[發明專利]一種航空發動機載荷譜載荷等級臨界值確定方法

在審

• 申請號: 202110574832.4
• 申請日: 2021-05-26
• 公開（公告）號: CN113378116A
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 韓雅慧;張加魁;黃漢超;胡英俊;林曉虎;徐敏;喬鵬;來純強
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍航空兵學院
• 主分類號: G06F17/18
• 分類號: G06F17/18;G06K9/62
• 代理公司: 北京匯捷知識產權代理事務所(普通合伙) 11531
• 代理人: 于鵬

本發明提供了一種航空發動機載荷譜載荷等級臨界值的確定方法，包括如下步驟,S1:根據航空發動機原始載荷譜，利用“手肘法”確定最優子高斯模型的個數K_opt；S2:利用K?Means聚類方法，對原始載荷生成K_opt個簇；S3:利用EM算法求解高斯混合模型，得到子高斯模型的分布參數θ；S4:將子高斯分布標準化生成標準正態分布，根據工程置信度查表計算，確定各級載荷的臨界值。該方法從數理統計角度確定了最優載荷等級劃分的數目，同時對原始載荷進行了等級劃分。并且可以給出各級載荷臨界值的置信度。為航空發動機載荷譜參數循環矩陣的編制提供了一種新的方法。

技術領域

本發明屬于航空發動機載荷譜編制技術領域，尤其涉及一種航空發動機載荷譜載荷等級臨界值確定方法，為航空發動機載荷譜參數循環矩陣編制提供了一種新方法。

背景技術

航空發動機使用載荷譜是發動機使用環境、任務和使用載荷的統計調查結果，可用于發動機定壽或延壽。飛機參數記錄系統記錄了飛機和發動機工作的主要參數，可用于飛機、發動機的狀態監控、事故分析和故障研究。隨著飛參記錄技術的發展，基于飛行參數的航空發動機載荷譜編制技術越來越成熟。

在編制航空發動機載荷譜時一般先要對原始飛行參數進行偽讀數去除、峰谷值采集、濾波、循環峰谷值計數，從而得到與發動機疲勞損傷有關的有效峰谷值。之后利用峰谷值編制參數循環矩陣時要進行載荷等級劃分，還要確定發動機各級載荷的臨界值。之后再經過統計各級載荷持續時間、重建載荷序列得到發動機使用載荷譜剖面。

載荷等級劃分對編制的載荷譜有很大影響。級數越少，誤差越大；而級數過多，又不便于試車。邊界值取值保守，不能真正代表使用載荷的嚴重程度，得出的壽命不安全；取值過大，則造成壽命浪費。

現在工程上常用的載荷等級劃分及等級臨界值確定的方法有兩種：一種是依靠經驗豐富的專家結合發動機工作參數進行劃分確定；另一種是參考發動機給定的性能參數，并結合國內編譜經驗進行劃分確定。以上兩種方法經驗成分較多，且都不能給出最合適的載荷劃分級數和載荷等級臨界值的置信度。而在實際工程中，給出載荷等級臨界值的置信度又是非常必要的，因此需要尋找一種更科學、嚴謹的航空發動機載荷等級劃分及臨界值確定的方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種航空發動機載荷譜載荷等級臨界值確定方法，以解決現有的劃分載荷等級技術不能基于原始載荷劃分出最優的載荷等級，以及確定的載荷等級臨界值不能給出置信度的問題。

為實現上述目的，本發明采用了以下技術方案：

一種航空發動機載荷譜載荷等級臨界值確定方法，包括如下步驟：

S1：基于航空發動機原始載荷譜，利用“手肘法”確定最優子高斯模型的個數K_opt；

S2:通過K-Means聚類方法生成K_opt個簇，得到各簇的參數，即混合系數α、均值μ、方差σ²；

S3:利用EM算法求解高斯混合模型，得到子高斯分布的模型參數θ＝{α₁,α₂,…,α_K；μ₁,σ₁,μ₂,σ₂…,μ_K,σ_K}；

S4:將子高斯分布標準化生成標準正態分布，根據工程置信度查正態分布表并經過計算，便可確定不同載荷等級的上、下臨界值。

所述步驟S1的具體步驟為：

步驟1：根據編譜經驗確定航空發動機載荷譜劃分載荷等級數K的最大值K_max，其中K_max≤10；