面向维护的飞机发动机故障模型的研究

论文摘要

发动机系统故障模型的研究是A320机载电子系统故障诊断模拟机的重要组成部分,主要用于培训机务人员的故障诊断能力。当前大家对于发动机系统进行建模研究时,主要用于飞行模拟器,专门用于培训机务人员的较少,也没有针对特定的组件,全面系统的分类分析不同的TASK故障对组件功能产生的影响,而对TASK故障的分类分析有助于提高机务人员排故的能力。本文依据A320手册,以双转子涡扇发动机系统为研究对象,采用功能和性能建模相结合的方法,模拟飞机发动机在地面的工作原理,不仅可以模拟发动机正常的工作状态同时实现故障模拟,将故障影响加于模型之中,分类分析不同TASK故障对于具体组件的影响。该特点可以让维修人员直观地学习发动机系统的运作过程,培训他们从系统故障原理的角度思考问题,提高维护人员对系统的认知,进一步提高他们的排故能力。首先,介绍了该课题的研究背景、研究现状及方法,接着根据A320的ASM手册、AMM手册、TSM手册等,阐述了飞机发动机系统的组成及功能。其次,论述了双转子涡扇发动机的工作原理和发动机系统的建模方法,根据发动机的功能和性能特点分别建立发动机的功能故障模型和性能故障模型。其中功能故障模型主要是针对发动机的控制逻辑建模,精确到每个组件,研究每个组件的逻辑功能,基于有向图的方法,确定组件的输入输出,并且结合A320TSM手册的TASK,对各个组件的故障类型进行分类分析,而对性能故障模型进行建模时,基于总体性能建模,具体采用插值法,求算发动机的各个参数变化情况以及故障时在电子仪表上的显示。同时由于发动机系统的复杂性,在对发动机的功能和性能建模时,分别划分了不同的模块。最后,根据划分的模块和所确定的建模方法,给出了发动机故障模型的建模实例并且给出了运行结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.1.1 课题的来源
• 1.1.2 研究的目的和意义
• 1.2 国内外的研究现状和分析
• 1.3 课题研究目的和内容
• 第二章 发动机系统建模方法研究
• 2.1 涡扇发动机简介
• 2.2 模型与建模的一般概念
• 2.2.1 广义建模的定义
• 2.2.2 建模的定义
• 2.3 建模的复杂性
• 2.4 建模的原则
• 2.5 建模的方法
• 2.5.1 性能故障模型建立方法
• 2.5.2 功能故障模型建立方法
• 2.6 模块划分
• 2.6.1 功能故障模型模块的划分
• 2.6.2 性能故障模型模块的划分
• 2.7 本章小结
• 第三章 发动机的功能故障模型研究
• 3.1 发动机功能故障模型简述
• 3.1.1 发动机功能故障模型输入设计
• 3.1.2 发动机功能故障模型本体设计
• 3.1.3 发动机功能故障模型输出设计
• 3.2 发动机燃油系统功能故障模块
• 3.2.1 发动机燃油系统功能逻辑
• 3.2.2 建立发动机燃油系统功能故障模块
• 3.3 发动机滑油系统功能故障模块
• 3.3.1 发动机滑油系统功能逻辑
• 3.3.2 建立发动机滑油系统功能故障模块
• 3.4 发动机地面启动和关车功能故障模块
• 3.4.1 发动机地面启动和关车逻辑
• 3.4.2 建立发动机地面启动和关车故障模块
• 3.5 发动机反推控制故障模块
• 3.5.1 发动机反推逻辑
• 3.5.2 建立发动机反推故障模块
• 3.6 本章小结
• 第四章 发动机的性能故障模型研究
• 4.1 发动机性能故障模型简述
• 4.2 发动机启动和关车性能故障模块
• 4.2.1 数学模型
• 4.2.2 流程图
• 4.3 发动机运行性能故障模块
• 4.3.1 过渡状态模型
• 4.3.2 稳定状态模型
• 4.4 发动机参数显示
• 4.5 模型运行验证
• 4.6 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录 发动机数据
• 作者简介