[发明专利]基于多层感知机的航空发动机压气机盘温度预测方法

说明书

本发明的基于多层感知机的航空发动机压气机盘温度预测方法，包括发动机压气机盘性能设计数据，对有限元模型进行多工况计算，形成样本空间数据，所述样本空间数据进行无效值剔除或归一化处理；划分样本空间数据为训练集和测试集，样本空间数据中第一比例的数据作为训练集，第二比例的数据作为测试集；所述第一比例的值大于第二比例的值；根据所述训练集的数据建立模型，并网格搜索优化所建立模型的参数；将测试集的数据输入模型中，得到测试集对应的压气机盘温度预测结果，并与传统有限元方法迭代计算出的真实盘心温度值作对比。其计算精度高，计算速率快，适用性强。

技术领域

本发明属于航空发动机压气机盘温度预测方法的技术领域，尤其涉及一种基于多层感知机的航空发动机压气机盘温度预测方法。

背景技术

航空发动机中，压气机盘是航空发动机的关键转动件，其可靠性关系发动机乃至飞机的安全。发动机在服役过程中，不断起动、停车以及执行各种飞行任务，其压气机盘需承受很高的离心载荷、气动载荷，高压部分还会受热应力影响。对压气机盘进行寿命管理是一项非常重要的工作。压气机盘寿命管理的流程为从健康管理数据库获取发动机某一特定飞行剖面的飞行参数，根据参数计算轮盘关键部位的应力、温度，并根据寿命消耗模型计算寿命损伤，通过对历次飞行的寿命累积，最终获得该压气机轮盘的总寿命消耗。因此，寿命管理的基础之一是根据飞行参数快速计算轮盘关键部位的应力、温度。

在现阶段常用计算轮盘关键部位温度的做法是根据总体参数，并基于常规有限元方法，经过多轮迭代计算获得轮盘总体温度，最后提取关键部位的温度。传统计算温度的方法存在以下缺点：

需要多轮计算迭代，计算量大、耗时长、人工成本高，不满足发动机寿命管理实时性的要求

因此，在工程中亟需建立一种快速预测温度的方法，给发动机压气机盘寿命分析提供有效的数据输入，支撑航空发动机寿命管理的应用。

发明内容

有鉴于此，本发明提供的基于多层感知机的航空发动机压气机盘温度预测方法，建立高精度的压气机盘温度预测的多层感知机模型，实现了对压气机盘关键部位温度的快速预测，且计算效率有数量级的提升，解决现有技术的方法计算成本较高的技术问题。

提供一种基于多层感知机的航空发动机压气机盘温度预测方法，所述方法包括：

根据发动机压气机盘性能设计数据，通过有限元模型进行多工况计算，形成样本空间数据，所述样本空间数据进行无效值剔除或归一化处理；

划分所述样本空间数据为训练集和测试集，将样本空间数据中第一比例的数据作为训练集，第二比例的数据作为测试集；所述第一比例的值大于第二比例的值；

根据所述训练集的数据建立模型，并网格搜索优化所建立模型的参数；

将测试集的数据输入模型中，得到测试集对应的压气机盘温度预测结果，并将温度预测结果与传统有限元方法迭代计算出的真实盘心温度值作对比。

本发明的有益效果：

本发明的方法预测精度高，与有限元计算方法得到的结果几乎吻合。在相同精度下，计算速度由小时级提升为分秒级，大幅度提高了计算效率，节约了时间成本，为后续压气机盘寿命分析提供了有效数据输入，支撑了发动机寿命管理的技术发展。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明的流程示意图；

图2为神经网络模型计算数据的示意图；

图3为温度预测误差分布直方图；

图4为模型输出的结果与测试集中压气机盘心的真实温度值作对比图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。