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飛機液壓系統(tǒng)故障診斷是飛機故障預測與健康管理(Prognostics and Health Management，PHM)領域的難點。隨著液壓系統(tǒng)向高壓化方向發(fā)展，其滲漏、增溫、壓力脈動導致的管道斷裂，以及回油壓力過高等諸多液壓系統(tǒng)的致命故障發(fā)生的概率增加。通過液壓系統(tǒng)試驗臺構成分析及仿真驗證，建立了完善的飛機液壓系統(tǒng)故障模擬試驗臺。制訂液壓系統(tǒng)故障模擬試驗方案，在模擬試驗臺完成試驗。采集正常狀態(tài)、不同工況、預置故障試驗和加速壽命試驗的數(shù)據(jù)，獲得可靠的飛機液壓系統(tǒng)關鍵征兆參數(shù)。通過對比分析不同工況數(shù)據(jù)的時頻特征，確定均方根可用于時域故障特征分析，小波包能量譜可用于頻域故障特征分析。利用時頻故障特征，通過正常及預置故障試驗數(shù)據(jù)，驗證了所提出的檢測方法的有效性。

飛機液壓系統(tǒng)是飛機的重要系統(tǒng)之一，其工作能力和運行狀態(tài)將直接影響飛機的安全性和可靠性川。據(jù)統(tǒng)計，飛機的液壓系統(tǒng)故障占機械故障的20%-30%，飛機液壓系統(tǒng)的維修工作量占機械維修工作量的1/32.隨著飛機技術的發(fā)展，液壓系統(tǒng)應用的場合變得越來越復雜，為了減小飛機的體積和質量，迫使液壓系統(tǒng)向高壓化方向發(fā)展，由此增加了液壓系統(tǒng)的滲漏、增溫、壓力脈動導致的管道斷裂，以及回油壓力過高等液壓系統(tǒng)致命故障的發(fā)生概率。一旦發(fā)生這類故障，將造成機毀人亡的事故或重大的經(jīng)濟損失。因此如何對液壓系統(tǒng)工作狀態(tài)進行有效的監(jiān)控及對其健康狀態(tài)進行精確的評估，確保飛機飛行品質，成為目前航空領域的熱點話題。隨著新技術的發(fā)展，液壓系統(tǒng)故障診斷成為一個熱門的研究領域。其使用先進的傳感器收集液壓系統(tǒng)的狀態(tài)信息，然后通過多樣的算法和智能模型來進行故障診斷和監(jiān)測液壓系統(tǒng)的工作狀態(tài)1.其中，數(shù)字孿生是一種新的基于模型的健康監(jiān)測方法，其通過對液壓系統(tǒng)仿真模型注入不同故障，使用機器學習方法確定故障的來源和位置，并通過標記值收集數(shù)據(jù)，以在設計周期早期使用機器學習方法診斷系統(tǒng)故障4-51。Zhou等在AMESim的多學科仿真平臺中開發(fā)了一個高級液壓伺服作動器模型，對6個典型故障進行了仿真，然后將其注入模型中以獲取故障數(shù)據(jù)，并使用BP神經(jīng)網(wǎng)絡進行故障特征參數(shù)訓練。通過與理論故障模式進行比較，實現(xiàn)了對液壓伺服執(zhí)行器的故障診斷。近年來，隨著人工智能的發(fā)展，基于數(shù)據(jù)驅動的液壓系統(tǒng)故障診斷吸引了越來越多的關注7-。黃續(xù)芳等9）提出了一種基于深度置信網(wǎng)絡的航空液壓管路智能故障診斷方法，其建立的分類模型不僅能夠實現(xiàn)對航空液壓管路狀態(tài)的準確分類，而且對管路單一故障和多故障并發(fā)情況也能做到精準識別。有研究者分析了高速飛機泵的故障機理，并提出了基于分層聚類算法【10、Dempster-Shafer證據(jù)理論11和非線性未知輸入觀測器的故障診斷方法【2】。故障診斷技術不僅能實現(xiàn)液壓系統(tǒng)工作時的狀態(tài)監(jiān)控，而且能實時提供監(jiān)測對象的健康狀態(tài)，自動進行故障診斷與隔離，幫助維修人員進行故障診斷，減少地面停機時間，從而提升飛機的飛行效益。由于液壓系統(tǒng)結構復雜，有必要研究不同的故障模式并分析所提取的監(jiān)測信號，以建立液壓系統(tǒng)故障模式與特征參量之間的聯(lián)系。液壓泵作為液壓系統(tǒng)中最重要、最要害的附件，有系統(tǒng)“心臟"之稱（3），故其故障隨時都可能威脅飛機的飛行安全1.有學者研究了飛機液壓泵的典型失效模式（如磨損、疲勞和熱老化），并提出了加速壽命試驗方法，包括加強負載和使運行條件惡化1.15-17.液壓泵最容易發(fā)生故障的部位是供壓油源系統(tǒng)，即從油源到蓄壓器這一段，該段的故障約占系統(tǒng)故障的70%~80%。由于供壓系統(tǒng)靠近發(fā)動機，溫度高、振動大，環(huán)境條件惡劣，再加上液壓系統(tǒng)內(nèi)在的壓力脈動大等，其發(fā)生故障后會產(chǎn)生較嚴重的后果。本文通過飛機液壓系統(tǒng)故障模式、影響及危害性分析（Failure Mode Effect and Criticality Analysis,FMECA），確定飛機液壓系統(tǒng)關鍵征兆參數(shù)和液壓系統(tǒng)故障模式。基于液壓系統(tǒng)原理圖，搭建了液壓系統(tǒng)仿真模型，驗證了液壓系統(tǒng)原理模型的可行性，隨后搭建了飛機液壓系統(tǒng)故障模擬試驗臺，并基于液壓泵開展正常狀態(tài)試驗、不同工況試驗、預置故障試驗和加速壽命試驗，通過對獲得的飛機液壓系統(tǒng)正常狀態(tài)、不同工況下的數(shù)據(jù)與故障數(shù)據(jù)進行時頻分析，驗證了液壓系統(tǒng)故障模擬試驗臺的實用性和所提出的檢測方法的有效性。1基于FMECA的關鍵征兆參數(shù)提取液壓系統(tǒng)是高壓系統(tǒng)，危險性高，部件精度要求嚴格，易發(fā)生油氣泄漏等系統(tǒng)污染【1，可靠性設計壓力較大。飛機液壓系統(tǒng)故障的主要原因及對應檢測對象如下。①系統(tǒng)污染嚴重：污染是造成液壓附件提前損壞的主要原因，據(jù)美國資料統(tǒng)計，液壓系統(tǒng)故障有70%以上是由于系統(tǒng)污染造成的，其中20%是腐蝕造成的，50%是機械磨損引起的。而5~15 um的剛性顆粒正是造成滑閥、柱塞磨損或卡死的主要危險因素，因而需要對液壓系統(tǒng)中的油液污染度進行檢測（19）。②機械振動：機械振動是造成管路疲勞斷裂和附件功能失效的主要原因，供壓系統(tǒng)總是靠近發(fā)動機，因此又增加了一個機械振動源，再加上環(huán)境溫度較高，更容易出現(xiàn)疲勞斷裂，因而需要對振動信號進行檢測。③液壓系統(tǒng)溫度：高溫使得液壓系統(tǒng)工作介質黏度降低，造成油液泄漏故障增多；高溫導致的工作介質氧化使系統(tǒng)壽命受到影響，氧化物對系統(tǒng)結構的可靠性也產(chǎn)生了不可控的影響，使得系統(tǒng)故障大幅增加；液壓系統(tǒng)中有大量橡膠元件作為連接密封件，高溫會使其更快老化。因此高溫大幅增加了液壓系統(tǒng)的故障概率，要對液壓系統(tǒng)的工作溫度進行實時監(jiān)控。根據(jù)飛機液壓系統(tǒng)故障的上述3個主要原因，列寫液壓系統(tǒng) FMECA，如表 1 所示。引起液壓系統(tǒng)流量異常、壓力異常、溫度異常及其他典型故障的原因很多，表2對此進行了分析，確立了需研究的液壓系統(tǒng)故障模式及對應的關鍵征兆參數(shù)，用于系統(tǒng)故障模擬試驗方案的制訂。

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