基于小波分析的水洗对民航发动机拆发间隔的影响.pdf

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1、第２期（总第２０１期）机械工程与自动化No．２２０１７年４月MECHANICALENGINEERING&AUTOMATIONApr．文章编号：１６７２‐６４１３（２０１７）０２‐０１４４‐０２基于小波分析的水洗对民航发动机拆发间隔的影响李书明，马晓政，商智超（中国民航大学航空工程学院，天津３００３００）摘要：为准确预测民航发动机水洗对拆发间隔的影响，以CFM５６‐７B型发动机为例，选择水洗前、后EGTM（排气温度裕度）数据建立EGTM的衰退模型，利用小波去噪与傅里叶回归分析相结合的方法对数据进行处理，并对拆发间隔做出预测，同时与线性回归模型的效果进行对比。结果表明，

2、小波分析在数据处理方面效果最优，利用傅里叶回归对排气温度裕度衰退率做出较为准确的预测，为判断水洗对拆发间隔的影响提供了理论依据。关键词：民航发动机；水洗；拆发间隔；小波分析中图分类号：V２３∶TP２７４文献标识码：A1研究概况使用MATLAB对原始数据进行粗大误差处理及影响民航发动机拆发间隔的主要因素有年利用回归分析，先选取水洗前９４８组数据进行粗大误差处率、小时循环比、EGT（排气温度）、环境温度、推力级理后进行拟合，如图２所示。别和减推力起飞、外来物损伤、AD（适航指令）、备发数量、维修能力和运营以及发动机水洗。航空发动机的主要工作介质是空气，由于空气中存在大量

3、的微小颗粒，每年压气机会吸入污染物的数量非常庞大，研究显示，１００h的连续操作后，积垢造成的低压压气机压比下降３％～４％，效率下降２％～４％，而积垢也会造成高压压气机压比下降１０％，效率下降６％～７％，同时涡轮输出功率会随着压气机性能的退化而降低，造成喘振边界的下降。水洗在很大程度上可以清除吸附在叶片以及压气机表面的颗粒污染图１EGTM随采样点衰退散点图物，同时提高涡轮后排气温度裕度。建立EGTM（yi）关于采样点（xi）的一元线性回归本文以CFM５６‐７B型民航涡扇发动机水洗为例，模型：通过研究水洗对排气温度裕度的影响，进而分析对拆yi＝０＋１xi＋i发间隔的影响

4、。iid．（１）２i～N（０，）i＝１，２，⋯，n2EGTM衰退模型的建立及预测其中：０是常数项；１为回归系数；i为随机误差；为首先选取某航空公司某次水洗前后将近２０００组标准差。数据进行分析，由于发动机一旦开始使用就会伴随性对此回归模型进行残差分析，分别绘制残差值序能逐渐衰退的发生，EGT（排气温度）可以直观地表现列图和残差直方图，如图３和图４所示。图４中，横坐性能的变化，当EGT裕度减少到规定值的时候，发动标表示残差，纵坐标是残差r出现的相应概率f（r）。机就不能再使用，因此，EGT是限制发动机在役时寿由图３可以看出，各观测对应的残差随机地在水命的硬性条件，由在

5、役时间变化可以确定拆发间隔的平轴y＝０上下无规则地波动，说明残差值之间是相变化情况。互独立的。残差直方图反映了残差的分布，由此可验根据上述理论，可以建立发动机水洗前后EGTM证残差的正态性。（排气温度裕度）和飞行循环数即采样点之间的对应关由模型得回归方程为：系，见图１。中央高校基本科研业务费资助项目（Y１６‐０４）收稿日期：２０１６‐０９‐１２；修订日期：２０１７‐０１‐１０作者简介：李书明（１９６４‐），男，河北邢台人，教授，博士，研究方向：民航发动机管理。２０１７年第２期李书明，等：基于小波分析的水洗对民航发动机拆发间隔的影响·１４５·∧∧y１＝７９．７８－０．

6、０２５６５３x１．（２）其中：y１为水洗前的EGTM；x１为水洗前的采样点。图２剔除异常点后EGTM趋势图图３残差序列图图４残差直方图根据水洗前的分析过程，同样可以由水洗后的噪方式同样选取sym４小波进行４层分解去噪，采用９１８个数据得出水洗后的回归方程：傅里叶函数进行拟合得方程：∧∧∧７７－７y２＝８６．２１７－０．０１６０１５x２．（３）y２＝７．７８３×１０－７．７８３×１０cos（５．３５×１０x２）－４－７其中：y２为水洗后的EGTM；x２为水洗后的采样点。４．８７８×１０sin（５．３５×１０x２）．（５）理论上，当EGTM降到０℃时发动机就应该拆下若不

7、经过水洗，根据式（４）可知，此发动机经过送修了，实际上为了确保EGTM不超限，需设定有一２６６４个飞行循环EGTM将衰退到１５℃；而根据式定的余量。假定该发动机的EGTM余量为１５℃，则（５）可知，水洗后飞机在２８２０个飞行循环后，EGTM根据式（２）可计算出，如果此发动机不经过水洗，２５２５才会衰退到１５℃。由以上计算可以得出此发动机水个飞行循环后EGTM将衰退到１５℃；根据式（３），发洗会延长在翼时间１５６个飞行循环，拆发间隔也会相动机经过水洗后EGTM将会有所回升，再经过４４４７应延长１５６个飞行循环。个飞行循环，EGTM才会衰退到１５℃。通过以上计算，可