一种基于故障基因的航空发动机视情维修方法

本发明属于旋转机械健康管理领域，具体涉及一种基于故障基因的航空发动机视情维修方法。

背景技术：

1、航空发动机有着“三高一长”的特点——转速高、压力高、温度高、周期长，其生命周期中维修成本占据了约2/3。因此，航空发动机维修技术一直是控制航空发动机成本的重点。

2、航空发动机的维修技术发展从最早的事后维修，到定期维修，再发展到现在的热点视情维修(condition based maintenance，cbm)。视情维修是一种近年来广泛研究的维修方法，这种方法基于故障机理的分析，利用新技术检测设备的潜在故障信号，从而在故障发生前进行调整、维修或更换，以避免功能故障的发生。在航空领域，视情维修的概念可以追溯到20世纪60年代和70年代，当时的研究主要关注于通过监控飞机关键部件的健康状况来预测和防止故障。例如，1972年的一篇论文“an aircraft maintenance program usingcondition monitoring”探讨了使用条件监控来优化飞机维修计划的方法。

3、作为一种先进的维修理论与手段，现阶段的视情维修并未大面积普及的在理论层面上的原因是缺乏完善的视情维修理论，由于理论方面的视情维修技术不具有已经形成共识的框架，因此实际应用不广泛。

4、发明号为cn202310965233的专利发明了一种发动机机队视情维修保障模式建模与成本预测方法。该发明根据发动机可靠性设计、维修单元体结构特点、运行环境和使用条件以及机队视情维修保障策略、维修保障资源等，搭建的机队全寿命周期维修保障仿真模型，并对机队服役可靠性、备件备发数量、维修保障成本等各项指标进行预测。但是该发明对物理模型进行视情维修的理论较为模糊。

5、发明号为cn202310318827的专利发明了一种针对两阶段退化设备的两阶段视情维修方法。该发明通过模型描述退化过程，并建立了以长期运行下的成本率为基础的策略优化算法。最后通过粒子群优化算法求解得到视情维修的方案。但该发明针对航空发动机领域并未考虑航空发动机本身的特点，导致可解释性差、设备退化\损伤描述不准确。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提出了一种基于故障基因的航空发动机视情维修方法，

2、本发明的技术方案为：

3、一种基于故障基因的航空发动机视情维修方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

4、步骤1：基于航空发动机的型号参数，读取航空发动机故障基因库中的<基线>、<绝对值红线>和<变化异常红线>；

5、其中，<绝对值红线>指航空发动机正常情况下相关参数不会超过的定值，<变化异常红线>指航空发动机正常情况下相关参数变化速率不会超过的定值；

6、步骤2：获取发动机当前状态参数；

7、步骤3：通过发动机转速状态的持续时间作为划分依据，将发动机处于不同转速波动下的运行状态划分为稳态和暂态；

8、步骤4：依次为发动机运行的不同状态选择不同的策略：

9、当发动机运行处于稳态时，转向步骤5；

10、当发动机运行处于暂态时，转向步骤6；

11、步骤5：获取发动机运行处于稳态的发动机参数数据，检查发动机当前状态的突变情况、幅值与基线的差值情况；

12、将获取到的发动机状态参数与<绝对值红线>相对比，若发动机出现差值超标，则进行报警与记录；

13、将获取到的发动机状态参数与<变化异常红线>相对比，若发动机出现突变超标，则进行报警与记录；

14、步骤6：获取发动机运行处于暂态的发动机参数数据，检查当前状态检测参数情况；

15、将获取到的发动机状态参数与<绝对值红线>与<变化异常红线>相对比，对于出现的差值超标和突变超标仅作记录，不报警；

16、步骤7：飞机降落后，检查和分析报警记录，并根据报警记录，对航空发动机健康状态进行评分；

17、评分公式为：

18、

19、其中，ehs为评估分数，x为振动值，δx为振动值变化值，a为<绝对值红线>值，b为<变化异常红线>值，c1、c2、n1、n2为影响ehs分数的权重参数。

20、进一步地，所述步骤7中，

21、通过设计权重参数，设计出符合项目要求的评分规则。

22、进一步地，还包括步骤8：

23、根据评分结果下发发动机，然后根据发动机的分解结果，调整影响ehs分数的权重参数。

24、与现有的技术相比，本技术方案的有益效果如下：

25、1.本发明从故障基因出发，构建了一套航空发动机视情维修流程，通过对航空发动机的运行状态进行监控和数据分析，准确预测发动机的健康状况来预测和防止故障，从而协助维修人员做出维修决策，避免发动机故障的发生。

26、2.本发明提供了航空发动机健康状态评分方法和评估指标，用于评价发动机损伤状况并决定发动机的下发，对下发损伤较为严重的航空发动机进行二次评估，对健康状态评估指标进行校正，在提升评分公式对于该型号发动机的评分能力的同时还控制了成本。

27、3.本发明根据发动机转速波动将发动机的运行状态划分为稳态和暂态，对发动机的突变情况、幅值与基线的差值情况以及暂态时的状态检测参数情况进行全面监控，从而更全面地收集发动机的运行状态。

28、4.本发明的评分结果可解释性强，更适合工程实际，使得维修人员更容易理解并应用于航空发动机的视情维修中。

29、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种基于故障基因的航空发动机视情维修方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于故障基因的航空发动机视情维修方法，其特征在于，所述步骤7中，

3.根据权利要求1所述的一种基于故障基因的航空发动机视情维修方法，其特征在于，还包括步骤8：

技术总结本发明提出了一种基于故障基因的航空发动机视情维修方法，通过对航空发动机的运行状态进行监控和数据分析，并构建了可解释性强的评分方法用于评估发动机运行处于稳态的参数，在飞机降落后准确预测发动机的健康状况，从而协助维修人员做出维修决策，避免发动机故障的发生。此外，本发明提供的评分方法用于评价发动机损伤状况并决定发动机的下发，对下发损伤较为严重的航空发动机进行二次评估，对监控状态评估指标进行校正，在提升评分公式对于该型号发动机的评分能力的同时还控制了成本。技术研发人员：王俨剀,翟雄飞,王康,吴昊洋受保护的技术使用者：西北工业大学技术研发日：技术公布日：2024/9/29