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音像航空发动机故障诊断王俨剀,廖明夫,丁小飞
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丛书序前言绪论篇航空发动机状态监测技术章航空发动机状态监测物理量1.1发动机监测参数类型0151.2整机振动参数0181.2.1时域参数监测0201.2.2频域参数监测0221.3气动能参数0251.3.1主要能指标0261.3.2小偏差监测方法0281.4滑油品质参数0291.4.1滑油消耗量0301.4.2理化参数0311.4.3磨粒参数032小结033参考文献034第2章故障诊断对象的特点2.1发动机的主要类型与指标0352.1.1发动机类型和截面划分0352.1.2发动机的热力循环0412.1.3发动机推力产生原理0432.1.4发动机的技术指标0462.1.5发动机故障的定义及内涵0512.2结构特点及故障风险0522.2.1发动机结构与单元体0522.2.2支承和传力的特点058.工作特点及故障风险069..1状态的划分069..2振动随转速的变化规律070..效率随飞行速度的规律071..4推力随高度的变化规律0722.4监测特点与诊断要求0732.4.1计算机辅测试的监测系统0732.4.2发动机数据采集系统0742.4.3分析频率需求分析081小结086参考文献087第3章航空发动机振动监测3.1整机振动的振源0883.1.1整机振动超标的原因0883.1.2激振源的类型0893.1.3激振响应的监测方法0903.1.4振动监测特征量0903.1.5振动限制值0913.2振动信号的积分和微分变换0923.3整机测振中的传感器轴向位置优化0953.3.1轴侧布置传感器位置选择思路0953.3.2测振截面选择方法0963.3.3机匣测振传感器位置选择1003.3.4机载测点选择1023.3.5某型发动机测点布置方案1043.3.6工程应用中的要点1063.4整机测振中的传感器周向位置修正1063.4.1测振传感器周向位置1063.4.2测振传感器周向位置修正算法1073.4.3工程应用中的要点1103.5振动限制值确定方法1103.5.1一次试车数据的总体分布1103.5.2不同台份试车数据的总体分布1113.5.3特征参数振动限制值的确定1133.5.4工程应用中的要点115小结116参考文献116第4章振动特征的提取和优化选择4.1发动机稳定状态的特征参数提取1184.1.1时域特征参数1184.1.2频谱特征参数1194.1.3能量特征参数1204.1.4形状特征参数1224.2发动机非稳定状态的特征参数提取1284.2.1短时傅里叶变换与Gabor变换1294.2.2维格纳分布1304..小波变换1314.2.4经验模态分解1334.2.5希尔伯特黄变换1354.3特征参数的优化选择1384.3.1特征参数优化选择方案1394.3.2过滤算法研究1404.3.3嵌入算法研究1444.3.4多目标寻优及实例验1484.3.5对于算法的几点讨论151小结152参考文献153第5章整机振动源识别5.1发动机振动信号盲源分离思路1555.1.1盲源分离数学模型1565.1.2盲源分离基本公式1575.1.3分离效果评价方法1585.2半盲源分离算理与应用1595.2.1半盲源分离的优势1595.2.2引入参考信号的多单元ICAR算法1625..适用于发动机振动信号的ICAR算法1645.2.4发动机实测振动信号半盲源分离1735.3工程应用中的要点181小结181参考文献181第二篇航空发动机故障分析技术第6章发动机典型故障机制6.1转子类故障——质量不平衡1866.1.1故障成因及特点1866.1.2风扇叶片结垢/结冰故障模式1886.1.3高压转子残余不平衡超标故障模式1926.1.4不同因素对不平衡响应的影响规律1996.2静子类故障——支点不对中1996.2.1故障成因及特点1996.2.2不对中故障模式2026..不对中故障特征2066.2.4不同因素对故障响应的影响规律2106.3整机类故障——转静碰摩2146.3.1故障成因及特点2146.3.2转子机匣碰摩故障模式2146.3.3转子机匣碰摩故障特征2226.3.4不同参数对转子机匣碰摩响应的影响规律2276.4关键部件故障——轴承损伤56.4.1故障成因及轴承故障类型56.4.2轴承的故障特征6.4.3滚动轴承振动信号的调制特2416.4.4调制信号的解调方法2446.5附件系统故障——传动齿轮异常2506.5.1附件结构及齿轮故障分类2506.5.2附件传动系统的故障特征2536.5.3附件传动系统振动信号及其调制特2546.5.4传动系统故障的特征提取方法2566.6典型部件故障——减速器故障2626.6.1减速器类型及故障成因2626.6.2减速器的故障特征2666.6.3减速器故障信号的降噪处理2696.6.4工程中应用的要点2726.7发动机故障基因2726.7.1故障基因的定义2736.7.2故障基因库的建立2736.7.3应用举例279小结281参考文献281第7章气流结构耦合故障分析7.1发动机的气构耦合异常振动2847.1.1试车异常振动现象2847.1.2气构耦合的失稳机制2857.2发动机转子的气构耦合模型2867.2.1气动激振力的表达式2867.2.2气动激振力产生的交叉刚度2887.3子动稳定分析2907.3.1稳定判据2907.3.2判据的非线应2947.4工程应用中的要点297小结297参考文献297第8章油液结构耦合故障分析8.1盘腔积液的液构耦合模型3028.1.1带积液转子的动力学方程3028.1.2转子协调正进动的积液流动分析3048.1.3转子非协调正进动的积液流动分析3058.2带积液转子的稳定分析3088.2.1液构耦合的失稳机制3088.2.2转子失稳振动分析3098..失稳转速区间确定3128.2.4影响失稳门槛转速的因素3148.3带积液转子的稳定边界3168.3.1失稳现象实验复现3168.3.2失稳实验特征分析3208.3.3积液参数对失稳振动的影响规律3228.3.4带积液转子失稳振动预警3248.4工程应用中的要点325小结326参考文献326第9章结构结构耦合故障分析9.1构构耦合故障出现的部件3289.2构构耦合的失稳机制3309.2.1内阻尼失稳机制3309.2.2不同结构内阻尼引起失稳3319..失稳原因的统一表达3359.3构构耦合的建模与3389.3.1耦合故障的子动方程3389.3.2耦合故障振动特征的数值3429.3.3耦合故障的影响参数分析3429.4工程应用中的要点344小结344参考文献3450章高、低压转子的耦合故障10.1概述34610.2带中介轴承的双转子系统的受力分析34710.3中介轴承滚道承受的动载荷34810.4减载设计的原则35010.5减载设计算法35310.6工程应用中的要点355小结355参考文献356第三篇航空发动机健康管理技术1章融合诊断11.1发动机故障的融合诊断35911.1.1多层多域融合诊断的思路35911.1.2融合诊断域36111.2特征层融合36211.2.1气路故障模式及其特征36311.2.2振动故障模式及其特征36311..部件级的典型故障原因及融合特征36411.3模式层融合36711.3.1基于小偏差法的气路故障判据36711.3.2典型振动故障模式的判据37111.3.3典型融合故障系数矩阵37311.3.4故障的权重系数矩阵37411.3.5发动机故障融合模型37611.4决策层融合37811.4.1融合识别思路37811.4.2融合数据处理37811.4.3相似程度决策38011.4.4距离指标决策38011.5工程应用中的要点381小结381参考文献3822章发动机整机振动预测12.1整机振动趋势预测的框架38312.2趋势模型建立与识别38512.2.1平稳波动模型38512.2.2周期摆动模型38512..线发展模型38712.2.4阶跃突起模型3881.基于趋势模型的故障预测3891..1线发展预测模型3891..2双源拍振预测模型3901..振幅突变预测模型39112.4预测案例分析39212.4.1历史数据情况39312.4.2垂直测点预测结果39412.4.3水平测点预测结果39512.4.4误差分析39612.5工程应用中的要点397小结397参考文献3973章发动机健康状态评价13.1发动机健康状态识别的框架39913.1.1健康状态识别39913.1.2评价指标40313.2基于数理统计的识别方法40413.2.1贝叶斯诊断理论40413.2.2健康状态的贝叶斯分类问题表述40513..贝叶斯网络和朴素贝叶斯40713.2.4朴素贝叶斯分类器的错误率41013.2.5发动机健康状态模式识别的结果解释41113.3发动机健康等级综合评价41213.3.1发动机健康状态等级的划分41213.3.2影响发动机健康等级的主要因素41413.3.3发动机健康等级的综合评价原理41413.3.4发动机健康等级的确定41913.3.5发动机健康等级评估实例42013.4工程应用中的要点421小结421参考文献422
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