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第1章 绪论1

1.1基本概念1

1.1.1预测与健康管理1

1.1.2发动机故障分类2

1.1.3战术技术指标3

1.1.4指标间关系3

1.2航空发动机PHM研究内容5

1.2.1军用涡扇发动机简介5

1.2.2航空发动机典型故障6

1.2.3航空发动机PHM设计指导思想9

1.2.4航空发动机PHM研究体系与方法10

1.3航空发动机PHM技术现状27

1.3.1航空发动机PHM技术背景27

1.3.2国内外研究现状31

1.3.3航空发动机PHM技术挑战34

1.4本书章节安排37

参考文献38

第2章 总体设计考虑42

2.1用户要求分析42

2.1.1航空发动机健康管理用户42

2.1.2航空发动机健康管理系统设计流程43

2.1.3用户要求与战术技术指标44

2.1.4诊断指标体系46

2.1.5预测指标体系49

2.2设计方法52

2.2.1基于可靠性分析的设计方法52

2.2.2规范化设计方法53

2.2.3基于功能的设计方法53

2.2.4功能失效和风险分析54

2.2.5系统测试性设计54

2.2.6系统分析和优化55

2.3功能架构57

2.3.1基本原理57

2.3.2发动机机载健康管理59

2.3.3工作状态60

2.3.4计算主体61

2.3.5软件61

2.3.6机载模型62

2.3.7部件寿命使用估计63

2.3.8发动机健康管理系统设计63

2.3.9支持分层设计65

2.4硬件架构65

2.4.1系统架构部件65

2.4.2系统架构特性67

2.4.3系统架构高级概念71

参考文献71

第3章 传感器74

3.1传感器通用要求74

3.2主动控制传感器要求76

3.2.1主动进气道流动和噪声控制77

3.2.2主动风扇和压气机控制78

3.2.3主动燃烧控制79

3.2.4主动涡轮控制80

3.2.5主动喷管控制81

3.3智能控制和健康管理用传感器要求83

3.3.1分布式控制84

3.3.2机载状态监视86

3.3.3技术挑战和传感器需求86

3.4传感技术现状87

3.4.1传感原理87

3.4.2传感器现状88

3.5新型传感技术和发展路线图95

3.5.1新型传感原理96

3.5.2新型传感器98

3.5.3未来传感器发展路线图104

3.6传感器列装前需考虑的问题106

3.6.1性能因素107

3.6.2物理因素107

3.6.3环境因素107

3.6.4安全性和可靠性因素107

3.6.5支持分层设计107

3.6.6经验教训108

3.7传感器选择方法108

参考文献110

第4章 诊断与预测111

4.1诊断111

4.1.1诊断框架112

4.1.2历史数据诊断法115

4.1.3数据驱动法117

4.1.4专家系统法126

4.2预测132

4.2.1故障预测优势132

4.2.2故障预测要求132

4.2.3预测方法132

参考文献136

第5章 技术成熟度、验证与认证139

5.1技术成熟度139

5.1.1概况139

5.1.2概念回顾140

5.1.3特殊需求141

5.1.4缓解方法143

5.1.5健康管理TRL144

5.1.6技术成熟案例145

5.2验证与可靠性147

5.2.1可靠性和有效性要求148

5.2.2设计和开发工作149

5.2.3验证活动159

5.2.4进入服役161

5.2.5保障和成熟162

5.3系统认证与维修资质162

5.3.1耐久性163

5.3.2机械设计165

5.3.3可靠性和长寿命166

5.3.4软件和硬件认证166

5.3.5适航认证166

5.3.6发动机EHM软件认证案例167

5.3.7 HUMS维修资质认证案例171

参考文献174

第6章 专用故障预测技术176

6.1气路PHM技术176

6.1.1气路PHM原理和概况176

6.1.2气路PHM总体架构177

6.1.3实时机载自调整模型183

6.1.4基于模型的气路PHM应用技术190

6.2振动PHM技术192

6.2.1振动PHM功能192

6.2.2振动监视系统设计193

6.2.3振动分析（用于维修）199

6.2.4转子配平202

6.2.5轴承振动监视208

6.2.6责任分工210

6.2.7法规要求211

6.2.8人因212

6.2.9经济性212

6.2.10使用213

6.2.11维修效益213

6.2.12推荐经验214

6.3滑油PHM技术214

6.3.1滑油PHM技术分类215

6.3.2一般要求215

6.3.3滑油系统性能监视217

6.3.4滑油碎屑监视218

6.3.5滑油状态监视236

6.3.6效益237

参考文献238

第7章 专用健康管理技术241

7.1寿命管理241

7.1.1概述242

7.1.2部件分类和控制要求242

7.1.3限寿部件失效原因243

7.1.4发动机寿命预测和使用测量244

7.1.5方法验证250

7.1.6部件寿命使用数据管理251

7.1.7效益253

7.1.8典型寿命监视系统254

7.2地面站258

7.2.1总体考虑259

7.2.2系统功能要求259

7.2.3输入数据261

7.2.4数据库管理系统264

7.2.5输出数据要求265

7.2.6高级功能266

7.2.7用户考虑因素267

7.2.8系统开发考虑因素268

参考文献271

第8章 基于PHM的航空发动机维修保障272

8.1 PHM对航空发动机维修保障模式的影响272

8.1.1 PHM对于航空发动机维修的影响272

8.1.2 PHM对航空发动机保障模式的影响273

8.2航空发动机PHM费效分析274

8.2.1费效分析概念274

8.2.2费效分析考虑因素275

8.2.3输入数据277

8.2.4航空发动机PHM费效分析模型277

8.2.5 A-10 TEMS费效分析案例281

8.3基于PHM的航空发动机维修保障286

8.3.1航空装备故障寿命特点287

8.3.2航空发动机维修策略288

8.3.3基于PHM的航空发动机维修保障策略292

8.4美国空军CBM+支撑技术和典型项目294

8.4.1预测领域294

8.4.2诊断领域295

8.4.3便携式维修助手297

8.4.4交互式电子技术手册298

8.4.5交互式训练领域300

8.4.6数据分析领域300

8.4.7综合信息系统领域302

8.4.8自动识别技术领域303

8.4.9以可靠性为中心的维修工具305

8.4.10联合总资产可视化305

参考文献306

第9章 典型航空发动机PHM系统案例308

9.1 F119发动机PHM系统308

9.1.1机上典型功能308

9.1.2地面支持保障系统310

9.2 EJ200发动机PHM系统310

9.2.1机载系统结构和功能311

9.2.2地面EHM系统结构312

9.3 F135发动机区域PHM系统313

9.3.1机载PHAM典型功能315

9.3.2地面PHM支持保障系统315

9.4典型发动机健康管理系统的特点315

参考文献317

第10章 航空发动机综合监控方法及外场应用318

10.1机载监视告警系统及改进研究318

10.1.1发动机机载告警信号的设计机理319

10.1.2隔离“减小转速”虚警信号321

10.1.3改进发动机振动监视告警323

10.2地面辅助检测诊断技术及设备325

10.2.1发动机及综合调节器检查仪325

10.2.2瓦吉姆轴承振动检查仪328

10.2.3滑油磨粒检测设备及技术329

10.2.4发动机综合监控软件331

10.3航空发动机综合监控体系及标准338

10.3.1综合监控体系338

10.3.2重要参数监控方法和标准339

10.4综合监控效果及典型案例344

10.4.1滑油滤、磁塞和金属屑信号器345

10.4.2滑油磨粒监控346

10.4.3滑油消耗量大348

10.4.4滑油压力异常349

10.4.5振动异常350

10.4.6轴承检查353

10.4.7起动油压差355

参考文献356

第11章 航空发动机PHM初步设计357

11.1 PHM发展策略357

11.1.1突出军事需求牵引357

11.1.2推进、建立技术成熟度综合评估体系358

11.1.3立足三代机发动机发展PHM技术358

11.1.4在发动机全寿命期引入PHM系统359

11.2 PHM需重点关注的因素360

11.2.1总体架构的考虑360

11.2.2功能设置的考虑360

11.3 PHM关键技术361

11.3.1几种典型PHM专用传感器技术361

11.3.2发动机整机振动监视技术361

11.3.3滑油碎屑早期故障监视技术361

11.3.4发动机实时机载自调整模型技术362

11.3.5关键部件早期故障融合检测技术362

11.3.6 FMECA分析技术362

11.3.7技术验证与确认V&V技术362

11.3.8系统集成关键技术363

11.3.9故障预测技术363

11.4航空发动机PHM初步设计364

11.4.1总体构成364

11.4.2机载健康管理系统365

11.4.3地面支持保障系统369

参考文献370

第12章 附录373

12.1 PHM研究机构373

12.1.1学术团体373

12.1.2商业公司374

12.1.3传感器制造商375

12.1.4政府机构376

12.1.5大学376

12.2 PHM相关标准377

12.2.1 SAE标准377

12.2.2 ISO标准379

12.2.3 AIAA标准381

12.2.4 MIMOSA标准381

12.2.5 ANSI标准381

12.2.6 RTCA标准382

12.2.7 ARINC标准382

12.2.8 IEEE标准382

12.3 PHM国际期刊和国际会议383

12.3.1国际期刊383

12.3.2国际会议384

12.4 PHM研究专著385