航空发动机几种典型故障建模仿真与预测
发布时间：2023-04-01 23:44
航空发动机是一种结构极其复杂的气动热力系统,其作为飞机的“心脏”,为飞机提供飞行所需的动力来源。航空发动机由于其构造复杂且极易受所处环境因素的影响,在长时间飞行过程中会产生这样或那样的故障,影响飞机运行的稳定性和安全性。因此,针对航空发动机运行过程中经常出现的典型故障进行建模仿真与预测研究分析,对于提高航空飞行器运行安全,具有重要意义。本文主要对航空发动机的压气机喘振、燃烧室雾化、尾喷管推力下降三种典型故障进行研究。由于航空发动机本身的特殊性和运行过程中出现故障的关键参量数据通常会涉及保密要求,因此本研究内容主要分为三个部分:第一部分针对发动机三种典型故障的界定、故障诱因、表现症状及危害分别进行了分析和总结。第二部分,发动机建模与典型故障基于模型的仿真,首先对航空发动机的进气道、风扇、压气机、燃烧室、高低压涡轮、混合室入口和出口外涵以及尾喷管利用其运行过程中的热力学变化机理对各部件进行建模与仿真;其次,利用各部件协同工作所遵循的功率与流量平衡方程进行发动机整体模型的搭建和正常运行过程的仿真;最后,基于发动机的部件级模型,对三种典型故障的模拟与仿真,根据三种典型故障的典型症状,在模型输入...
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 课题研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 航空发动机建模与仿真国内外研究现状
1.2.2 航空发动机典型故障建模与仿真国内外研究现状
1.2.3 航空发动机故障预测的国内外研究现状
1.3 主要研究内容及章节安排
2 发动机典型故障的界定和故障成因及危害
2.1 典型故障的界定及诱因
2.1.1 三种典型故障的界定
2.1.2 三种典型故障的诱因
2.2 典型故障的症状
2.2.1 压气机喘振故障的典型症状
2.2.2 燃烧室雾化故障的典型症状
2.2.3 尾喷管推力下降故障的典型症状
2.3 故障的后果及危害
2.3.1 压气机喘振故障的后果及危害
2.3.2 燃烧室雾化故障的后果及危害
2.3.3 尾喷管推力下降故障的后果及危害
2.4 本章小结
3 发动机建模与典型故障基于模型的仿真
3.1 航空发动机部件级建模过程与仿真
3.1.1 进气道仿真建模和Simulink仿真模块搭建
3.1.2 风扇建模仿真和Simulink仿真模块搭建
3.1.3 压气机仿真建模和Simulink仿真模块搭建
3.1.4 燃烧室仿真建模和Simulink仿真模块搭建
3.1.5 高压涡轮仿真建模和Simulink仿真模块搭建
3.1.6 低压涡轮的气动热力计算和Simulink仿真模块
3.1.7 混合室入口外涵仿真建模和Simulink仿真模块搭建
3.1.8 混合室出口仿真建模和Simulink仿真模块搭建
3.1.9 尾喷管的建模仿真和Simulink仿真模块搭建
3.2 发动机整体模型搭建与正常运行过程仿真
3.2.1 动态过程中航空发动机的共同工作方程及Simulink仿真模块
3.2.2 发动机整体Simulink模型
3.2.3 正常运行状态下部件级模型仿真结果分析
3.3 基于部件级模型的三种典型故障模拟与仿真
3.3.1 压气机喘振故障模拟及仿真结果分析
3.3.2 燃烧室雾化故障模拟及仿真结果分析
3.3.3 尾喷管推力故障模拟及仿真结果分析
3.4 本章小结
4 基于仿真的航空发动机典型故障数据趋势预测
4.1 三种典型预测算法介绍
4.1.1 SVM网络算法
4.1.2 BP网络算法
4.1.3 LSTM网络算法
4.2 故障预测效果评价指标
4.3 喘振故障数据趋势预测及结果分析
4.3.1 喘振故障基于三种网络的预测结果
4.3.2 喘振故障预测结果对比与分析
4.4 燃烧室雾化故障数据趋势预测及结果分析
4.4.1 燃烧室雾化故障基于三种网络的预测结果
4.4.2 燃烧室雾化故障预测结果对比与分析
4.5 尾喷管推力下降故障数据趋势预测及结果分析
4.5.1 尾喷管推力下降故障基于三种网络的预测结果
4.5.2 尾喷管推力下降故障预测结果对比与分析
4.6 本章小结
5 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间主要研究成果
本文编号：3778094
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 课题研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 航空发动机建模与仿真国内外研究现状
1.2.2 航空发动机典型故障建模与仿真国内外研究现状
1.2.3 航空发动机故障预测的国内外研究现状
1.3 主要研究内容及章节安排
2 发动机典型故障的界定和故障成因及危害
2.1 典型故障的界定及诱因
2.1.1 三种典型故障的界定
2.1.2 三种典型故障的诱因
2.2 典型故障的症状
2.2.1 压气机喘振故障的典型症状
2.2.2 燃烧室雾化故障的典型症状
2.2.3 尾喷管推力下降故障的典型症状
2.3 故障的后果及危害
2.3.1 压气机喘振故障的后果及危害
2.3.2 燃烧室雾化故障的后果及危害
2.3.3 尾喷管推力下降故障的后果及危害
2.4 本章小结
3 发动机建模与典型故障基于模型的仿真
3.1 航空发动机部件级建模过程与仿真
3.1.1 进气道仿真建模和Simulink仿真模块搭建
3.1.2 风扇建模仿真和Simulink仿真模块搭建
3.1.3 压气机仿真建模和Simulink仿真模块搭建
3.1.4 燃烧室仿真建模和Simulink仿真模块搭建
3.1.5 高压涡轮仿真建模和Simulink仿真模块搭建
3.1.6 低压涡轮的气动热力计算和Simulink仿真模块
3.1.7 混合室入口外涵仿真建模和Simulink仿真模块搭建
3.1.8 混合室出口仿真建模和Simulink仿真模块搭建
3.1.9 尾喷管的建模仿真和Simulink仿真模块搭建
3.2 发动机整体模型搭建与正常运行过程仿真
3.2.1 动态过程中航空发动机的共同工作方程及Simulink仿真模块
3.2.2 发动机整体Simulink模型
3.2.3 正常运行状态下部件级模型仿真结果分析
3.3 基于部件级模型的三种典型故障模拟与仿真
3.3.1 压气机喘振故障模拟及仿真结果分析
3.3.2 燃烧室雾化故障模拟及仿真结果分析
3.3.3 尾喷管推力故障模拟及仿真结果分析
3.4 本章小结
4 基于仿真的航空发动机典型故障数据趋势预测
4.1 三种典型预测算法介绍
4.1.1 SVM网络算法
4.1.2 BP网络算法
4.1.3 LSTM网络算法
4.2 故障预测效果评价指标
4.3 喘振故障数据趋势预测及结果分析
4.3.1 喘振故障基于三种网络的预测结果
4.3.2 喘振故障预测结果对比与分析
4.4 燃烧室雾化故障数据趋势预测及结果分析
4.4.1 燃烧室雾化故障基于三种网络的预测结果
4.4.2 燃烧室雾化故障预测结果对比与分析
4.5 尾喷管推力下降故障数据趋势预测及结果分析
4.5.1 尾喷管推力下降故障基于三种网络的预测结果
4.5.2 尾喷管推力下降故障预测结果对比与分析
4.6 本章小结
5 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间主要研究成果
本文编号：3778094
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/boshibiyelunwen/3778094.html