基于双隐藏层BP网络的民用飞机载荷监测方法研究

为提高民用飞机载荷监测精度和效率,提出了一种基于神经网络代理模型的民用飞机载荷监测方法。基于主成分分析和双隐藏层BP神经网络,构建了某型号飞机翼根剪力和平尾根部扭矩的代理模型,并和载荷试飞数据对比以验证其适用性。结果表明:代理模型精度高、泛化性好;该方法可显著提高载荷监测的准确度,缩减改装成本,在民用飞机载荷计算及试飞/运营载荷监测领域具有应用价值。

大型飞机结构强度试验姿态转换与控制

针对以往大型飞机姿态转换过程存在潜在的胶布带脱落、局部失稳以及多种提升设备不协调等风险问题,提出一种大型飞机结构强度试验姿态转换与控制方法。通过设计位移提升装置和全浮动支持平台,确保飞机姿态转换系统安全可靠;应用协调加载控制系统,提出多点协调的位移提升控制方案,实现飞机姿态平稳转换和精准控制;研究飞机姿态实时测量算法,开发可视化监控系统,实现飞机姿态多维变量实时监控。通过全要素测试,验证了所提方法的合理性。试验结果表明:某大型飞机的姿态转换过程实现了多维度可视化监控,与传统方法相比,效率提升了约35%,可靠性及安全性大幅提升。

基于健康监测的飞机结构寿命预测技术

飞机结构健康监测技术在飞机的结构设计、飞行及维护过程中发挥着重要作用,该技术可用于结构健康状况预判、辅助维修与维护决策。本文首先介绍了当前结构健康监测的概念及其适用范围,讨论了结构健康监测相关规范要求,以F-35和A400M为例分析了国外飞机结构健康监测技术的典型工程案例,并给出了典型飞机单机跟踪和寿命控制、某老龄飞机载荷谱实测及寿命预测,总结了基于裂纹的监测方法研究及限制其应用的主要因素。在此基础上,提出了飞机结构健康监测系统设计的主要思路,给出了寿命预计的基本流程,阐述了其中控制点选择、飞行参数筛选、载荷/应变方程构建、损伤计算及寿命评估、结果输出及方程验证等主要环节。最后,对航空领域未来开展结构健康监测智能化研究进行了展望。

单机结构疲劳分散系数研究

目前国内各机型在确定寿命时,所选取的分散系数主要考虑两部分,一是单机在结构材料与制造质量上的差异;二是单机在飞行载荷历程上的差异。由于单机寿命监控管理方法的引入,使得飞机的载荷历程是确定的。因此按单机寿命监控方法管理的飞机,在选取分散系数时,只需考虑在结构材料和制造质量上的分散。文中通过对单机结构疲劳分散系数的选取方法进行系统论述,并结合实测飞参数据对某系列飞机单机疲劳载荷分散性进行研究,为该系列飞机合理选取分散系数提供依据。

飞机结构健康监控模拟加载试验系统的设计

设计了飞机结构健康监控模拟加载试验系统,包括加载平台系统、大应变测试精度试验验证模块和关键部位模拟试验模块,用于研究传感器敷设方法对测试精度的影响,为光纤传感技术在飞机结构监测中的应用研究提供技术基础和理论依据。

载荷校准试验安全监控关键环节研究

根据飞行载荷测量地面校准试验的安全保障需求,构建了试验专用监控系统,研究了试验中安全监控关键环节,包括加载监控、约束监控、试验场所全面监控三部分,总结了危害试验安全的异常情况应急处置措施,列举了飞机机翼和起落架载荷校准试验安全监控应用实例,对后续相关试验的安全保障具有重要的指导意义。

一种起落架载荷谱相似性判别方法

起落架结构的寿命监控对保障其安全性与经济性具有重要作用,但由于地面谱复杂的高低载荷非线性交互作用,难以准确计算单机谱的损伤。以当量损伤计算方法为基础,通过对寿命监控中的单机谱进行初步筛选,判别单机谱与基准谱的相似程度,进而分析损伤计算方法的适用性。提出了一种基于时间序列分析中的动态时间弯曲方法的起落架载荷谱相似性判别方法,进行了基准谱与4个单机谱下的疲劳实验,通过分析损伤计算误差与起落架载荷谱相似距离的关系,验证所提载荷谱相似性判别方法的合理性。

基于虚拟标定试验的翼身交点载荷方程研究

本文重点研究了基于虚拟标定试验的翼身交点载荷方程及应用情况。通过建立虚拟标定试验样机,布置虚拟应变电桥,进行虚拟标定试验,得到翼身交点虚拟标定载荷方程。利用某型飞机地面简易标定试验结果,对虚拟标定载荷方程进行修正,获得该型飞机单机翼身交点载荷方程,并利用地面试验数据进行校验。由此方法获得的单机翼身交点载荷方程可用于单机载荷历程监控,并为结构故障预测与健康管理(SPHM)寿命预测提供满足精度要求的载荷输入条件。

战斗机单机寿命监控中起飞重量的影响

飞机不同的装挂重量使飞机每次起飞时实际载荷变化。主要通过飞行参数记录仪(FPR)记录的数据研究战斗机起飞外挂重量对飞机结构疲劳寿命的影响。对某型飞机的一次完整飞行,按不同起飞外挂情况计算其损伤比值,结果表明分散度达到设计基准的27%。通过调查飞机挂弹架次比例,发现情况变化随意性很强,基本无统计规律可循,因而按每架次实际起飞外挂重量计算疲劳损伤显得尤为必要。对3架飞机近3000架次记录数据的分析表明,按实际起飞重量计算的结构疲劳损伤比按设计情况要轻约20%。这一研究结果为基于实际载荷监控进行单机延寿挖潜提供了技术支持。

飞机动载作用下盾构隧道结构动力响应研究

为研究飞机动载对盾构隧道的影响,以长沙黄花机场东延线接入T3航站楼工程为依托,建立了盾构下穿机场道面有限元计算模型,对贯通状况下盾构隧道进行模拟,以空客A380-800机型的机轮布置图为基础加载荷载。结果表明:盾构贯通状况下中竖向位移最大值为10.88 mm,竖向位移最大值均发生在隧道拱顶位置;盾构隧道各节点产生的横向位移远远小于竖向位移。模拟值和现场实测值的最大沉降都不超过现场监测项目控制值20 mm,因此盾构隧道下穿机场项目是处在安全可控制的范围内。

基于GRNN算法的飞机用电设备非侵入式负荷监测方法

随着飞机的多电化和全电化,机上电气检测及其负荷管理至关重要,然而飞机上为诊断所设置的传感器数量要求越少越好,非侵入式负荷监测(NILM)方法无需分散进入负荷内部,仅检测汇流条级别电力参数可完成负荷识别。选择稳态电流谐波参数为负荷印记,采集某型飞机交流主汇流条上用电设备真实电流波形,提取1~19次谐波含量建立特征库,用广义回归神经网络(GRNN)算法辨识负荷类别,设置适当样本数和扩展速度以有效提高识别准确度。实验表明:GRNN算法较之BP神经网络算法和SVM算法识别准确度更高,计算速度更适于飞机电气系统负荷监测和管理。将非侵入式负荷监测方法引入飞机供电系统分析,将为飞机电气管理、故障诊断和预测等进一步研究提供有效参考。