潜在故障期内航空发动机的剩余寿命预测

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1、第42卷第l期航空计算技术V01．42No·12012年1月AeronauticalComputingTechniqueJan．2012潜在故障期内航空发动机的剩余寿命预测孙绍辉，王华伟，李伟(南京航空航天大学民航学院，江苏南京210016)摘要：在航空发动机的潜在故障期内，状态参数的变化规律可以间接地预测发动杌的剩余寿命。针对潜在故障期内的特点。利用随机滤波理论建立了航空发动机的剩余寿命预测模型，并采用K—M法检验发动机性能参数的退化数据服从威布尔分布，按照最优线性无偏估计的点估计方法和极大似然函数法对相关参数进行点估计，举例对某型航空发动机在潜在故障期内的剩余寿命

2、进行了预测。模型有效地预测了航空发动机的剩余寿命，为航空发动机的视情维修提供了决策依据。关键词：剩余寿命；预测；航空发动机；状态信息中图分类号：V37文献标识码：A文章编号：1671-654X(2012)01—0008—04PredictResidualUsefulLifeofAircraftEngineDuringStageofPotentialFailureSUNShao．hui，WANGHua—wei，LIWei(CollegeofCivilAviation，NanfingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjin

3、g210016，China)Abstract：Duringthestageofpotentialfailureofaircraften舀ne，thevariationofstateparametercanpre—dictresidualusefullifeindirectly．Asforthecharacteristicsofthestageofpotentialfailure，thispapermodelstheresidualusefullifeoftheaircraftenginebythestochasticfilteringtheory，andthedege

4、nerationdataischeckedfortheweibulldistributionbytheK—Mmethod，andthentheparameterscanbegotbybestlinearunbiasedestimatemethodandmaximumlikelihoodestimationmethod．Taketheexampleoftheaircraftengine，whichisduringthestageofpotentialfailure，theresidualusefullifeispredicted．Itisveri—fledthatthi

5、smodelshouldeffectivelypredicttheresidualusefullife，whichprovidedthedecisionbasisfortheconditionbasedmaintenanceofaircraften百ne．Keywords：residualusefullife；prediction；aircraftengine；stateinformation引言航空发动机是飞机的心脏，跟踪预测发动机运行状态是保证飞行安全和制定维修决策的重要手段。通过监测航空发动机的性能参数可实现对发动机运行状态的预测判断。与正常状态相比，在潜在故障

6、期内准确预测航空发动机的剩余寿命，为预防和排除故障提供充裕时间，意义更为重大。目前，比例风险模型【1以1和卡尔曼滤波方法旧1在剩余寿命预测领域得到了广泛应用。其中，比例风险模型对发动机性能参数与在役时间之间的函数关系进行了研究，而改进后的比例风险模型对性能参数的变化趋势进行了研究；Todd等人采用卡尔曼滤波跟踪算法预测了飞机机电设备的剩余寿命。但比例风险模型无法将累积到的各时刻的状态信息应用到模型中，导致丢失有用的信息；而卡尔曼滤波模型则需要在设定阈值的基础上，才能预测剩余寿命。以上方法在平稳状态下能够有效预测剩余寿命；但由于潜在故障期内，系统状态性能衰减且具有突变的

7、可能，以上方法则更容易受到极端数据的影响。本文采用随机滤波模型【4。5o预测航空发动机潜在故障期内的剩余寿命，其具有弱化极端和异常数据影响的功能，实现提高预测准确度的目标。本文提出的方法可以在单机寿命预测的基础上，进一步为机队发动机综合调度与管理提供支撑，实现航空发动机的自主式保障。1航空发动机的潜在故障期随着航空发动机使用时间的不断增加，它的性能会不断衰退。根据视情维修的思想，可以用状态评估收稿日期：201l—12一14基金项目：国家自然科学基金与民航总局联合基金项目资助(60879001)；国家自然科学基金重点基金项目资助(60939003)；江