空时模型融合自注意力机制的航空管路故障诊断新方法

航空发动机外部液压管路结构复杂且管路故障信号中伴随着强大的噪声干扰,导致航空管路故障特征提取十分困难,同时目前诊断模型参数和计算量比较庞大,不适合高效地移植到移动和嵌入式设备。面对上述挑战,提出一种轻量化空时模型融合注意力机制的航空发动机液压管路故障诊断新方法,并命名为S-Bi-ATM-Net模型,首先,设计轻量化管路空间特征提取模块,从而融合管路故障数据的空间特征,抽取数据的细粒度特征;然后,设计轻量化管路时间特征提取模块,从细粒度特征中继续融合管路粗粒度特征,实现粗细粒度特征融合;此外在空时模型中融合自注意力机制进行优化,使得最后的决策更加的聚焦,进一步提高所提模型的诊断精度。基于同一数据集,将所提方法与目前主流方法对比分析发现,所提方法能更准确地识别航空管路不同的故障状态,证明了所提方法的优越性和稳定性。

航空管路块卡离散化模型分析及其对管系振动特性的影响研究

针对航空液压管路在高速高压化发展趋势下谐振失稳现象日益严重的问题,对航空液压管路支撑参数变化引起的管路振动固有特性改变进行了研究。针对多支撑航空液压管系中常见的P卡及块卡等支撑元件,将其对管路的约束作用进行了离散,建立了管路支撑的离散化模型,进一步在ANSYS软件平台中搭建了一段航空液压管系的有限元模型,分别改变支撑数量、支撑位置、支撑刚度和预紧力,分析了参数变化对管系振动特性的影响,得到了支撑参数对管系振动特性的作用规律。研究结果表明,支撑参数对管路振动固有特性的影响具有一定规律,通过改变支撑参数从而避免管路谐振失稳的方法是可行、有效的。

航空管路补偿器的疲劳寿命设计与试验研究

飞机高压管路系统中需要管路补偿器进行柔性连接,管路补偿器承受温度、压力、振动及补偿位移等载荷。文章对飞机高压管路系统用某型管路补偿器（DN100）进行工程设计和有限元仿真分析,研究补偿位移的疲劳寿命能力,并将结果同试验数据对比,以验证其设计方法的计算精度。结果表明,有限元法的计算精度优于工程设计法。

航空液压管路系统振动疲劳寿命评估的响应谱方法

目的实现航空液压管路系统在一致/多点激励作用下,高周疲劳寿命的准确高效获取。方法考虑管内流体Coriolis力和夹具的附加阻尼效应,建立一致/多点激励作用下,航空液压管路系统振动疲劳寿命评估的响应谱方法。首先,采用复模态叠加法,在状态空间对其控制方程进行降阶,推导出一致/多点激励作用下航空液压管路随机应力响应的显式表达。然后,基于现有的疲劳响应谱方法,依次引入与模态速度与基础激励相关的广义相关系数,并计入非比例阻尼以及多点激励效应,建立一致/多点激励作用下航空液压管路系统疲劳响应谱方法组合格式。结果采用雨流计数法验证了本文方法的计算精度,并讨论了分析效率。同时,探究了管内流体流速与激励的部分相干性对于管路系统疲劳寿命的影响。结论本文方法计算效率极高,且计算精度稳定,并考虑了管内流体负载与多点激励效应对疲劳寿命影响,能够满足工程中复杂管路系统振动疲劳的分析需求。

多尺度特征组合优化的航空液压管路故障诊断研究

航空液压管道是为航空工具提供动力传动的核心通路,由于管道本身的特点和承载能力的差异,使得其工作在复杂多变的振动环境中。管体易在振动作用下发生磨损,出现各种故障,严重危害航空液压系统的安全运转。为此,开展航空液压管道的故障诊断技术研究,为保证航空动力系统可持续稳定运行奠定良好的基础。为实现对航空液压管路故障的精准识别与诊断,需要采用多尺度特征提取技术,从管道振动信号中精确辨识出不同的故障类别。并结合计算机算法的最优学习机网络模型,为解决开展航空液压管道故障提供方案参考。

基于改进Hilbert-Huang变换的管路环向裂纹故障诊断研究

在制造、加工、装配以及服役过程中,航空液压管路可能存在平面型缺陷。在适航载荷作用下,这些缺陷会萌生裂纹并发生扩展,最终导致管路破裂和油液泄漏。为了在管路产生微裂纹时对其进行故障诊断,采用了自行搭建的航空液压管路模态试验平台和测控系统,对存在环向裂纹航空液压管路的振动信号进行了采集和预处理。而在对管路振动信号进行分解时,由于经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)算法存在模态混叠问题难以获得准确的本征模态函数(Intrinsic Mode Functions,IMF)。为提高信号处理精度,提出一种基于自适应噪声完备经验模态分解(Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition with Adaptive Noise,CEEMDAN)和Hilbert变换理论相结合的改进Hilbert-Huang变换方法对航空液压管路环向裂纹进行故障诊断。研究结果表明,该方法能够更准确地诊断航空液压管路的环向裂纹故障。

基于CEEMD航空液压管路故障诊断方法研究

航空液压管路是飞机液压系统的重要组成部分,为了对其早期故障进行准确识别及预测,针对航空液压管路中早期微弱故障振动信号进行研究,利用自适应白噪声完备总体经验模态分解方法将信号分解为多个分量,搭建ResNet网络结构,并将获得的分量输入到深度残差网络(ResNet)进行训练测试。实验结果表明:CEEMDAN-ResNet模型故障识别率可达99.78%,故障预测训练迭代到1200次时,准确率将会达到99.5%左右并持续稳定,验证了所建立的CEEMDAN-ResNet模型对航空液压管路早期故障识别与预测的准确性、可行性。

基于非线性输出频率响应函数的液压管路故障诊断研究

航空液压管路系统受到多源激励的影响,在工程应用中经常发生管路系统振动故障。针对长跨距管路系统振动故障定位困难的问题,采用光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)测试技术开展了长跨距管路系统振动信号分布式测量,并提出结合非线性输出频率响应函数(Nonlinear Output Frequency Response Function,NOFRF)分析方法实现液压管路系统卡箍松动和管体碰撞故障的准确定位。采用FBG传感器对长跨距管路系统振动信号进行分布式测量,克服了传统加速度测试过程中的电磁干扰和复杂布线问题;采用NOFRF指标提取卡箍松动和管体碰撞的故障特征,实现了对微弱故障的早期监测和准确定位。试验结果表明,所提方法可有效定位卡箍松动和管体碰撞故障。

基于改进时间信息融合模型的液压管路故障诊断研究

航空发动机液压管路故障信号中存在强大的噪声干扰,导致其诊断模型的故障识别率较低和诊断模型的泛化性不强。针对这一问题,提出了一种基于改进的时间信息融合模型的航空液压管路故障诊断方法。首先,基于循环神经网络原理,设计了正向和反向的时间信息融合的变形结构,构建出了航空液压管路时间信息融合模型,并通过引入LeakyReLU函数,对模型进行了改进;然后,将实测的一维航空管路时序数据集输入到改进的时间信息融合模型双向循环神经网络(Bi-RNN)中,进行了权重参数的更新;最后,基于同一实测的数据集,分别将其输入到改进的时间信息融合模型、长短期记忆神经网络(LSTM)、循环神经网络(RNN)、支持向量机(SVM)和反向传播神经网络(BPNN)5种故障诊断方法中,进行了训练和对比分析,对相关方法的优越性进行了验证。研究结果表明:利用改进的时间信息融合模型可以对液压管路健康状态和裂纹、凹坑等故障状态进行精准识别,并且准确率可以达到99.2%,总体的准确率和综合指标F 1-sore均可以提高5.1%;在综合性能、准确精度等指标上,改进时间信息融合模型明显优于其他故障诊断模型,可为航空发动机液压管路故障诊断提供一条新的思路,具有一定的工程应用价值。

航空管路接头密封特性及流体温度影响

对多尺度有限元模拟开展管路接头密封特性研究。基于管接头各部件粗糙表面的实测数据,建立具有粗糙表面的管路接头密封区域多尺度模型,通过接头拧紧过程的模拟计算获得了接头密封状态和密封性能。研究结果表明:多尺寸模型可以真实反映出管路接头拧紧过程中的密封状态和特性变化规律,从而提高管路接头装配方法计算精度;另外,在接头拧紧过程中,管路与卡套结合处高应力区是通过两个高应力区域向四周扩散的,管路接头密封性能变化呈现线性变化,并且管路接头最佳装配状态需要达到特定装配位置,合理可靠的装配对管路接头使用尤为重要;同时,流体温度在允许范围内,对管路接头的密封特性有一定影响。

航空液压管路支架参数灵敏度分析及优化

为解决航空液压系统高速高压化发展带来的航空液压管路振动加剧问题,将液压管路与管路支架视为整体振动系统。基于灵敏度分析方法,采用ANSYS软件平台中的灵敏度分析工具,分析航空液压管路支架参数对振动响应的灵敏度;在灵敏度分析结果基础上,采用基于Pareto最优的多目标遗传算法对管路支架参数进行优化设计,得到振动控制效果更好的管路支架布局,形成一种有效的航空液压管路被动振动控制参数优化方法。为控制航空液压管路振动、推动国产大飞机发展提供理论和技术基础。

航空液压管路流固耦合振动传递矩阵模型分析

将国产大飞机C919的一段多弯曲液压管路,按弯曲结构分为多个分段,基于目前公认的液压管路流固耦合14-方程分析了各段之间的关系,采用传递矩阵法创建了该段管路的完整传递矩阵动力学模型。进一步,基于Matlab软件编程求解该动力学模型的偏微分方程组,分析该管路在正常飞行振动载荷及功能冲击载荷作用下的流固耦合振动,得到其在3个方向激励下的轴向速度频域响应,并通过实验验证了该数学模型的分析结果。研究结果表明:3个方向激励下的响应频率相同,仅响应幅值会有所不同;管路在低频处的振动幅值较大,说明低频振动更为剧烈,更易引发谐振失效,在管路设计时要予以重视;所建立的传递矩阵动力学模型及其求解算法准确度均较高,误差最大仅为4.5%。

航空发动机管路测量数据分割方法

为了提高航空发动机管路测量数据的反求建模效率,提出了一种区域增长分割算法。该方法主要是利用管路表面在曲面索引系数映射、主曲率映射、高斯映射上的特性,并基于均值漂移算法和遗传算法提出了区域分割算法中种子区域的选择策略。然后利用区域增长分割方法实现了对管路测量数据的分割。经过仿真和实测数据验证,所提管路分割算法具有较好的分割质量和效率。

基于特征的航空发动机管路反求建模方法研究

为了提高航空发动机管路的建模质量和效率,提出了基于曲面特征和截面特征相结合的航空发动机管路反求建模系统框架。并围绕其中的多视数据配准、数据分割、特征提取和管路特征建模等关键技术进行了深入研究。实例表明:该系统可以稳定、高效地实现对航空发动机管路测量数据的反求建模。

流体参数对航空发动机液压管路振动特性的影响

考虑了黏弹性系数和脉动流因素,采用牛顿法建立了航空发动机液压管路在基础激励下的非线性流固耦合振动数学模型,并将方程进行了无量纲化.根据梁模型横向弯曲振动模态函数,采用Galerkin法将运动方程在模态空间内展开,利用Matlab和Mathematica软件数值仿真,分析研究了航空发动机液压管路的流体压力、流速、轴向力等参数对振动特性的影响.最后通过实验验证了所得结论与理论相符合.

航空发动机液压管路振动环境实验测试系统设计

为了深入研究航空发动机液压管路的振动情况,开发出模拟航空发动机液压管路振动环境的实验测试系统。该实验测试系统由液压动力单元、信号采集与控制单元、基础环境激振单元三部分组成。其中基础环境激振单元的引入,使之模拟了航空发动机液压管路安装机匣振动的情况,较好的复现航空发动机液压管路的实际振动环境。实验表明,该实验测试系统能够实现液压管路的振动特性检测,为深入研究航空发动机液压管路系统耦合振动提供实验基础。

多尺度能量熵与优化极限学习机的航空液压管路故障诊断方法

针对航空液压管路故障特征难以提取问题,考虑到航空液压系统中振动信号存在非平稳性以及非线性等特点,提出了一种基于局部均值分解(Local Mean Decomposition,LMD)的多尺度能量熵(Multi-scale Energy Entropy,MEE)和麻雀搜索算法(Sparrow Search Algorithm,SSA)优化极限学习机(Extreme Learning Machine,ELM)的航空液压管路故障诊断方法。首先,采用局域均值分解方法将采集的振动信号自适应分解;其次,综合考虑相关系数-能量比准则,选取最佳PF分量;最后,计算最佳分量的多尺度能量熵,选取合适的尺度因子并将其对应的能量熵值作为特征向量,输入到麻雀搜索算法优化的极限学习机网络模型进行学习训练,实现对航空液压管路的故障进行分类识别。结果表明:该方法能够有效地实现对航空液压管路故障类型的准确识别,为区分航空液压管路故障提供了一种可行的诊断思路。

多尺度特征组合优化的航空液压管路故障诊断

为根据管路振动信号准确识别故障类型,提出一种多尺度特征组合优化的航空液压管路故障诊断方法。利用能量比值法确定变分模态分解参数,实现管路振动信号的优化分解,选取最佳模态分量信号进行重构,重构后的信号作为分析信号。选择重构信号的优化多尺度散布熵作为特征指标,构建具有代表性的特征向量集并输入到利用麻雀搜索算法优化的极限学习机网络进行训练,以实现航空液压管路的故障诊断。结果表明:利用所提方法能够准确识别航空液压管路故障类型,为区分航空液压管路故障提供了一种可行的思路。

带金属软管的航空发动机管路振动特性分析

为提高大管径、长跨度航空发动机管路的工作可靠性,将管路中间部位增加一段金属软管,用于补偿制造偏差、安装误差和热膨胀。为达到管路结构动力学的设计要求,避免管路的破坏与失效,对带金属软管的航空发动机管路进行有限元建模、频率计算与分析,通过增加卡箍及调整卡箍位置使管路的低阶频率满足国军标要求,并通过功率谱分析说明加卡箍后管路的振动应力显著降低,证明该方案的可行性,满足管路结构动力学的设计要求。

航空发动机管路振动机理及振动故障分析

航空发动机管路是保证发动机可靠工作的重要组成部分,振动是导致管路故障频繁发生的主要原因。对航空发动机管路振动机理和振动故障分析进行了总结,分析了引起管路振动故障的主要激励振源、管路振动模式,总结了管路振动故障分析框图,并进行了实例应用,以期为航空发动机管路系统设计及振动排故提供借鉴。