民航发动机在翼寿命预测模型方法研究

南京航空航天大学

硕士学位论文

民航发动机在翼寿命预测模型方法研究

姓名：赵玉婷

申请学位级别：硕士

专业：交通信息工程及控制

指导教师：左洪福

2010-12南京航空航天大学硕士学位论文

I 摘 要

作为飞机的“心脏”，航空发动机的健康状态对保证飞行安全和降低航空公司的运营成本则

具有重要意义。本文借助丰富的民航发动机性能监测数据信息，以健康管理理论为基础，全面

深入的研究了相关的寿命预测模型方法。

首先，介绍了民机视情维修的维修概念和研究范畴；对民航发动机的状态监控的主要技术

进行了介绍，阐述了发动机寿命预测重要性参数的选取准则；最后分别对DEGT和EGTM参数

进行分析，确定使用EGTM进行寿命预测的原因，并介绍了影响EGTM的各种因素。确定了

发动机在翼寿命预测的参数。为民用发动机在翼寿命预测做好基础工作。

其次，考虑数据质量的问题直接影响发动机寿命预测的准确性，为保证发动机寿命预测的准

确性，对发动机性能数据处理方法研究。研究了性能数据采集的内容和采集的途径；分析了数

据中存在的质量问题，并提出对采集到的数据的质量的基本要求；接着提出了数据清洗的原理

和插值方法，并举例说明清理和差值后的效果。数据的采集和处理为民航发动机寿命预测提供

有效的数据支撑。

最后，分析了发动机在翼寿命预测的概念、种类、特点，深入研究了民航发动机剩余寿命

预测的方法，包括线性回归方法、分段线性回归方法、基于时间序列以及基于布朗运动的寿命

预测方法。应用发动机的运行数据进行了预测方法的线性回归、分段线性回归、基于时间序列

以及基于布朗运动实例验证。

关键词：民用航空发动机，在翼寿命预测，性能参数，数据采集 民航发动机在翼寿命预测模型方法研究

IIABSTRACT

By way of airplane heart, the health of aero engines has important signification for the safe of

airplane and the decrease of operation cost. This paper based on the rich civil aviation engine

performance monitoring data information to health management theory as a foundation, further

comprehensive study the relevant life prediction model method.

First of all, introduced the Condition Based Maintenance concept and research category,

introduced the main technology of condition monitoring for civil aviation engine. Finally, analysis the

parameters of DEGT and EGTM, and make sure the reasons to use EGTM as the parameters of life

prediction.

Next, consider the data quality problems directly affecting the accuracy of the engine life

prediction, and in order to ensure the accuracy of the engine life prediction, engine performance data

processing method is studied in this paper. At the same time, the paper studied the content and means

of performance data collection and data quality problems, and proposed the basic requirements of

quality in data collection; then proposed the data cleaning theory and interpolation methods, and

examples was given to show the effect of difference after the data cleaning and interpolation . Data

collection and processing provide effective data support to the engine life prediction.

Finally, the paper analyzed the concept, types, characteristics of engine life prediction, and

studied of the civil aviation engine remaining life prediction methods, including linear regression,

piecewise linear regression method, based on time series and life prediction based on Brownian

motion methods. Numerical examples are given which illustrate the effectiveness of the life prediction

approach.

Keywords: Civil Aero engine, Life on wing prediction, Performance parameters, Data

acquisition 南京航空航天大学硕士学位论文

V 图表清单

图2.1 视情维修的P-F曲线.........................................................................................................8

图2.2 民航发动机监控技术.........................................................................................................9

图2.3 航空公司发动机下发流程...............................................................................................10

图2.4 DEGT定义示意图............................................................................................................11

图2.5 起飞EGT MARGIN 定义...............................................................................................12

图2.6 某型发动机DEGT与EGTM的线性相关分析图.........................................................14

图2.7 影响发动机性能衰退的原因...........................................................................................14

图3.1 航空公司发动机性能趋势月报.......................................................................................18

图3.2 性能数据整理后的数据形式...........................................................................................18

图3.3 经过差值处理后发动机的EGTM数据.........................................................................20

图4.1 发动机EGTM性能趋势线.............................................................................................24

图4.2 1号发动机EGTM线性拟合结果...................................................................................24

图4.3 CF6类型发动机航段比-EGT衰退率关系曲线..............................................................26

图4.4 DEGT-CYCLE关系图......................................................................................................27

图4.5 856219号发动机DEGT-CYCLE关系图........................................................................29

图4.6 发动机1、2、3性能序列图...........................................................................................34

图4.7 发动机4、5、6性能序列图...........................................................................................34

图4.8 发动机1、2残差的自相关和偏相关图.........................................................................36

图4.9 发动机3、4残差的自相关和偏相关图.........................................................................36