计算及分析 (33)4.3.1 强度概率分析 (34)4.3.2 可靠性计算及分析 (36)结束语 (40)参考文献 (42)致谢 (44)英文资料原文 (45)英文资料译文 (48)ⅣV 符号意义：LFP 拉格朗日因子多项式pmf 概率均值函数tsds热应力依赖强度 SSI应力强度干涉 sN RN 条件下系统S 的可靠性 X离散随机变量 xX 组成的向量, 12(,,...,)k x x x x = x p与x 向量对应的概率向量12(,,...,),k x x x x p p p p =Pr()i x i p X x == ()X u x随机变量X 的多项式函数 ()ki L x有k 个离散值的随机变量x 的拉格朗日因子函数 f (X 1, X 2, …,X n ) 独立变量X 1, X 2, …, X n 的可靠度函数 ()s u s随机变量S 的多项式函数 Y依赖随机变量X 的离散随机变量 i y所有Y 可能取值的向量,由12(,,...,)i i i i m i y y y y =组成的向量, 1,2,...,i k =其中X 的数值为x i |cj i q对应于i s 和 j c 的条件概率函数 y所有Y 可能值的向量 y i p所有y 单元的概率向量 ()Y u zY 条件概率均值函数的LFP g (X , Y )X 与Y 的函数，Y 依赖X ()g u z函数g (X , Y ) 的LFP S结构应力的离散随机变量 s所有S 可能值的向量, 12(,,...,)k s s s s = s p所有s 单元的概率向量Ⅵ C 结构热应力依赖强度的简写i c 在i s 有效的条件下所有C 可能取值的集合,12(,,...,),i i i i m i c c c c =1,2,...,i k =i q 所有i c 单元的概率向量,12(,,...,),i i i i m i q q q q =|Pr()j i i j i q C c S s ===c所有tsds 可能取值的并集 ci q所有c 的条件概率函数集 ()C u cC 的条件概率均值函数的LFP (,)R C SS 与C 的可靠度函数 ()R u r函数 (,)r C S 的LFP μ均值 σ标准差 η尺度参数 β形状参数 γ位置参数第1章引言第1章引言1.1 航空发动机可靠性的提出、研究方法及其意义1.1.1 航空发动机可靠性的提出可靠性是衡量产品质量的一项重要指标。
信息化背景下分析如何提高飞机发动机耐久性和可靠性摘要随着经济的快速发展，飞机作为一种航空交通工具快速被应用于人们的日常生活中。
飞机发动机的耐久性和可靠性是保障飞机稳定运行的重要内容。
本文浅谈了发动机耐久性和可靠性中所隐含的综合性和多样性，分析了影响飞机发动机耐久性和稳定性的关键因素，并针对这些影响因素提出了一系列有效的改进建议。
关键词飞机发动机；耐久性；可靠性作为飞机的核心动力来源，飞机发动机在飞机运行的过程中，往往会面临巨大的压强并产生巨大的热量，而正是由于这种高热量、高转速以及高压强问题的存在使得飞机发动机的耐久性和稳定性提高变得越发重要。
飞机发动机耐久性和稳定性的提高不仅能够确保飞机的稳定运行从而保障乘客的生命安全，还可以推动航空领域技术的进一步发展。
1 发动机耐久性与稳定性中所隐含的综合性和多重性论述综合性和多重性是发动机耐久性与可靠性问题的主要特征之一。
发动机高可靠性以及高耐久性的保障是以多方面因素的完成为基础的，其仅仅依赖完善的发动机结构或者厂家较高水平的工艺是根本难以实现的。
为提高发动机的耐久性与可靠性，应加强对多方面因素的重视。
其中，包含良好的发动机设计、稳定性较强的制造材料、加工材料以及规范的使用和维护过程等因素[1]。
2 影响飞机发动机耐久性和稳定性的关键因素随着经济的不断发展，我国对飞机发动机的研究力度越来越强。
虽然近些年来，我国的飞机发动机的耐久性与稳定性已经得到了一定提高，但其仍然与发达国家相比存在差距。
总的来说，影响我国飞机发动机耐久性与稳定性的关键因素主要分为以下五个方面：2.1 发动机的设计缺陷比较明显发动机参数的准确程度是设计工作重点关注的部分，如果设计出的发动机参数准确度难以达到标准，那么后续的发动机制造过程就会出现一系列的问题。
在实际的发动机设计过程中，发动机往往都会经历无数次的结构修改，从而保障设计的完善程度，进而使得发动机的耐久性与可靠性得到保障。
比如，根据英国权威的飞机发动机研究专家所给予的数据可以看出，在发动机调试的过程中，有关发动机研制的每一份设计图纸更改的次数都在五次及五次以上。
航空动力系统的可靠性分析航空动力系统作为飞机的核心组件，其可靠性直接关系到飞行的安全与性能。
在现代航空领域，对于航空动力系统可靠性的深入研究和准确分析至关重要。
航空动力系统是一个极其复杂的工程系统，涵盖了多个子系统和众多零部件。
它不仅要在各种极端环境下稳定运行，还需要满足高功率输出、低能耗、低排放等一系列严格要求。
首先，从设计角度来看，航空动力系统的可靠性在很大程度上取决于初始设计的合理性。
设计师们需要综合考虑各种因素，如空气动力学、热力学、材料科学等。
在设计过程中，对每一个零部件的性能、强度、耐久性等都要进行精确计算和模拟。
任何一个微小的设计缺陷都可能在后续的使用中被放大，从而影响整个系统的可靠性。
材料的选择也是影响可靠性的关键因素之一。
例如，用于制造发动机叶片的高温合金，必须能够承受数千度的高温和巨大的离心力。
如果材料质量不过关，或者在长期使用中出现疲劳、腐蚀等问题，就会导致叶片失效，进而影响发动机的正常运行。
制造工艺的精度和质量控制同样不可忽视。
先进的制造技术能够确保零部件的尺寸精度和表面质量，减少制造缺陷。
同时，严格的质量检测流程能够及时发现和剔除不合格的产品，从而提高航空动力系统的整体可靠性。
在运行过程中，航空动力系统面临着多种复杂的工况。
例如，飞机在起飞、爬升、巡航、下降等不同阶段，发动机的功率、转速、温度等参数都会发生显著变化。
这种频繁的工况转换对系统的可靠性提出了巨大挑战。
维护和保养对于保持航空动力系统的可靠性至关重要。
定期的检查、维修和更换磨损部件能够有效预防故障的发生。
同时，先进的故障诊断技术能够及时发现潜在的问题，为维护工作提供准确的指导。
此外，环境因素也会对航空动力系统的可靠性产生影响。
高海拔、低温、高温、潮湿等恶劣环境条件可能导致系统性能下降，甚至引发故障。
例如，在高海拔地区，空气稀薄会影响发动机的进气量和燃烧效率；在高温环境下，零部件的热膨胀可能会导致配合间隙变化，影响系统的正常运行。
GJB899A军用飞机装备可靠性MTBF试验简介：本文档旨在介绍GJB899A军用飞机装备可靠性平均无故障时间（Mean Time Between Failures, MTBF）的试验方法和程序。
MTBF试验是对飞机装备在实际使用中出现故障的平均时间间隔进行评估，以衡量装备的可靠性和稳定性。
试验目的：1. 评估军用飞机装备的可靠性水平；2. 提供数据支持，用于改进和优化军用飞机装备的设计和制造。
试验步骤：1. 确定试验对象：根据GJB899A标准规定，选择需要进行MTBF试验的军用飞机装备。
2. 设计试验方案：根据试验对象的特点和预期的应用场景，设计合适的试验方案。
方案应包括试验的开始和结束时间，试验对象的使用方法，以及记录故障事件和修复时间的方法。
3. 实施试验：按照试验方案进行试验，记录每次故障的事件和修复时间。
4. 统计数据：根据试验结果，对故障事件和修复时间进行统计分析，计算MTBF值。
5. 评估结果：根据MTBF值，评估军用飞机装备的可靠性水平，判断是否满足设计要求。
注意事项：1. 试验过程中应确保数据的真实性和可信度，避免操纵数据或不当记录。
2. 试验操作人员应具备相关技能和经验，确保试验过程的准确性和可靠性。
3. 在试验过程中，应严格遵守相关安全规定和操作规程，确保人员和装备的安全。
参考资料：- GJB899A军用飞机装备可靠性试验标准- 军用飞机装备MTBF试验技术指南以上是对GJB899A军用飞机装备可靠性MTBF试验的简要介绍，如需更详细的信息，请参考相关标准和技术指南。
收稿日期：2023-04-26基金项目：航空动力基础研究项目资助作者简介：王亮（1969），男，自然科学研究员。
引用格式：王亮，孙颖.航空发动机测试数据准确度和可靠性保证[J].航空发动机，2023，49（5）：64-77.WANG Liang,SUN Ying.On ensuring the accu⁃racy and reliability of aeroengine test data[J].Aeroengine ，2023，49（5）：64-77.航空发动机Aeroengine航空发动机测试数据准确度和可靠性保证王亮1，孙颖2（1.中国航发沈阳发动机研究所，沈阳110015；2.空军装备部驻沈阳地区第二军事代表室，沈阳110042）摘要：测试数据质量对航空发动机试验至关重要。
为了保证航空发动机测试数据准确可靠，需要深入研究测试数据准确可靠的各种影响因素及其保证方法。
通过对航空发动机试验测试领域的相关标准和文献进行梳理和研究，结合实际工作经验总结，构建了保证航空发动机测试数据准确可靠的技术框架。
简要描述了测量过程设计的基本流程和准则，强调了完整的测量要求和清晰的测量过程定义的重要性，重点通过实例描述了测量影响因素分析以及不确定度评定技术在航空发动机试验测试中的应用，探讨了测量风险分析、可靠性技术及其在符合性测试中的应用，并提出了保证航空发动机测试数据准确可靠的主要方法。
为相关专业人员在保证航空发动机测试数据准确可靠的方法论和实际操作层面提供参考。
关键词：测试数据；测量过程；准确度；可靠性；不确定度；风险分析；航空发动机中图分类号：V241.1文献标识码：Adoi ：10.13477/ki.aeroengine.2023.05.009On Ensuring the Accuracy and Reliability of Aeroengine Test DataWANG Liang 1,SUN Ying 2（1.AECC Shenyang Engine Research Institute ，Shenyang 110015，China;2.Shenyang Area 2nd Military Representative Room of Air Force Equipment Department,Shenyang 110042,China ）Abstract ：The quality of test data is crucial for aeroengine testing.In order to ensure the accuracy and reliability of aeroengine test da⁃ta ，it is necessary to conduct in-depth research on various influencing factors and assurance methods to achieve the goal.By reviewing and researching relevant standards and literature ，combined with practical working experiences in the field of aeroengine testing ，a technical framework is constructed for ensuring the accuracy and reliability of aeroengine test data.This paper briefly depicts the basic procedures and criteria of measurement process design ，emphasizes the importance of complete measurement requirements and a clearly defined mea⁃surement process ，emphatically describes the application of measurement influencing factors analysis and uncertainty evaluation technolo⁃gy in aeroengine testing through examples ，discusses measurement risk analysis ，reliability technology and their application in confor⁃mance testing ，and puts forward main methods for ensuring the accuracy and reliability of aeroengine test data.It can serve as a useful ref⁃erence in the aspects of methodology and practical operation for relevant professionals.Key words ：test data ；measurement process ；accuracy ；reliability ；uncertainty ；risk analysis ；aeroengine第49卷第5期2023年10月Vol.49No.5Oct.20230引言在航空发动机研发过程中需要进行大量的试验，在试验中获得的测试数据用于评价发动机性能并监测其安全。
