科技成果

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成果名称: 一种双转子航空发动机时变振动贡献量检测方法及系统

成果登记号: 9612021Y1125

第一完成单位: 西安交通大学

联 系 人: 刘兴华

成果类型: 应用技术

成果体现形式 : 新技术

技术领域: 先进制造

应用行业: 制造业

成果简介:

航空发动机是飞机的"心脏",极端服役环境导致灾难事故时有发生,保障其运行安全的监测诊断系统是先进发动机的重要标志。

航空发动机转子装配质量是影响发动机整机性能并导致振动超标的核心因素;航空发动机整机试车振动合格与性能达标是检验发动机出厂的唯一验收途径;航空发动机服役监测是运行安全与性能的最后屏障。

该项目围绕航空发动机振动超标顽疾,通过系统深入研究,突破了传统发动机装配、试车与服役性能检验相互割裂的被动困境,提出了装配保证、试车检验及服役监测全生命周期的闭环监测诊断新思路,发明了"装配-试车-服役监测诊断"新方法,开发了系列化监测诊断系统。

成果在海、陆、空、警多个型号直升机中实现了批量装机,大幅提升了转子装配与振动超标排故效率和监测诊断能力,显著降低了运维成本,取得了显著的经济效应与社会效应。

主要发明如下: 1.发明了航空发动机动特性预知的装配质量定量评估方法,建立振动响应动特性解耦的分离模型,构造表征装配质量的归一化信息熵统计指标,揭示动态响应特性与装配质量之间的关联规律,突破了发动机装配质量原位检测难题,实现了发动机典型部件装配质量的在位快速检测。

2.发明了航空发动机整机试车时变振动贡献量检测方法,构造航空发动机变工况全信息高精度故障特征模型,提出了发动机高低压转子振动能量匹配聚焦方法,提升了航空发动机试车异常振动的排故效率,解决了某型航空发动机高压转子热松动故障以及低压转子碰摩故障难题。

3.发明了航空发动机服役运行的结构敏感子空间监测诊断方法,建立了航空发动机极端服役环境关键零部件在线监测与早期诊断模型,构造了故障特征敏感的结构子空间自适应学习与辨识准则,突破了强噪声、多干扰、强耦合、弱特征下监测诊断失效难题,实现了从振动信号中"见微知著"的关键零部件监测诊断,为航空发动机运行安全提供了保障。

4.根据上述关键发明,开发了航空发动机与直升机健康与使用监控系统(HUMS)及系列化装备,通过了环境适应性试验、软件鉴定测评、可靠性考核试验、电磁兼容性试验和电源特性试验等国军标,并随直升机通过了由中国飞行试验研究院组织的随机鉴定试验,整体性能和功能达到欧直、美捷特等同类产品水平,突破国外对我国的相关技术封锁。

技术及系统在HJ、LH、KJ、WJ等"海、陆、空、警"多个型号直升机中推广应用。

获授权发明专利15项,发表SCI论文25篇,中文论文2篇,其中5篇入选ESI高被引论文。

采用该项目发明的方法开发的航空发动机与直升机监测诊断系统及系列化装备,已实现批量生产,并完成军工产品设计定型,广泛列装到HJ、LH、KJ、WJ等"海、陆、空、警"多个型号直升机中。

在西安航空发动机(集团)有限公司、中国人民解放军5719厂等多家航空发动机主机厂,完成了4种型号100余台重点发动机的装备和整机性能测试与分析,有效解决了装配性能定量评估与整机试车振动超标"头疼"的难题,大大提升了航空发动机装配质量与排故时间。