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航空发动机快变信号分析及故障诊断系统

航空发动机快变信号分析及故障诊断系统

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作者: 陈雪峰 , 王诗彬 , 曹明

出版社: 科学出版社

出版时间: 2022-12

版次: 1

ISBN: 9787030743831

定价: 160.00

装帧: 精装

开本: 16开

纸张: 胶版纸

页数: 312页

字数: 402.000千字

分类: 工程技术

本书系统阐述了航空发动机振动监测与故障诊断的需求、航空发动机快变信号的定义、匹配时频分析理论与核心方法，以及航空发动机健康管理系统设计与故障诊断工程应用。全书共7章：第1章为绪论；第2章为航空发动机快变信号与匹配时频分析；第3章为匹配解调变换及动静摩碰故障诊断应用；第4章为匹配同步压缩变换及振动突跳故障诊断应用；第5章为统计同步压缩变换及故障溯源应用；第6章为脊感知加权稀疏时频及中介轴承故障诊断应用；第7章为航空发动机故障诊断系统设计。目录

涡轮机械与推进系统出版项目序

“两机”专项：航空发动机技术出版工程序

前言

第1章　绪论

1.1　航空发动机健康管理概述　002

1.2　航空发动机健康管理标准与规范　005

1.2.1　SAE E-32标准规范　006

1.2.2　SAE HM-1标准规范　015

1.3　航空发动机振动故障诊断技术研究现状　023

1.3.1　航空发动机振动信号特点与故障诊断难点　023

1.3.2　时频分析理论及故障诊断应用研究现状　024

1.3.3　振动故障诊断中时频分析面临的问题　030

参考文献　032

第2章　航空发动机快变信号与匹配时频分析

2.1　航空发动机快变信号定义　040

2.1.1　非平稳信号　040

2.1.2　瞬时物理量　041

2.1.3　快变信号定义　042

2.2　时频分析方法　043

2.2.1　线性时频变换　044

2.2.2　时频重排方法　049

2.2.3　稀疏时频表示方法　053

2.3　匹配时频分析基本原理　055

2.3.1　逐步匹配迭代解调　056

2.3.2　调频匹配同步重排　057

2.3.3　带宽统计模式分离　058

2.3.4　脊线匹配稀疏增强　060

参考文献　061

第3章　匹配解调变换及动静摩碰故障诊断应用

3.1　匹配解调变换原理　066

3.2　多分量信号的匹配解调变换　072

3.3　匹配解调变换性能分析　075

3.3.1　瞬时频率估计误差定量分析　075

3.3.2　收敛条件与讨论　085

3.4　试验研究与航空发动机动静摩碰故障诊断实例　085

3.4.1　数值仿真试验　085

3.4.2　动静摩碰故障模拟试验　096

3.4.3　航空发动机动静摩碰故障诊断应用案例　099

3.5　本章小结　103

参考文献　104

第4章　匹配同步压缩变换及振动突跳故障诊断应用

4.1　匹配同步压缩变换原理　108

4.1.1　小波变换回顾　108

4.1.2　传统时频重排方法回顾　109

4.1.3　同步压缩变换回顾　111

4.1.4　匹配同步压缩变换　113

4.1.5　匹配同步压缩变换性质　121

4.2　匹配同步压缩变换性能分析　122

4.2.1　快变信号建模　123

4.2.2　匹配同步压缩变换快变信号性能分析　124

4.2.3　匹配同步压缩变换性质证明　125

4.3　算法实现　142

4.3.1　匹配同步压缩变换的离散形式　142

4.3.2　匹配同步压缩逆变换重构　146

4.4　试验研究与航空发动机振动突跳故障诊断实例　147

4.4.1　航空发动机振动性能试验　147

4.4.2　航空发动机振动突跳故障诊断应用　155

4.5　本章小结　162

参考文献　162

第5章　统计同步压缩变换及故障溯源应用

5.1　瞬时频带和瞬时频宽　166

5.1.1　瞬时频带和瞬时频带中心　166

5.1.2　瞬时频宽　172

5.2　统计降噪方法　174

5.2.1　基于瞬时频宽的阈值降噪　175

5.2.2　基于脊线搜索的偏差修正　177

5.3　算法实现　181

5.3.1　统计同步压缩变换的离散形式　181

5.3.2　脊线搜索算法　185

5.4　试验研究与航空发动机振动故障溯源实例　188

5.4.1　数值仿真试验　188

5.4.2　航空发动机振动故障溯源应用　195

5.5　本章小结　213

参考文献　214

第6章　脊感知加权稀疏时频及中介轴承故障诊断应用

6.1　脊感知加权稀疏时频表示方法　217

6.1.1　脊感知加权稀疏时频增强原理　217

6.1.2　脊感知加权稀疏时频模型　218

6.2　非线性压缩变换原理　220

6.2.1　非线性压缩变换简介　220

6.2.2　非线性压缩变换性能分析　223

6.2.3　非线性压缩变换的降噪策略　232

6.3　脊感知加权稀疏时频模型求解及分析　234

6.3.1　脊感知加权稀疏时频模型求解算法及分析　234

6.3.2　加速求解原理与分析　236

6.4　试验研究与航空发动机中介轴承故障诊断实例　239

6.4.1　数值仿真试验　239

6.4.2　航空发动机中介轴承故障模拟试验　248

6.4.3　航空发动机中介轴承故障诊断应用　254

6.5　本章小结　261

参考文献　262

第7章　航空发动机故障诊断系统设计

7.1　已服役航空发动机健康管理系统简介　263

7.1.1　航空发动机健康管理系统工作流程简介　263

7.1.2　主要航空发动机OEM开发的EHM系统简介　266

7.1.3　航空公司、维修厂家开发的EHM系统简介　271

7.2　民用航空发动机健康管理系统发展历程　273

7.3　民用航空发动机故障诊断系统设计　276

7.3.1　民用航空发动机故障诊断系统开发总流程　276

7.3.2　发动机健康管理系统需求分析　277

7.3.3　民用航空发动机健康管理系统方案设计　286

7.3.4　民用航空发动机健康管理系统详细设计　293

7.3.5　民用航空发动机健康管理系统性能验证　298

7.4　航空发动机机械故障诊断的重大挑战　302

7.4.1　典型航空发动机机械故障诊断与预测　303

7.4.2　先进航空发动机构型及先进制备工艺零部件的机械故障诊断与预测　306

7.4.3　滑油系统的故障诊断与预测及融合诊断　309

参考文献　310
内容简介:
本书系统阐述了航空发动机振动监测与故障诊断的需求、航空发动机快变信号的定义、匹配时频分析理论与核心方法，以及航空发动机健康管理系统设计与故障诊断工程应用。全书共7章：第1章为绪论；第2章为航空发动机快变信号与匹配时频分析；第3章为匹配解调变换及动静摩碰故障诊断应用；第4章为匹配同步压缩变换及振动突跳故障诊断应用；第5章为统计同步压缩变换及故障溯源应用；第6章为脊感知加权稀疏时频及中介轴承故障诊断应用；第7章为航空发动机故障诊断系统设计。
目录:
目录

涡轮机械与推进系统出版项目序

“两机”专项：航空发动机技术出版工程序

前言

第1章　绪论

1.1　航空发动机健康管理概述　002

1.2　航空发动机健康管理标准与规范　005

1.2.1　SAE E-32标准规范　006

1.2.2　SAE HM-1标准规范　015

1.3　航空发动机振动故障诊断技术研究现状　023

1.3.1　航空发动机振动信号特点与故障诊断难点　023

1.3.2　时频分析理论及故障诊断应用研究现状　024

1.3.3　振动故障诊断中时频分析面临的问题　030

参考文献　032

第2章　航空发动机快变信号与匹配时频分析

2.1　航空发动机快变信号定义　040

2.1.1　非平稳信号　040

2.1.2　瞬时物理量　041

2.1.3　快变信号定义　042

2.2　时频分析方法　043

2.2.1　线性时频变换　044

2.2.2　时频重排方法　049

2.2.3　稀疏时频表示方法　053

2.3　匹配时频分析基本原理　055

2.3.1　逐步匹配迭代解调　056

2.3.2　调频匹配同步重排　057

2.3.3　带宽统计模式分离　058

2.3.4　脊线匹配稀疏增强　060

参考文献　061

第3章　匹配解调变换及动静摩碰故障诊断应用

3.1　匹配解调变换原理　066

3.2　多分量信号的匹配解调变换　072

3.3　匹配解调变换性能分析　075

3.3.1　瞬时频率估计误差定量分析　075

3.3.2　收敛条件与讨论　085

3.4　试验研究与航空发动机动静摩碰故障诊断实例　085

3.4.1　数值仿真试验　085

3.4.2　动静摩碰故障模拟试验　096

3.4.3　航空发动机动静摩碰故障诊断应用案例　099

3.5　本章小结　103

参考文献　104

第4章　匹配同步压缩变换及振动突跳故障诊断应用

4.1　匹配同步压缩变换原理　108

4.1.1　小波变换回顾　108

4.1.2　传统时频重排方法回顾　109

4.1.3　同步压缩变换回顾　111

4.1.4　匹配同步压缩变换　113

4.1.5　匹配同步压缩变换性质　121

4.2　匹配同步压缩变换性能分析　122

4.2.1　快变信号建模　123

4.2.2　匹配同步压缩变换快变信号性能分析　124

4.2.3　匹配同步压缩变换性质证明　125

4.3　算法实现　142

4.3.1　匹配同步压缩变换的离散形式　142

4.3.2　匹配同步压缩逆变换重构　146

4.4　试验研究与航空发动机振动突跳故障诊断实例　147

4.4.1　航空发动机振动性能试验　147

4.4.2　航空发动机振动突跳故障诊断应用　155

4.5　本章小结　162

参考文献　162

第5章　统计同步压缩变换及故障溯源应用

5.1　瞬时频带和瞬时频宽　166

5.1.1　瞬时频带和瞬时频带中心　166

5.1.2　瞬时频宽　172

5.2　统计降噪方法　174

5.2.1　基于瞬时频宽的阈值降噪　175

5.2.2　基于脊线搜索的偏差修正　177

5.3　算法实现　181

5.3.1　统计同步压缩变换的离散形式　181

5.3.2　脊线搜索算法　185

5.4　试验研究与航空发动机振动故障溯源实例　188

5.4.1　数值仿真试验　188

5.4.2　航空发动机振动故障溯源应用　195

5.5　本章小结　213

参考文献　214

第6章　脊感知加权稀疏时频及中介轴承故障诊断应用

6.1　脊感知加权稀疏时频表示方法　217

6.1.1　脊感知加权稀疏时频增强原理　217

6.1.2　脊感知加权稀疏时频模型　218

6.2　非线性压缩变换原理　220

6.2.1　非线性压缩变换简介　220

6.2.2　非线性压缩变换性能分析　223

6.2.3　非线性压缩变换的降噪策略　232

6.3　脊感知加权稀疏时频模型求解及分析　234

6.3.1　脊感知加权稀疏时频模型求解算法及分析　234

6.3.2　加速求解原理与分析　236

6.4　试验研究与航空发动机中介轴承故障诊断实例　239

6.4.1　数值仿真试验　239

6.4.2　航空发动机中介轴承故障模拟试验　248

6.4.3　航空发动机中介轴承故障诊断应用　254

6.5　本章小结　261

参考文献　262

第7章　航空发动机故障诊断系统设计

7.1　已服役航空发动机健康管理系统简介　263

7.1.1　航空发动机健康管理系统工作流程简介　263

7.1.2　主要航空发动机OEM开发的EHM系统简介　266

7.1.3　航空公司、维修厂家开发的EHM系统简介　271

7.2　民用航空发动机健康管理系统发展历程　273

7.3　民用航空发动机故障诊断系统设计　276

7.3.1　民用航空发动机故障诊断系统开发总流程　276

7.3.2　发动机健康管理系统需求分析　277

7.3.3　民用航空发动机健康管理系统方案设计　286

7.3.4　民用航空发动机健康管理系统详细设计　293

7.3.5　民用航空发动机健康管理系统性能验证　298

7.4　航空发动机机械故障诊断的重大挑战　302

7.4.1　典型航空发动机机械故障诊断与预测　303

7.4.2　先进航空发动机构型及先进制备工艺零部件的机械故障诊断与预测　306

7.4.3　滑油系统的故障诊断与预测及融合诊断　309

参考文献　310

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