基于偏最小二乘法的航空发动机性能参数相关性计算方法

本发明涉及航空发动机载荷谱，具体是基于偏最小二乘法的航空发动机性能参数相关性计算方法。

背景技术：

1、航空发动机的应力分析、寿命研究均依赖于机动飞行载荷谱，为了确定航空发动机的使用寿命，在航空发动机的最后设计阶段则必须进行全尺寸结构或零件的疲劳试验。欲取得比较可靠的试验结果，全尺寸疲劳试验应尽可能准确的模拟真实工作状态。然而，由于疲劳载荷的随机性，真实工作状态千变万化，为了能够对试验构件进行随机加载，必须要对载荷谱进行仿真。不同发动机因为其性能差异，执行相同的飞行任务下其载荷谱差异会更大。航空发动机飞行任务剖面所囊括的飞行参数、发动机参数种类很多，且研究表明，可表征飞机飞行状态和发动机疲劳寿命损伤的各个关键参数是相互联系的，以往研究中并没有统计并量化飞机飞行性能与发动机性能之间的相关关系，统计并建立飞机飞行性能与发动机性能相关关系对航空发动机载荷谱预测及寿命预测具有重大的工程意义。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提出了一种基于偏最小二乘法的航空发动机性能参数相关性计算方法。

2、为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：

3、本发明是基于偏最小二乘法的航空发动机性能参数相关性计算方法，包括如下操作：

4、步骤s1、对发动机实测转速谱进行预处理，包括起飞段、中间段、降落段的划分、雨流计数法滤波，根据不同的飞行动作对发动机飞行任务剖面的转速谱进行任务段的提取，获得数个典型飞行动作任务段；

5、步骤s2、统计典型飞行动作任务段的飞行性能参数与发动机性能参数，并计算出各飞行性能参数、发动机性能参数之间的相关系数；

6、步骤s3、根据相关系数的计算结果，选用偏最小二乘回归法对航空发动机飞行性能、发动机性能参数建立相关关系方程。

7、本发明的进一步改进在于：所述步骤s1中起飞段和降落段的划分具体为：去除滑行段仅把上升段作为起飞段，将高度无变化的临界点设为上升段的起始时间点；去除下降滑行段把下降段作为降落段，将高度不在下降的起始点作为开始地面滑行的时间点。

8、本发明的进一步改进在于：所述步骤s2中飞行性能参数包括转速、俯仰角、航迹角、横滚角、高度、马赫数，发动机性能参数包括进口总温，飞行性能参数与发动机性能参数之间的相关系数计算表达式为：

9、

10、其中，xi为第一组样本中的数据值，为第一组样本的均值，yi为第二组样本中的数据值，为第二组样本的均值，i为每组样本中的数据值的序数，n为每组样本中的数据值的总数，r为计算得到的两组样本数据的相关系数，当r＞0时表示两变量正相关，当r＜0时表示两变量负相关；当|r|＝1时表示两变量完全线性相关。

11、本发明的进一步改进在于：所述步骤s3中对不同的典型飞行动作任务段，采用plsr方法对步骤s2中的飞行性能参数与发动机性能参数进行筛选，根据筛选结果对不同的典型飞行动作任务段采用偏最小二乘回归法建立相关关系方程。

12、本发明的有益效果是：1.本发明提出的一种新的航空发动机性能参数相关性计算方法，建立了飞行任务剖面中的飞行性能参数与发动机性能参数的相关性模型，统计并量化了转速与其他飞行性能参数与发动机性能参数的相关关系。

13、2.本发明采用了多元回归中的偏最小二乘回归法进行回归拟合飞行性能参数与发动机性能参数，保留了飞行剖面的各项性能参数之间的复杂多重相关性。

14、3.本发明提出的基于偏最小二乘法的航空发动机性能参数相关性计算方法，可应用于航空发动机应力分析、发动机性能研究、寿命研究以及后续试车谱的编制奠定了基础，具有一定的工程应用价值。

技术特征：

1.基于偏最小二乘法的航空发动机性能参数相关性计算方法，其特征在于：包括如下操作：

2.根据权利要求1所述的基于偏最小二乘法的航空发动机性能参数相关性计算方法，其特征在于：所述步骤s1中起飞段和降落段的划分具体为：去除滑行段仅把上升段作为起飞段，将高度无变化的临界点设为上升段的起始时间点；去除下降滑行段把下降段作为降落段，将高度不在下降的起始点作为开始地面滑行的时间点。

3.根据权利要求1所述的基于偏最小二乘法的航空发动机性能参数相关性计算方法，其特征在于：所述步骤s2中飞行性能参数包括转速、俯仰角、航迹角、横滚角、高度、马赫数，发动机性能参数包括进口总温，飞行性能参数与发动机性能参数之间的相关系数计算表达式为：

4.根据权利要求1所述的基于偏最小二乘法的航空发动机性能参数相关性计算方法，其特征在于：所述步骤s3中对不同的典型飞行动作任务段，采用plsr方法对步骤s2中的飞行性能参数与发动机性能参数进行筛选，根据筛选结果对不同的典型飞行动作任务段采用偏最小二乘回归法建立相关关系方程。

技术总结
本发明公开了基于偏最小二乘法的航空发动机性能参数相关性计算方法，包括如下操作：对发动机实测转速谱进行预处理，根据不同的飞行动作对发动机飞行任务剖面的转速谱进行任务段的提取，获得数个典型飞行动作任务段；统计典型飞行动作任务段的飞行性能参数与发动机性能参数，并计算出各飞行性能参数、发动机性能参数之间的相关系数；选用偏最小二乘法对航空发动机飞行性能、发动机性能参数建立相关关系方程。本技术采用偏最小二乘法建立了航空发动机飞行任务剖面各个性能参数之间的相关关系，对航空发动机载荷谱预测以及发动机寿命预测具有重大的工程意义。

技术研发人员：孙志刚,施竑杨,宋迎东,牛序铭
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17