民用飞机健康管理技术

本书通过作者多年的具体工作经验和工程实践成果进行总结编写，系统论述了民用飞机健康管理研究的基本问题和解决途径，介绍了民用飞机健康管理方面的理论方法和研究成果。 全书围绕民用飞机健康管理的理论方法和工程问题进行论述，共分11章。第1章概述民用飞机健康管理的基本概念、研究背景和研究现状，第2章从客户服务的角度介绍民用飞机健康管理系统方案，第3章至第5章分别介绍民用飞机机载健康管理系统、空地传输系统、地面监控与维护系统的设计，第6章阐述民用飞机故障诊断原理及方法，第7章阐述民用飞机故障寿命预测技术，第8章研究民用飞机健康状态评估技术第9章探讨视情维修条件下的民用飞机维修决策支持，第10章研究基于大数据的民用飞机健康管理若干关键技术，第11章探究基于深度学习的民用飞机故障诊断技术。 本书可供航空领域的工程人员和科技工作者参考，同时适合高等院校航空相关专业的师生和热衷健康管理的研究人员阅读。

丛书总序1
丛书总序2
前言
第1章绪论001
1.1健康管理基本概念001
1.2民用飞机健康管理背景及意义002
1.2.1提高航空运输经济性002
1.2.2提高民机运营核心竞争力002
1.2.3增强主动式快速响应能力003
1.2.4降低飞机维修成本003
1.2.5提高飞机设计水平003
1.3民用飞机健康管理国内外研究现状004
1.3.1国外民用飞机健康管理服务产品应用现状004
1.3.2国外研究现状及技术发展趋势009
1.3.3国内技术研究现状011
第2章面向客户服务的民用飞机健康管理系统方案015
2.1民用飞机主制造商客户服务模式分析015
2.2面向客户服务的健康管理系统功能和使用需求分析016
2.3民用飞机健康管理系统总体方案架构022
2.3.1机载系统025
2.3.2数据通信系统027
2.3.3地面系统028
第3章民用飞机机载健康管理系统设计034
3.1系统架构034
3.2需求分析036
3.2.1数据信息需求分析037
3.2.2功能需求040
3.3系统接口和功能模块040
3.3.1民用飞机机载健康管理系统级功能内部接口定义041
3.3.2民用飞机机载健康管理系统级功能外部接口定义042
3.3.3部件级状态数据的采集和总线传输043
3.3.4故障诊断045
3.3.5飞机状态监控045
3.3.6数据加载046
第4章民用飞机空地传输系统设计047
4.1空地传输系统架构设计047
4.2需求分析051
4.3功能模块052
4.3.1数据通信系统052
4.3.2基于机场无线通信方式的航后PHM数据传输系统060
第5章民用飞机地面监控与维护系统设计062
5.1地面系统架构设计062
5.1.1地面系统功能需求分析063
5.1.2架构设计064
5.2功能模块065
5.2.1数据库065
5.2.2状态实时监控072
5.2.3故障诊断075
5.2.4预测与健康管理077
5.2.5维修辅助决策078
第6章故障诊断原理及方法080
6.1故障诊断方法概述080
6.1.1基于知识的故障诊断方法概述081
6.1.2基于模型的故障诊断方法概述081
6.1.3基于数据驱动的故障诊断方法概述082
6.2基于知识的民用飞机故障诊断方法083
6.2.1基于CBR的故障诊断方法083
6.2.2基于故障隔离手册的故障诊断方法086
6.3基于模型的民用飞机故障诊断方法088
6.3.1基于卡尔曼滤波的故障诊断方法088
6.3.2基于扩展卡尔曼滤波的故障诊断方法090
6.3.3基于强跟踪滤波的故障诊断方法091
6.4基于数据驱动的民用飞机故障诊断方法093
6.4.1信号处理方法093
6.4.2基于多元统计分析的故障诊断方法101
6.4.3基于机器学习与数据挖掘的故障诊断方法106
第7章民用飞机故障寿命预测技术113
7.1故障预测方法概述113
7.2基于可靠性理论的民用飞机故障寿命预测方法114
7.2.1基于LSSVM的飞机性能可靠性寿命预测方法114
7.2.2基于改进威布尔分布的可靠性寿命预测方法116
7.2.3工程应用118
7.3基于失效物理的民用飞机故障预测方法121
7.3.1疲劳裂纹扩展模型122
7.3.2性能退化预测模型124
7.3.3基于Wiener退化过程的寿命预测模型127
7.4基于数据驱动的民用飞机故障预测方法131
7.4.1基于时间序列的故障预测方法131
7.4.2基于粒子滤波的故障预测方法135
7.4.3基于神经网络的故障预测方法138
第8章民用飞机健康状态评估技术142
8.1民用飞机健康评估基本概念142
8.1.1健康状态评估定义142
8.1.2健康评估功能架构143
8.1.3健康评估方法144
8.2基于贝叶斯网络的民用飞机健康状态评估模型146
8.2.1民用飞机健康评估建模问题146
8.2.2基于贝叶斯网络的健康评估建模147
8.3基于灰色关联度及层次分析法的民用飞机健康评估方法148
8.3.1灰色关联基本原理148
8.3.2层次分析法基本原理148
8.3.3基于灰色关联分析及层次分析法的航空发动机健康评估模型149
8.3.4航空发动机健康状况综合评估实例150
8.4基于性能参数的民用飞机健康状态评估模型152
8.4.1基于性能参数的健康状态评估流程152
8.4.2性能参数选择153
8.4.3系统健康状态的评估与预报153
8.4.4单机健康状态评估与排队155
8.5基于隐马尔可夫模型的民用飞机健康状态评估方法156
8.5.1隐马尔可夫方法及其应用156
8.5.2隐马尔可夫模型的基本参数及算法156
8.5.3基于HMM的民用飞机健康状态评估方法160
8.5.4工程案例161
第9章视情维修条件下的民用飞机维修决策支持165
9.1基于健康管理技术的维修决策概述165
9.1.1CBM与PHM技术的联系165
9.1.2PHM技术对维修保障活动的影响166
9.1.3基于状态的视情维修决策的意义168
9.2视情维修条件下的民用飞机维修保障模式169
9.2.1修复性维修171
9.2.2预防性维修172
9.2.3视情维修173
9.2.4PHM技术下的视情维修——CBM+174
9.3民用飞机视情维修决策建模177
9.3.1基于比例危险模型的民用飞机视情维修决策方法182
9.3.2基于延迟时间模型的民用飞机视情维修决策方法186
9.3.3基于WPHM的航空发动机视情维修决策案例190
9.4结构健康监控技术对维修任务的影响194
9.4.1SHM技术与MSG3分析的联系194
9.4.2基于SHM的计划维修任务确定195
第10章基于大数据的民用飞机健康管理若干关键技术研究197
10.1基于大数据的民用飞机健康管理技术发展概要198
10.1.1国外基于大数据的健康管理发展概要198
10.1.2国内基于大数据的健康管理发展概要199
10.1.3国内外差距200
10.2基于大数据的民用飞机健康管理若干关键技术200
10.2.1云计算技术200
10.2.2数据挖掘技术202
10.3面临的挑战与未来展望205
10.3.1民用飞机健康管理面临的挑战205
10.3.2民用飞机健康管理未来展望206
第11章基于深度学习的民用飞机故障诊断技术208
11.1多尺度卷积网络诊断模型208
11.1.1深度残差网络模型209
11.1.2多尺度卷积模块213
11.1.3传动系统故障诊断215
11.2聚类变分卷积诊断网络220
11.2.1度量学习220
11.2.2聚类变分卷积网路223
11.2.3传动系统故障模拟实验234
参考文献238