基于性能退化数据的航空液压泵可靠性分析

针对某型号的国产航空柱塞式变量液压泵进行研究,探讨航空液压泵的主要故障模式、失效机理和退化参数,然后建立其加速模型,确定加速退化试验方案,在此基础上建立了基于加速退化试验数据的液压泵可靠性预测方法及步骤,并以具体的加速性能退化试验数据为例进行可靠性分析,得出预测的可靠度变化规律。     

基于竞争失效的航空发动机剩余寿命预测

航空发动机作为典型的复杂机电系统,具有失效模式多样性的特点。多失效模式相互作用,实质上是竞争失效的关系,导致航空发动机剩余寿命预测的复杂性。针对航空发动机失效模式及失效规律特点,提出基于竞争失效的航空发动机剩余寿命预测方法,解决航空发动机健康管理的核心和关键问题。分析航空发动机两类失效模式——性能退化失效和突发失效的作用机制及相关性,构建基于竞争失效的航空发动机剩余寿命预测体系。结合航空发动机不同失效模式及数据特点,分别针对性能退化失效和突发失效建立剩余寿命预测模型。利用贝叶斯线性模型融合状态监测信息,建立航空发动机性能退化轨迹模型,实现针对不同性能退化情况下的航空发动机剩余寿命预测。以分析性能退化规律为基础,利用航空发动机故障信息,建立混合Weibull可靠性模型,量化性能退化失效对突发失效的影响,实现航空发动机突发失效剩余寿命预测。通过算例,验证提出方法的有效性。结果表明,考虑竞争失效的多模型剩余寿命预测技术能客观、准确描述航空发动机寿命变化规律。     

基于UKF的轴承剩余寿命预测方法研究

针对轴承从早期故障发生到失效的非线性退化问题,提出一种基于无迹卡尔曼滤波算法(UKF)的轴承剩余寿命预测方法。该方法包括轴承性能评估和剩余寿命预测两个部分。在性能评估部分,首先利用轴承振动信号建立反映其健康状态的指数,基于对正常工作时指数的学习获得用于判断轴承健康状态的异常阈值并截取出轴承从早期故障发生到失效这一性能退化阶段的数据;在剩余寿命预测部分,利用双指数函数拟合分析轴承退化数据,构建出与轴承退化过程相符的非线性状态空间模型,模型参数利用Dempster-Shafer方法进行初始化后采用UKF算法对其进行更新,并预测轴承的剩余寿命。基于轴承全寿命周期试验数据的分析,结果显示所提方法有效地评估了轴承的健康状况,通过对比分析其他剩余寿命预测方法,发现所提方法较好地预测了轴承的剩余寿命。     

基于Wiener过程的功率变换器剩余寿命评估方法

针对功率变换器难以准确建立表征其性能退化过程物理模型的问题,提出一种基于Wiener随机过程的剩余寿命评估方法实现其剩余寿命预测。通过分析电路关键元器件退化对电路性能的影响,选用输出电压均值为DC-DC变换电路失效特征参数,利用Wiener过程建立电路性能退化模型,通过逐步递推预测寿命特征参数值并结合电路失效阈值从而实现功率变换器剩余寿命预测。以闭环SEPIC电路为例,分析了建模数据与建模尺度对剩余寿命预测结果的影响,实验验证了该方法的有效性。     

数字孪生驱动的航空发动机涡轮盘剩余寿命预测

为解决航空发动机涡轮盘剩余寿命在线预测难题,提出一种数字孪生驱动的涡轮盘剩余寿命预测方法。在建立数字孪生模型的过程中,首先,分析涡轮盘疲劳裂纹损伤机理,构建性能退化指标,建立涡轮盘性能退化过程的共性表征模型;其次,分析多种不确定性因素,采用状态空间模型建立涡轮盘性能退化过程的个性表征模型;然后,通过动态贝叶斯网络描述状态空间模型随时间的演化规律,建立涡轮盘性能退化过程的动态演化模型;最后,采用粒子滤波算法实现涡轮盘退化状态追踪和剩余寿命预测,从而完成涡轮盘性能退化数字孪生模型的建立。融合涡轮盘实时传感数据,通过贝叶斯推理实现对该数字孪生模型的动态更新。通过某型涡轮盘试验数据对该方法进行验证,结果表明该数字孪生模型能够较好地解决涡轮盘剩余寿命在线预测问题。     

基于性能退化的数控机床剩余寿命预测

数控机床寿命预测技术是数控机床健康管理和维修维护的关键技术,面向数控机床研究基于性能退化的剩余寿命预测方法。在分析了剩余寿命与性能退化规律和性能阈值分布有关的基础上,建立单性能退化的维纳过程模型和融合多性能退化的维纳过程模型,从而得到数控机床的多性能退化量分布模型。依据失效原则,得到数控机床的性能阈值分布模型。由此,建立基于阈值分布的剩余寿命预测模型得到剩余寿命概率密度函数。在数控机床进给系统试验平台上进行试验,验证了融合多性能退化的维纳过程模型和剩余寿命预测方法的正确性和有效性。     

航空电连接器热循环试验与寿命预测

通过加速寿命试验,研究热循环条件下航空电连接器可靠性并探索其寿命预测方法,提出了一种模拟昼夜温差影响的热循环加速试验方法(包括试验方案及电路的设计)。热循环加速试验中,将高温稳定阶段的航空电连接器插孔应变量作为其性能退化进程的主要监测参数,进行了应力松弛引发的航空电连接器性能退化规律的试验研究。理论推导了航空电连接器失效对应的应变量临界值,分别利用灰色模型预测法、时间序列法和神经网络时间序列法对航空电连接器进行了寿命预测。试验结果表明：接触件应变量随热循环次数的增加而逐渐减小,且温差越大,应变量的减小量越大,应力松弛现象越明显,性能退化越快,寿命越短。随着热循环中温差值的增大,热循环寿命近似呈指数下降。     

机电产品加速贮存试验与寿命评估方法研究

针对航空机电产品寿命长、可靠性高等特点,通过设计加速贮存试验,对产品性能退化数据进行了建模分析,对机电产品寿命进行了预测.提出了一种预试验与正式试验相结合的加速贮存试验方案,根据产品性能退化数据建立了性能参数的非线性退化模型;使用似然比检验确定了伪寿命分布,并计算了试验温度下的寿命,通过阿伦尼斯模型得到了常温贮存寿命;...     

基于性能衰退的航空发动机剩余寿命组合预测方法

以民用航空发动机为研究对象,运用性能退化可靠性理论和贝叶斯更新方法,对发动机的剩余寿命进行了研究.首先通过分析发动机性能退化过程,利用贝叶斯更新方法得到了基于性能衰退信息的航空发动机剩余寿命分布;然后利用免疫粒子群优化算法建立了航空发动机剩余寿命组合预测模型.实例证明:该方法预测精度明显高于各个参与组合的预测模型,可操...     

KPCA和改进SVM在滚动轴承剩余 寿命预测中的应用研究

为解决支持向量机模型在预测滚动轴承剩余寿命时准确率不高的问题,对核主成分分析(Kernel Principal Component Analysis,KPCA)和最小二乘支持向量机(Least Square Support Vector Machine,LSSVM)在剩余寿命预测中的应用进行了研究。采用核主成分分析方法融合轴承振动信号时域、频域特征指标并提取第一主成分评估轴承性能退化情况,并将满足要求的多个KPCA主成分作为输入,建立KPCA-LSSVM模型来对轴承剩余寿命进行预测。采用轴承全寿命试验数据对该方法的有效性进行验证,结果表明,该方法提取的轴承性能退化评估指标能够更为全面地表征轴承性能退化情况,建立的KPCA-LSSVM模型可在滚动轴承剩余寿命预测工作中获得良好的预测效果。     

航空液压泵加速寿命试验现状及方法研究（连载2）航空液压泵典型失效模式及加速方法

液压柱塞泵有磨损、疲劳和老化三种典型失效模式,以航空恒压变量液压柱塞泵为对象,介绍其典型失效模式及加速方法,以及各故障模式的外在表现。基于磨损、疲劳、老化失效相关寿命模型,分别分析了不同故障模式的敏感应力。然后,分别阐述了开展加速寿命试验常用的加速手段,包括增加载荷（转速、输出压力、排量）和劣化运行环境（温度、介质污染度）两种方式,对比分析了各种加速方式的优点和局限性。最后总结了开展加速寿命试验的一些基本准则。     

基于模糊综合评判的飞机液压泵故障预测

针对飞机液压泵故障难以准确预测的技术难题,提出了基于模糊综合评判和层次分析法的飞机液压泵故障预测方法。根据液压泵的工作机理及形成机制,分析液压泵在运行过程中的几种常见故障形式,得到液压泵常见故障模式和故障因素集,采用层次分析法计算故障预测中的各项权重,运用模糊综合评判法对液压泵的故障进行预测。以某型飞机液压泵为具体研究对象,对提出的方法进行试验验证。结果表明,该方法能够实现飞机液压泵故障预测的效能,对其他航空设备的故障预测也具有良好的应用前景。     

某型飞机液压泵试验数据的统计分析

运用可靠性理论,对所采集的某型飞机液压泵的故障数据进行数理统计分析,得到了液压油泵的故障分布服从指数分布的结果,并根据故障率的计算数据,归纳出通过缩短液压泵大修时间来减少磨损故障是无法实现的结论。     

航空液压泵加速寿命试验现状及方法研究（连载4）航空液压泵的寿命影响因素研究与分析

从定量研究航空液压泵环境工况参数与寿命之间关系的需求出发,介绍了影响航空液压泵寿命的因素与磨损寿命定量关系研究的方法。温度提升对于泵寿命的影响主要在于改变摩擦副油膜特性,从而劣化其润滑摩擦状况,加速磨损。分别介绍了基于试验、解析和数值方法对摩擦副油膜特性的研究成果,并对比分析了各种方法的优点和局限性。针对使用流体-固体-热耦合模型的油膜特性分析方法进行了详细说明。最后,对现有的基于油膜特性分析的磨损寿命估计方法、加速寿命试验方法,寿命模型的校核和验证方法进行了总结。     

基于加速寿命试验方法的伺服阀污染卡滞寿命分析

电液伺服阀因具有可靠性高、寿命长等特点而被广泛应用在飞机液压系统中,作为核心控制元件在系统中起电液转换和功率放大作用。在电液伺服阀服役期间油液污染会对整个阀的性能造成影响并大大降低使用寿命。针对此问题,分析了电液伺服阀的卡滞失效模式,得到不同尺寸颗粒的污染卡滞敏感度,利用加速试验方法,确定加速因子,采用污染卡滞加速寿命模型对不同污染度等级下电液伺服阀进行寿命评估。     

基于润滑机理的智能液压元件本体性能预测方法

以液压泵为例,以其最为薄弱的环节——滑靴副为研究对象,并以滑靴磨损作为性能退化原因,结合滑靴磨损数学描述方程、泄漏流量公式和柱塞腔压力瞬时变化模型,建立了滑靴磨损过程的油膜润滑特性方程组;揭示了液压泵性能失稳失效机理,计算了失稳和失效临界点;对液压泵性能退化状态进行区域划分,分析液压泵不同状态下滑靴磨损量与油膜润滑特性参数及性能退化参数的变化规律,建立了性能预测模型;通过仿真分析验证理论模型的正确性,通过液压泵性能测试试验验证预测模型的有效性和预测精度,结果表明,所构建的模型能够精确预测液压泵性能。     

民机发动机驱动泵的长寿命设计技术

针对民用飞机特点,提出了民机发动机驱动泵长寿命设计技术。分析了入口内置涡轮增压泵、出口集成压力脉动衰减缓冲瓶、壳体回油腔设置主动抽油泵对发动机驱动泵寿命的影响,并进行了仿真分析和试验验证。结果表明:入口腔内置涡轮增压泵可将入口压力增加0.15 MPa,出口集成缓冲瓶可将液压泵压力脉动控制在额定输出压力±3%以内,且缓冲瓶容积越大,对压力脉动衰减越明显,壳体回油腔设置主动抽油的摆线齿轮泵可将液压泵壳体回油相对入口的温升控制到小于6 ℃,壳体回油温度甚至低于泵出口温度。     

航空液压泵加速寿命试验现状及方法研究（连载3）航空液压泵加速寿命试验载荷谱的确定方法

详细介绍了俄罗斯OCT 1指南关于航空液压泵加速寿命试验载荷谱制定的详细方法和流程。在疲劳、磨损、老化三种液压泵的主要失效模式中,分别阐述了考虑疲劳（斜盘组件、分油组件、供油调节组件、轴承、弹簧）、磨损（柱塞副、滑靴副、配油盘副）、老化（橡胶密封件）相关部件的加速寿命试验载荷谱的计算过程。并结合国内液压泵产品的研制水平和耐久试验现状,提出了确定加速试验载荷谱的简化流程和综合权衡方法。研究表明,实施液压泵的加速寿命试验需要借鉴粘弹性润滑摩擦学理论、结构疲劳分析方法、橡胶热老化过程等研究领域的研究成果,并以液压泵为对象开展大量的常规载荷和加速载荷工况下的基础对比试验。在虚拟技术快速发展的背景下,开展液压泵虚拟试验能够对实施加速寿命试验提供必要的补充。     

加速退化下光伏组件伪失效寿命分布估算

开展了加速退化条件下光伏组件产品可靠度评估的研究,提出了新型的基于GLD的光伏组件的伪失效寿命分布估算方法。首先,利用可决系数检验法(R2)优选最佳加速退化轨迹,得到样本组伪失效寿命值。然后,应用Bootstrap法产生自助样本扩充样本群,构建基于GLD的伪失效寿命分布模型,该模型无需预设先验分布,即可真实反映不同加速条件下光伏组件伪失效寿命分布形态。最后,以18 W小功率Mono-Si单晶硅光伏组件加速性能退化数据为例,估算了光伏组件在加速退化条件下的伪失效寿命分布和可靠度。结果表明:在加速退化条件下,本文方法得到的可靠度曲线与试验数据拟合结果很好,绝对误差基本在±300h内,相对误差不超过±15%,满足工程预测精度需求。