[發明專利]飛行試驗中動力裝置附件系統振動監測參數實時計算方法

有效

• 申請號: 201710804427.0
• 申請日: 2017-09-08
• 公開（公告）號: CN107766611B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 解夢濤;張強;陶冶;任瑞冬;張霞妹
• 申請（專利權）人: 中國飛行試驗研究院
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/20;G01H1/12;G01H1/00
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

本發明涉及飛行試驗中動力裝置附件系統振動監測參數實時計算方法，動力裝置附件系統振動監測技術需要實時采集附件系統振動信號及發動機轉速信號輸入至嵌入式機載采集/處理設備，在設備中加載動力裝置附件系統振動總量/分量實時計算程序，實時解算附件系統振動總量及分量值，將計算結果輸出至機載遙測系統，用于地面安全監測。本發明主要優點為：1)在算法中融入寬頻噪聲濾除功能，在飛行試驗等機載測試環境下保障計算結果可靠性；2)在時頻分析后引入誤差修正，保證足夠時間分辨率的同時提高計算精度，兼顧振動監測量的瞬態響應與計算精度；3)可適應不同平臺的機載采集/處理硬件設備，通用性強，擴展性強。

技術領域

本發明屬于航空動力裝置振動信號實時監測技術。

背景技術

航空動力裝置振動監視技術是指在飛行試驗中通過實時采集動力裝置典型部位振動信號，并實時解算與易發故障相關度高的振動特征參數，如振動總量值及關鍵部件振動分量值等。通過監測此類振動特征量值，并在其出現異常時給出告警信息來防止故障惡化，保障飛行安全。

航空動力裝置振動監視技術屬于發動機狀態監視與故障診斷技術的一個分支，20世紀80年，為支持發動機視情維修概念，美國等航空發達國家開始發展發動機振動監視技術，軍機方面，在F404，TF34，АЛ-31Ф等型號上都先后裝備了此類系統，民機方面，CF34-10A與CFM56-7B等發動機都配備了振動監測組件。如今幾乎所有新研航空發動機都裝備成熟可靠的振動監視系統。然而，由于航空發動機總體技術發展落后，國內對于動力裝置振動監視技術的自主研發還不成熟。

發動機附件與飛機附件是飛行器中最重要的傳動系統之一，是連接動力裝置與各附件設備，并實現功率傳遞的橋梁。然而，在實際飛行應用中部分型號發動機附件與飛機附件等齒輪傳動系統一直是故障高發件，更換頻率較高，有引入振動安全監測的迫切需求。動力裝置附件系統為齒輪傳動機構，振源多為齒輪嚙合頻率，因此振動頻率高、且頻率隨轉速變化塊，在振動特征參數實時提取過程中需要更高的時間分辨率，若簡單地利用現有時頻分析技術將會明顯降低計算精度。此外，長期試飛振動數據處理經驗表明機載測試信號中常夾雜有寬頻噪聲信號，若不采取有效的濾除措施將使計算結果受到嚴重干擾。

發明內容

本發明的目的是：

提出一種可用于飛行試驗中動力裝置附件系統振動監測的振動總量/分量實時計算方法，利用該算法結合必要的硬件設備實現了飛行中發動機附件與飛機附件的振動特征量實時解算與安全監測。本發明針對動力裝置附件系統振動特性及機載測試環境提出一種振動總量與分量實時計算方法，能夠應用于飛行試驗中動力裝置附件系統振動監測。

本發明的技術方案是：

動力裝置附件系統振動監測技術需要實時采集附件系統振動信號及發動機轉速信號輸入至嵌入式機載采集/處理設備，在設備中加載動力裝置附件系統振動總量/分量實時計算程序，實時解算附件系統振動總量及分量值，將計算結果輸出至機載遙測系統，用于地面安全監測，系統工作原理見圖1。

本發明專利內容為飛行試驗中航空發動機附件系統振動總量/分量實時計算方法，算法流程見圖2，主要步驟為：

1)轉速實時計算及振動數據添加校限；算法每隔固定時間段Δt計算發動機轉速N₂，設轉速相對誤差為E_n，并將振動數據添加校限，由振動傳感器輸出的電壓值轉換為振動物理量a(n)；

2)振動分量頻帶計算；根據轉速N₂計算所關心振動分量所處頻帶范圍如下式，其中C_n為發動機轉速與所關系振動分量間的頻率轉換系數，Δf為短時傅立葉變換頻率分辨率；