基于小波-Hilbert的涡喷发动机静电监测技术研究

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1、学术论文基于小波一Hilbert的涡喷发动机静电监测技术研究术ResearchonElectrostaticMonitoringTechnologyofTurbojetEngineBasedonWavelet-Hilbert南京航空航天大学民航学院北京航空工程技术研究中心【摘要】在某型涡喷发动机试车过程中首次开展了气路静电监测试验，获取了若干试车阶段静电信号。选用第102阶段(发动机处于健康状态)监测的静电信号进行时域特征分析，获取了发动机处于启动、巡航、停车3个典型工况下时域幅值以及活动率水平、正负事件率特征参数的变化情况，分析表明静电信号会随发动机工况变化而变化。

2、为了进一步揭示静电信号特征，采用小波一Hilbert变换方法处理了第102阶段的静电信号，获取了其能量值、能量分布以及功率谱的特征。为了验证分析方法的有效性，也对第174阶段(该阶段发动机存在积碳故障)的静电信号进行了对比分析。关键词：涡喷发动机状态监测小波一Hilbert静电监测IABSTRACTlWehavemadethefirstgaspathelectrostaticmonitoringexperimentandgotsomecom-missioningphaseelectrostaticsignalsinsometypeoftheturbojetcommis

3、sioningprocessinthispaper-Itselectsthe102stage(engineinahealthystate)electrostaticmonitor-ingsignaltoanalyzefeaturesintimedomain，obtainingthechangeofthecharacteristicparameterssuchastimedomainamplitude，activitylevel，positiveandnegativeeventrateinthreetypicalworkingconditions．Theresultof

4、analysisshowsthattheelectrostaticsignalchangeswiththeengineconditions．Inordertofurtherrevealselectro-staticsignalcharacteristics，thispaperuseswavelet—Hilberttransformationmethodtodealwiththe102stageoftheelectrostaticsignal，gettingitsenergy,energydistributionandpowerspectrumcharacteristi

5、cs．Withthegoaltoverifythevalidityofthemethodofanalysis，wealsoanalyze174stage(thisstageengineexistscarbonfault)electrostaticsignals．Keywords：TurbojetengineConditionmonitoringWavelet-HilbertElectrostaticmonitoring+国家自然科学基金与中国民航联合资助基金重点项目(60939003)资助。74航空制造技术·2014年第12期刘鹏鹏左洪福余有峰王璐璐航空发动机是飞机的

6、核心部分，其健康状况监测一直是发动机健康管理领域的研究重点。航空涡喷发动机的尾气中含有大量的带电颗粒，当气路部件发生故障时，将会产生一些异常的带电颗粒，由于这些带电颗粒是故障的直接产物，所以通过监测带电颗粒特性就可以实现在线监测发动机工作状态。一般使用基于光学原理的方法来测量气体中颗粒物特性，但这些方法无法适应于发动机气路恶劣的工作环境，不能够实现在线监测。英国Smith公司的PowrieHEG和Fisher等在20世纪90年代就开展了航空涡喷发动机尾气静电监测技术研究并获取了大量的研究成果【1’2l，该技术利用基于静电感应原理设计的静电传感器对气路静电荷整体水平进行

7、监测。文献『3-61简单介绍了静电监测技术应用于F一35战斗机时的实施和集成情况。LapiniGL等使用一台重度污染的发动机，借助尾气静电监测系统实现了对气路部件的故障监测与预警”J。文献[8]研究了将该技术应用于工业燃气涡轮机上及静电传感器的安装问题，以及不同安装位置的信号特征等。文振华等睁Ⅷ对尾气静电监测技术原理展开研究，用有限元方法对气路静电传感器感应特性进行仿真研究，并初步研究了信号特征提取方法，最后在尾气静电监测模拟环境中进行了传感器可行性验证试验。李耀华等开展了基于静电感应原理的航空涡轴发动机监测技术研究，完成了对某型涡轴发动机尾气静电监