[发明专利]飞行试验中动力装置附件系统振动监测参数实时计算方法

说明书

本发明涉及飞行试验中动力装置附件系统振动监测参数实时计算方法，动力装置附件系统振动监测技术需要实时采集附件系统振动信号及发动机转速信号输入至嵌入式机载采集/处理设备，在设备中加载动力装置附件系统振动总量/分量实时计算程序，实时解算附件系统振动总量及分量值，将计算结果输出至机载遥测系统，用于地面安全监测。本发明主要优点为：1)在算法中融入宽频噪声滤除功能，在飞行试验等机载测试环境下保障计算结果可靠性；2)在时频分析后引入误差修正，保证足够时间分辨率的同时提高计算精度，兼顾振动监测量的瞬态响应与计算精度；3)可适应不同平台的机载采集/处理硬件设备，通用性强，扩展性强。

技术领域

本发明属于航空动力装置振动信号实时监测技术。

背景技术

航空动力装置振动监视技术是指在飞行试验中通过实时采集动力装置典型部位振动信号，并实时解算与易发故障相关度高的振动特征参数，如振动总量值及关键部件振动分量值等。通过监测此类振动特征量值，并在其出现异常时给出告警信息来防止故障恶化，保障飞行安全。

航空动力装置振动监视技术属于发动机状态监视与故障诊断技术的一个分支，20世纪80年，为支持发动机视情维修概念，美国等航空发达国家开始发展发动机振动监视技术，军机方面，在F404，TF34，АЛ-31Ф等型号上都先后装备了此类系统，民机方面，CF34-10A与CFM56-7B等发动机都配备了振动监测组件。如今几乎所有新研航空发动机都装备成熟可靠的振动监视系统。然而，由于航空发动机总体技术发展落后，国内对于动力装置振动监视技术的自主研发还不成熟。

发动机附件与飞机附件是飞行器中最重要的传动系统之一，是连接动力装置与各附件设备，并实现功率传递的桥梁。然而，在实际飞行应用中部分型号发动机附件与飞机附件等齿轮传动系统一直是故障高发件，更换频率较高，有引入振动安全监测的迫切需求。动力装置附件系统为齿轮传动机构，振源多为齿轮啮合频率，因此振动频率高、且频率随转速变化块，在振动特征参数实时提取过程中需要更高的时间分辨率，若简单地利用现有时频分析技术将会明显降低计算精度。此外，长期试飞振动数据处理经验表明机载测试信号中常夹杂有宽频噪声信号，若不采取有效的滤除措施将使计算结果受到严重干扰。

发明内容

本发明的目的是：

提出一种可用于飞行试验中动力装置附件系统振动监测的振动总量/分量实时计算方法，利用该算法结合必要的硬件设备实现了飞行中发动机附件与飞机附件的振动特征量实时解算与安全监测。本发明针对动力装置附件系统振动特性及机载测试环境提出一种振动总量与分量实时计算方法，能够应用于飞行试验中动力装置附件系统振动监测。

本发明的技术方案是：

动力装置附件系统振动监测技术需要实时采集附件系统振动信号及发动机转速信号输入至嵌入式机载采集/处理设备，在设备中加载动力装置附件系统振动总量/分量实时计算程序，实时解算附件系统振动总量及分量值，将计算结果输出至机载遥测系统，用于地面安全监测，系统工作原理见图1。

本发明专利内容为飞行试验中航空发动机附件系统振动总量/分量实时计算方法，算法流程见图2，主要步骤为：

1)转速实时计算及振动数据添加校限；算法每隔固定时间段Δt计算发动机转速N₂，设转速相对误差为E_n，并将振动数据添加校限，由振动传感器输出的电压值转换为振动物理量a(n)；

2)振动分量频带计算；根据转速N₂计算所关心振动分量所处频带范围如下式，其中C_n为发动机转速与所关系振动分量间的频率转换系数，Δf为短时傅立叶变换频率分辨率；