基于機(jī)匣響應(yīng)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)碰摩特征分析與辨識(shí)技術(shù)研究.pdf

1、現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)追求高推重比及低的耗油率，轉(zhuǎn)速越來(lái)越高，而各種間隙越來(lái)越小，工作時(shí)極易發(fā)生轉(zhuǎn)子與靜子之間的碰摩。及時(shí)、正確地對(duì)碰摩故障作出診斷，確定碰摩位置，避免由于碰摩故障而造成的嚴(yán)重事故，對(duì)于發(fā)現(xiàn)碰摩原因和改進(jìn)設(shè)計(jì)提高發(fā)動(dòng)機(jī)的工作安全性，防止重大事故的發(fā)生，有著重要的工程應(yīng)用價(jià)值。鑒于此，本文研究?jī)?nèi)容主要包括以下方面：
　?。?）利用帶機(jī)匣的航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)器，進(jìn)行了各種轉(zhuǎn)速下的單點(diǎn)碰摩和局部偏摩實(shí)驗(yàn)，測(cè)取了渦輪機(jī)匣的振動(dòng)加速

2、度信號(hào)及應(yīng)變信號(hào)，獲取了大量不同碰摩部位的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，其中單點(diǎn)碰摩的部位包括渦輪機(jī)匣上、下、左、右，偏摩包括偏左和偏右，并進(jìn)行了不同厚度渦輪機(jī)匣的比較實(shí)驗(yàn)，為論文研究提供了大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
　　（2）提出基于機(jī)匣加速度信號(hào)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)靜碰摩部位識(shí)別方法?？紤]航空發(fā)動(dòng)機(jī)多采用加速度傳感器來(lái)進(jìn)行振動(dòng)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，提出：1)直接提取加速度信號(hào)均方值特征；2)利用小波包提取加速度信號(hào)的歸一化能量特征；3)利用小波極大模能量方法提取加速度信號(hào)的

3、小波局部極大模能量特征。最后將三種方法提取的特征輸入至支持向量機(jī)中，進(jìn)行轉(zhuǎn)靜碰摩部位的識(shí)別。三種方法對(duì)訓(xùn)練樣本及測(cè)試樣本的平均識(shí)別率均達(dá)到了99％以上，對(duì)未知樣本的平均識(shí)別率分別在65%、85%及98%以上。
　?。?）鑒于目前航空發(fā)動(dòng)機(jī)多采用薄壁結(jié)構(gòu)，在碰摩力作用下產(chǎn)生一定的變形，同時(shí)應(yīng)變測(cè)試技術(shù)方法成熟，靈敏度高，簡(jiǎn)單可靠，提出基于機(jī)匣應(yīng)變信號(hào)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)靜碰摩部位識(shí)別方法。分析了不同碰摩部位下、不同測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變均值特征，發(fā)現(xiàn)

4、了相同碰摩部位下各測(cè)點(diǎn)應(yīng)變值有相同的變化規(guī)律。最后提取各測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變均值作為特征量，利用SVM進(jìn)行碰摩部位識(shí)別。該方法對(duì)訓(xùn)練樣本、測(cè)試樣本及未知樣本的識(shí)別率均達(dá)到了100%。
　?。?）提出基于倒頻譜分析方法的航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)靜碰摩部位識(shí)別方法。利用倒頻譜對(duì)邊頻成分的“概括”能力，直接對(duì)機(jī)匣測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)加速度信號(hào)進(jìn)行倒頻譜分析，分離出反映碰摩部位的傳遞特征信息，進(jìn)而提取出用于進(jìn)行碰摩部位識(shí)別的特征量。利用支持向量機(jī)進(jìn)行碰摩部位識(shí)別，該方法

5、對(duì)訓(xùn)練樣本、測(cè)試樣本及未知樣本的識(shí)別率均達(dá)到了100%。
　?。?）利用Weka軟件，對(duì)基于機(jī)匣應(yīng)變信號(hào)及基于機(jī)匣加速度信號(hào)碰摩部位識(shí)別中提取的特征值形成的樣本庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，提取和挖掘出易于理解和解釋的診斷規(guī)則，為碰摩部位識(shí)別方法的工程應(yīng)用提供了途徑。
　?。?）對(duì)不同轉(zhuǎn)速、不同厚度機(jī)匣、不同碰摩部位的機(jī)匣測(cè)點(diǎn)加速度信號(hào)進(jìn)行了特征分析，發(fā)現(xiàn)單點(diǎn)碰摩引起了葉片通過機(jī)匣的沖擊頻率及其倍頻成分，其沖擊的大小受到不平衡力的調(diào)制，因