基于D-S证据理论的航空发动机气路故障信息融合与FMECA分析

摘要

航空发动机气路结构复杂,气路故障在发动机总故障中占有很大比例。在气路故障诊断中常常伴随着复杂的不确定信息,将信息融合技术与发动机故障诊断相结合是近年来的热门研究。然而至今还没有统一的方法与模型,可见该问题的研究尚有待进一步深入。
　　航空发动机气路系统的可靠性直接影响发动机的可靠性,FMECA方法是提高系统可靠性的有效分析方法,因此以气路系统为研究对象,开展FMECA分析对于航空发动机的发展是十分有必要且有意义的。
　　本文以航空发动机气路系统为研究对象,开展了航空发动机气路故障信息融合研究和航空发动机气路FMECA分析两方面的研究。
　　在航空发动机气路故障信息融合方面,开展以下工作:
　　(1)对D-S证据理论进行系统性的较为全面的研究,分析D-S证据理论的理论基础、基本思想、优势与不足、D-S合成规则与基本性质等,通过算例全面掌握D-S合成规则。
　　(2)将基于D-S证据理论的信息融合引入到航空发动机气路故障诊断中,建立有效的气路故障融合基本框架和模型,通过气路故障诊断实例,分别对故障征兆级和信息决策级进行融合处理。
　　(3)分析存在证据冲突时的故障信息融合问题,对比各种解决冲突问题的方法,并重点研究一种有效的解决冲突问题的方法,在此基础上,建立有效的存在证据冲突的故障信息融合框架,并通过存在证据冲突的气路故障信息融合分析实例,以证明框架的正确性、合理性、可靠性。
　　在航空发动机气路FMECA分析方面,开展以下工作:
　　(1)对FMECA技术进行系统研究,分析FMECA的目的、方法、步骤等内容,给出了FMECA分析的步骤框图,重点研究危害性分析中的三种RPN计算方法。
　　(2)系统的分析某航空涡扇发动机的结构,以气路系统为研究对象,详细的分析气路系统各部件的结构与功能,建立航空发动机气路系统功能结构层次关系,全面的分析气路故障模式、原因及影响,以建立有效的气路系统FMEA表。
　　(3)以专家打分为基础,分别采用三种RPN计算方法对气路系统故障模式的危害性进行量化分析,分析并比较三种方法的特点。经过分析对比找到发动机气路系统的薄弱环节,得出更有效的FMECA表,从而提高气路系统的可靠性。
　　本论文将基于D-S证据理论的信息融合与气路故障诊断有效结合,将证据理论与FMECA有效结合,提出有效的理论模型,方法,总结出有用的FMECA报告,为改进航空发动机的设计提供依据,为提高航空发动机的可靠性、安全性的研究工作做出了贡献。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 论文的课题来源与研究意义

1.2 相关领域的研究现状

1.3 论文的主要研究内容和结构

第二章 证据理论概述

2.1 证据理论的优势和不足

2.2 证据理论的理论基础

2.3 证据理论的合成规则及基本性质

2.4 证据理论的基本思想

2.5 证据理论应用举例

2.6 本章小结

第三章 证据理论在航空发动机气路故障诊断中的应用研究

3.1 航空发动机气路故障诊断信息融合

3.2 气路故障融合模型

3.3 分析实例

3.4 证据冲突的处理方法

3.5 存在证据冲突的故障诊断框架

3.6 存在证据冲突的气路故障信息融合分析实例

3.7 本章小结

第四章 故障模式、影响和危害性分析概述

4.1 FMECA的基本概念

4.2 产品寿命周期各阶段的FMECA方法

4.3 FMECA分析的步骤

4.4 危害性分析

4.5 本章小结

第五章 航空涡扇发动机气路FMECA分析

5.1 航空涡扇发动机结构

5.2 气路系统结构与功能分析

5.3 气路系统故障模式影响分析

5.4 某双轴航空涡扇发动机气路系统FMEA分析实例

5.5 气路系统故障危害性分析

5.6 本章小结

第六章 总结和展望

6.1 全文总结

6.2 工作展望

致谢

参考文献

附录

攻硕期间取得的研究成果