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Mechanical Dispatch Reliability Prediction for Civil Aircraft Considering Operational Parameters

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Computer Modeling in Engineering & Sciences 2023年第3期134卷 1925-1942页

作者： yunwen feng Zhicen Song Cheng Lu School of Aeronautics Northwestern Polytechnical UniversityXi’an710072China Department of Aeronautics and Astronautics Fudan UniversityShanghai200433China

To effectively predict the mechanical dispatch reliability(MDR),the artificial neural networks method combined with aircraft operation health status parameters is proposed,which introduces the real civil aircraft operation data for verification,to improve the modeling precision and computing *** relational analysis can identify the degree of correlation between aircraft system health status(such as the unscheduled maintenance event,unit report event,and services number)and dispatch release and screen out themost closely related systems to determine the set of input parameters required for the prediction *** artificial neural network using radial basis function(RBF)as a kernel function,has the best applicability in the prediction of multidimensional,small sample *** status parameters of related systems are used as the input to predict the changing trend ofMDR,under the artificial neural network modeling *** case study collects real operation data for a certain civil aircraft over the past five years to validate the performance of the model which meets the requirements of the *** results show that the prediction quadratic error Ep of the model reaches 6.9×10−*** is to say,in the existing operating environment,the prediction of the number of delay&cancel events per month can be less than *** accuracy of RBF ANN,BP ANN and GA-BP ANN are compared further,and the results show that RBF ANN has better adaptability to such multidimensional small sample *** efforts of this paper provide a highly efficientmethod for theMDR prediction through aircraft system health state parameters,which is a promising model to enhance the prediction and controllability of the dispatch release,providing support for the construction of the civil aircraft operation system.

关键词： Mechanical dispatch reliability GRA-RBF civil aircraft artificial neural network

Fusion Fault Diagnosis Approach to Rolling Bearing with Vibrational and Acoustic Emission Signals

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Computer Modeling in Engineering & Sciences 2021年第11期129卷 1013-1027页

作者： Junyu Chen yunwen feng Cheng Lu Chengwei Fei School of Aeronautics Northwestern Polytechnical UniversityXi’an710072China Department of Aeronautics and Astronautics Fudan UniversityShanghai200433China

As the key component in aeroengine rotor systems,the health status of rolling bearings directly influences the reliability and safety of aeroengine rotor *** order to monitor rolling bearing conditions,a fusion fault diagnosis method,namely empirical mode decomposition(EMD)-Mahalanobis distance(E2MD)and improved wavelet threshold(IWT)(E2MD-IWT)for vibrational signals and acoustic emission(AE)signals is developed to improve the diagnostic accuracy of rolling *** IWT method is proposed with a hard wavelet threshold and a soft wavelet ***,it is shown to be effective through numerical *** is utilized to process the original AE signals for rolling bearings so as to generate a set of components called intrinsic modes functions(IMFs).The Mahalanobis distance(MD)approach is introduced in order to determine the smallest MD between the original AE signal and IMF ***,the IWT approach is employed to select the IMF components with the largest *** is demonstrated that the proposed E2MD-IWT method for vibrational and AE signals can improve rolling bearing fault diagnosis,beyond its ability to effectively eliminate noise *** study offers a promising approach to fault diagnosis for rolling bearings in aeroengines with regard to vibration signals and AE signals.

关键词： Empirical mode decomposition mahalanobis distance improved wavelet threshold rolling bearings

Novel Kriging-Based Decomposed-Coordinated Approach for Estimating the Clearance Reliability of Assembled Structures

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Computer Modeling in Engineering & Sciences 2021年第11期129卷 1029-1049页

作者： Da Teng yunwen feng Cheng Lu Chengwei Fei Jiaqi Liu Xiaofeng Xue School of Aeronautics Northwestern Polytechnical UniversityXi’an710072China Department of Aeronautics and Astronautics Fudan UniversityShanghai200433China

Turbine blisks are assembled using blades,disks and *** can endure complex loads at a high temperature,high pressure and high *** safe operation of assembled structures depends on the reliability of each *** Carlo(MC)simulation is commonly used to analyze structural reliability,but this method needs to run thousands of *** order to assess the clearance reliability of assembled structures in an efficient and precise manner,the novel Kriging-based decomposed-coordinated(DC)(DCNK)approach is proposed by integrating the DC strategy,the Kriging model and the importance sampling-based Markov chain(MCIS)*** this method,the DC strategy is used to decompose a multi-objective problem into many single-objective *** relationships between these many single-objectives and the overall objective are then *** Kriging model is applied to establish the limit state functions of the single-objectives and multi-objective problems,while the MCIS method is used to assess the structural assembled clearance ***,a highly nonlinear complex compound function is first utilized to verify the DCNK model from a mathematical ***,the reliability of an aeroengine high-pressure turbine(HPT)blade-tip radial running clearance(BTRRC)is analyzed to validate the DCNK approach by considering thermo-structural *** analytical results show that the reliability is 0.9976 when the allowance value of the BTTRC is 1.7650×10^(−3)*** with different methodologies(including direct simulation,the classical Kriging model,and the weighted response surface method(WRSM)),the proposed method holds obvious advantages in computing time and precision,as well as simulation efficiency and *** efforts of this paper provide a useful approach to analyzing assembled clearance reliability and contribute to the development of structural reliability theory.

关键词： Kriging-based decomposed-coordinated approach assembled clearance reliability assessment importance

基于协同智能移动Kriging的襟翼偏角可靠性分析

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西北工业大学学报 2023年第2期41卷 253-263页

作者：刘磊腾达冯蕴雯航空工业第一飞机设计研究院陕西西安710089 西北工业大学航空学院陕西西安710072 西北工业大学可靠性与运行支持工程研究所陕西西安710072

为了有效开展民机襟翼偏角可靠性监测,结合快速存取记录器(quick access recorder, QAR)数据,基于Kriging模型,引入分解协调策略、平衡器优化(equilibrium optimizer, EO)算法和移动最小二乘(moving least square, MLS),提出了一种基于... 详细信息

为了有效开展民机襟翼偏角可靠性监测,结合快速存取记录器(quick access recorder, QAR)数据,基于Kriging模型,引入分解协调策略、平衡器优化(equilibrium optimizer, EO)算法和移动最小二乘(moving least square, MLS),提出了一种基于协同智能移动Kriging(collaborative intelligent moving Kriging, CIMK)方法。其中,分解协调策略用于处理襟翼左右偏角之间的关系,MLS用于选取有效建模样本并实现Kriging模型待定系数求解,EO算法用于确定MLS最优的紧支撑域半径。针对襟翼左右不对称进行故障原因分析,明确QAR数据中影响襟翼偏角的主要特征参数;结合相关影响参数的QAR数据,运用CIMK实现民机襟翼偏角模型(极限状态函数)的构建;基于构建的CIMK模型,通过Monte Carlo抽样方法进行民机襟翼偏角可靠性及影响性分析;以某型国产民机襟翼偏角为例,对所提出的方法进行可行性分析。研究结果表明:当襟翼偏角为告警许用值3°时,可靠度为0.450 2,影响襟翼偏角的因素重要程度依次为马赫数、左攻角、右攻角等。与RSM、Kriging、SVM和BP-ANN方法对比发现:在建模特性方面,所提方法平均绝对误差精度相对提高了53.02%,51.43%,49.03%和44.04%,平均相对误差精度相对提高了68.36%,66.76%,64.41%和62.64%;建模效率相对于Kriging、SVM和BP-ANN分别提高了50.62%,26.35%和43.01%;在仿真性能方面,当仿真次数为103次时,分析精度分别提高了8.82%,7.25%,6.22%和3.98%。

关键词：民机襟翼偏角可靠性分析基于协同智能移动Kriging方法 QAR

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全局最优导向模糊布谷鸟搜索算法及应用

北京航空航天大学学报 2016年第1期42卷 94-100页

作者：秦强冯蕴雯薛小锋西北工业大学航空学院西安710072

针对标准布谷鸟搜索算法探索能力强而开发能力较弱、收敛速度慢及计算精度较差等问题,提出了具有全局最优导向的模糊布谷鸟搜索算法。在鸟窝更新公式中引入全局最优导向策略,在产生新的鸟窝位置时利用到当前最优鸟窝位置信息,以保持鸟... 详细信息

针对标准布谷鸟搜索算法探索能力强而开发能力较弱、收敛速度慢及计算精度较差等问题,提出了具有全局最优导向的模糊布谷鸟搜索算法。在鸟窝更新公式中引入全局最优导向策略,在产生新的鸟窝位置时利用到当前最优鸟窝位置信息,以保持鸟窝的多样性并提高算法的开发能力。另外,采用模糊逻辑规则对布谷鸟算法中的搜索步长和外来鸟蛋被发现概率这2个重要参数进行自适应调整,以提高算法的全局收敛性能和求解精度。通过2个经典结构可靠性分析极限状态方程测试该算法的性能,并将其应用于某飞机舱门锁定机构可靠性分析中。实验结果表明,与粒子群算法、标准布谷鸟搜索算法和改进布谷鸟搜索算法相比,所提出的全局最优导向模糊布谷鸟搜索算法在进行可靠性分析中,能够有效地提高解的精度并增加收敛速度,寻优效果更优。

关键词：布谷鸟搜索算法模糊逻辑全局最优导向可靠性分析飞机舱门

压电智能结构振动的一致性PID(CPID)控制

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振动与冲击 2017年第22期36卷 192-198页

作者：白亮冯蕴雯薛小锋西北工业大学航空学院西安710072

将一致性控制方法和PID控制方法的基本思想相结合,提出了一种适用于压电智能结构振动控制的一致性PID(Consensus-PID,CPID)控制方法。该方法将系统输出偏差作为PID控制器的输入,PID控制器的输出及其在采样周期内的变化量作为一致性控制... 详细信息

将一致性控制方法和PID控制方法的基本思想相结合,提出了一种适用于压电智能结构振动控制的一致性PID(Consensus-PID,CPID)控制方法。该方法将系统输出偏差作为PID控制器的输入,PID控制器的输出及其在采样周期内的变化量作为一致性控制器的输入,致动器的输入电压为一致性控制器的输出。推导压电智能结构振动控制方程,以两边简支的压电智能梁为数值算例,建立动力学有限元模型,数值结果表明CPID控制方法能够有效控制压电智能结构的振动,当某些传感器失效时,对比集中式PID控制,系统在CPID控制下仍然能保持较好的控制效果。

关键词：一致性控制 PID控制压电智能结构振动控制

基于随机有限元法的平面多裂纹结构可靠性研究

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西北工业大学学报 2012年第4期30卷 508-512页

作者：薛小锋冯蕴雯冯元生西北工业大学航空学院陕西西安710072

在考虑材料参数、裂纹长度、外载分散性的前提下,文章首先用一般六节点单元和六节点奇异等参单元建立了平面裂纹的有限元模型,用Taylor展开随机有限元方法分析了平面裂纹应力强度因子分散性。在考虑多裂纹结构的断裂韧性和应力强度因子... 详细信息

在考虑材料参数、裂纹长度、外载分散性的前提下,文章首先用一般六节点单元和六节点奇异等参单元建立了平面裂纹的有限元模型,用Taylor展开随机有限元方法分析了平面裂纹应力强度因子分散性。在考虑多裂纹结构的断裂韧性和应力强度因子服从对数正态分布的基础上,结合可靠性分析中的应力强度干涉模型和二阶窄边界理论,建立了多裂纹结构的裂纹失稳扩展可靠性模型。当结构处于平面应变状态时,极限应力强度因子可以直接采用材料断裂韧性,当结构的厚度不能满足平面应变状态要求时,必须将材料平面应变断裂韧性转换为能适用的极限应力强度因子;对于各裂纹的应力强度因子及其分散性,可以通过随机有限元方法计算得到。

关键词：多裂纹可靠性模型应力强度因子随机有限元

多点多锁复杂系统可靠性设计、分析及试验评估

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西北工业大学学报 2007年第1期25卷 42-45页

作者：冯蕴雯薛小锋冯元生西北工业大学飞机工程系陕西西安710072

通过对舰载机机翼折叠机构分析,简明地提出了多点多锁连接的可靠性设计特性,通过研究航天器可分离整流罩,提出了高可靠性产品多锁装置的试验可靠性评估方法及可靠性分析方法,又以某型运输机货舱大门多锁系统自发打开故障为例,指出了这... 详细信息

通过对舰载机机翼折叠机构分析,简明地提出了多点多锁连接的可靠性设计特性,通过研究航天器可分离整流罩,提出了高可靠性产品多锁装置的试验可靠性评估方法及可靠性分析方法,又以某型运输机货舱大门多锁系统自发打开故障为例,指出了这种复杂锁系统可靠性设计上需加以充分注意的问题及关键点。

关键词：多点多锁复杂系统可靠性设计、分析试验可靠性评估

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老龄飞机机群与单机结构剩余寿命分析方法

西北工业大学学报 2006年第2期24卷 237-240页

作者：冯蕴雯薛小锋冯元生西北工业大学飞行器设计研究所陕西西安710072

针对老龄飞机机群数日益增多而引起的如何合理使用老龄飞机的问题,提出了机群单机剩余寿命的新概念及其相应算法。提出了紧迫机小机群的概念,指出由于单机剩余寿命本身的分散性很小,因此应用这个概念是很有利的。结合所提紧迫机单机剩... 详细信息

针对老龄飞机机群数日益增多而引起的如何合理使用老龄飞机的问题,提出了机群单机剩余寿命的新概念及其相应算法。提出了紧迫机小机群的概念,指出由于单机剩余寿命本身的分散性很小,因此应用这个概念是很有利的。结合所提紧迫机单机剩余寿命的紧迫程度,提出了相应的措施与方法。文中还提出对于老龄飞机必须加强健康监控。

关键词：老龄飞机剩余寿命紧迫机结构监控