[发明专利]航空发动机气路部件性能与整机性能映射关系挖掘方法

说明书

本发明涉及航空发动机气路部件维护维修技术领域，具体的说是一种显著提高航空发动机使用及维修效率的航空发动机气路部件性能与整机性能映射关系挖掘方法，通过构建回归模型挖掘航空发动机气路部件性能与整机性能的映射关系，通过向基于CNN‑LSTM构建的多元时间序列回归模型中加入卷积注意力机制，构建了CBA‑LSTM发动机气路部件性能与整机性能多元时间序列回归模型，通过向模型中并入传统线性回归模型，提升了该模型对于输入参数线性变化的敏感性，该模型可基于指印图与气路参数偏差值的航空发动机气路多部件性能评估结果回归预测整机性能指标EGTM，从而为发动机在实际运维中修前整机性能预警。

技术领域：

本发明涉及航空发动机气路部件维护维修技术领域，具体的说是一种能够解决现有航空发动机气路参数偏差值难以直接应用于发动机气路性能评估、显著提高航空发动机使用及维修效率的航空发动机气路部件性能与整机性能映射关系挖掘方法。

背景技术：

航空发动机作为航空飞行器的“心脏”，及时准确的评估其性能以保障飞行安全和制定合理的运维计划是有重要意义的。作为发动机健康管理中最重要的一环，发动机的性能监控与评估现仍依赖于发动机原始设备制造商，这使得各航空公司只能按照厂商制定的规则被动执行发动机运维管理。作为代表发动机气路部件性能状态的特征参数，根据指印图所示，气路参数偏差值不可避免的会受到非部件性能衰退和发动机运行状态的影响，导致数据中含有大量粗大误差与噪声。

发动机整机作为各主单元体以及子零部件的集合，其性能表现实际取决于各组成部件的性能。特别是在发动机进厂维修时的维修工作范围制定时，需要以整机的性能恢复量为目标制定各气路部件的维修工作范围，从而实现基于部件维修的发动机运维管理，但现行的整机性能评估方法主要采用基于整机性能指标自回归的方式实现发动机整机的性能评估，这忽视了部件性能对于整机性能的影响，使得整机的性能评估结果仅能用于发动机修前性能预警，而对发动机实际维修工作没有指导意义。因此，需要研究航空发动机气路部件性能与整机性能的映射关系，从而为实现发动机整机与部件的维修工作范围制定和修后性能评估提供技术支持。

航空发动机运维管理通常以机队为单位进行，同一机队中各台发动机的服役状态受到其性能衰退、寿命件、部件损伤和适航指令服务通告等因素的影响。因此，为了保障飞行任务、确保飞行安全和降低运维成本，需要综合考虑可能会对发动机正常服役造成干扰的因素以便对在役与待维修发动机进行运维规划。除基于寿命件、部件损伤和适航指令服务通告等因素的发动机维修预测因素，发动机的性能衰退评估能够对航空发动机维修工作提供相关支持。

起飞排气温度裕度(Exhaust Gas Temperature Margin,EGTM)作为发动机整机最重要的性能指标，如图1所示，其定义为海平面标准天气条件下，发动机全推力起飞时排气温度(Exhaust Gas Temperature,EGT)与EGT红线值的差值，EGT红线值是由发动机OEM厂商依据气路中燃烧室与涡轮部件制造材料的限制使用温度制定，为一定值。

如图2中所示，典型状态下，新发的性能衰退量几乎可以忽略不计，因而EGTM留有很大的裕度，但在发动机服役过程中，随着发动机整机与各气路部件的协同性能衰退，EGT缓慢上升，EGTM缓慢下降。当EGTM下降至EGTM红线值附近时，此时发动机就需要拆发进厂送修，综合考虑维修成本与修后服役需求制定送修目标，即整机的性能恢复量。实际上，发动机整机的性能衰退是由其气路部件的性能衰退引起，因而维修时也以整机性能恢复量为指标指导各气路部件的维修，即基于送修目标，对发动机气路各部件采用不同工作范围的维修，使得各气路部件性能得到恢复，进而使得整机的EGTM恢复到可接受范围。

可见，在发动机实际维修过程中，发动机整机的性能恢复依赖于其气路部件的性能恢复，即整机性能与部件性能之间存在着某种依赖关系。这也就意味着，发动机的整机的性能实际上是其气路各部件性能基于某种映射关系下的集合。若能基于发动机气路多部件性能评估结果挖掘出发动机气路各部件性能与整机的性能映射关系，则会对发动机在实际运维中的修前整机性能预警，修中气路部件工作范围制定与修后整机性能评估有极大裨益。