第1章 绪论 1
1.1基本概念 1
1.1.1预测与健康管理 1
1.1.2发动机故障分类 2
1.1.3战术技术指标 3
1.1.4指标间关系 3
1.2航空发动机PHM研究内容 5
1.2.1军用涡扇发动机简介 5
1.2.2航空发动机典型故障 6
1.2.3航空发动机PHM设计指导思想 9
1.2.4航空发动机PHM研究体系与方法 10
1.3航空发动机PHM技术现状 27
1.3.1航空发动机PHM技术背景 27
1.3.2国内外研究现状 31
1.3.3航空发动机PHM技术挑战 34
1.4本书章节安排 37
参考文献 38
第2章 总体设计考虑 42
2.1用户要求分析 42
2.1.1航空发动机健康管理用户 42
2.1.2航空发动机健康管理系统设计流程 43
2.1.3用户要求与战术技术指标 44
2.1.4诊断指标体系 46
2.1.5预测指标体系 49
2.2设计方法 52
2.2.1基于可靠性分析的设计方法 52
2.2.2规范化设计方法 53
2.2.3基于功能的设计方法 53
2.2.4功能失效和风险分析 54
2.2.5系统测试性设计 54
2.2.6系统分析和优化 55
2.3功能架构 57
2.3.1基本原理 57
2.3.2发动机机载健康管理 59
2.3.3工作状态 60
2.3.4计算主体 61
2.3.5软件 61
2.3.6机载模型 62
2.3.7部件寿命使用估计 63
2.3.8发动机健康管理系统设计 63
2.3.9支持分层设计 65
2.4硬件架构 65
2.4.1系统架构部件 65
2.4.2系统架构特性 67
2.4.3系统架构高级概念 71
参考文献 71
第3章 传感器 74
3.1传感器通用要求 74
3.2主动控制传感器要求 76
3.2.1主动进气道流动和噪声控制 77
3.2.2主动风扇和压气机控制 78
3.2.3主动燃烧控制 79
3.2.4主动涡轮控制 80
3.2.5主动喷管控制 81
3.3智能控制和健康管理用传感器要求 83
3.3.1分布式控制 84
3.3.2机载状态监视 86
3.3.3技术挑战和传感器需求 86
3.4传感技术现状 87
3.4.1传感原理 87
3.4.2传感器现状 88
3.5新型传感技术和发展路线图 95
3.5.1新型传感原理 96
3.5.2新型传感器 98
3.5.3未来传感器发展路线图 104
3.6传感器列装前需考虑的问题 106
3.6.1性能因素 107
3.6.2物理因素 107
3.6.3环境因素 107
3.6.4安全性和可靠性因素 107
3.6.5支持分层设计 107
3.6.6经验教训 108
3.7传感器选择方法 108
参考文献 110
第4章 诊断与预测 111
4.1诊断 111
4.1.1诊断框架 112
4.1.2历史数据诊断法 115
4.1.3数据驱动法 117
4.1.4专家系统法 126
4.2预测 132
4.2.1故障预测优势 132
4.2.2故障预测要求 132
4.2.3预测方法 132
参考文献 136
第5章 技术成熟度、验证与认证 139
5.1技术成熟度 139
5.1.1概况 139
5.1.2概念回顾 140
5.1.3特殊需求 141
5.1.4缓解方法 143
5.1.5健康管理TRL 144
5.1.6技术成熟案例 145
5.2验证与可靠性 147
5.2.1可靠性和有效性要求 148
5.2.2设计和开发工作 149
5.2.3验证活动 159
5.2.4进入服役 161
5.2.5保障和成熟 162
5.3系统认证与维修资质 162
5.3.1耐久性 163
5.3.2机械设计 165
5.3.3可靠性和长寿命 166
5.3.4软件和硬件认证 166
5.3.5适航认证 166
5.3.6发动机EHM软件认证案例 167
5.3.7 HUMS维修资质认证案例 171
参考文献 174
第6章 专用故障预测技术 176
6.1气路PHM技术 176
6.1.1气路PHM原理和概况 176
6.1.2气路PHM总体架构 177
6.1.3实时机载自调整模型 183
6.1.4基于模型的气路PHM应用技术 190
6.2振动PHM技术 192
6.2.1振动PHM功能 192
6.2.2振动监视系统设计 193
6.2.3振动分析（用于维修） 199
6.2.4转子配平 202
6.2.5轴承振动监视 208
6.2.6责任分工 210
6.2.7法规要求 211
6.2.8人因 212
6.2.9经济性 212
6.2.10使用 213
6.2.11维修效益 213
6.2.12推荐经验 214
6.3滑油PHM技术 214
6.3.1滑油PHM技术分类 215
6.3.2一般要求 215
6.3.3滑油系统性能监视 217
6.3.4滑油碎屑监视 218
6.3.5滑油状态监视 236
6.3.6效益 237
参考文献 238
第7章 专用健康管理技术 241
7.1寿命管理 241
7.1.1概述 242
7.1.2部件分类和控制要求 242
7.1.3限寿部件失效原因 243
7.1.4发动机寿命预测和使用测量 244
7.1.5方法验证 250
7.1.6部件寿命使用数据管理 251
7.1.7效益 253
7.1.8典型寿命监视系统 254
7.2地面站 258
7.2.1总体考虑 259
7.2.2系统功能要求 259
7.2.3输入数据 261
7.2.4数据库管理系统 264
7.2.5输出数据要求 265
7.2.6高级功能 266
7.2.7用户考虑因素 267
7.2.8系统开发考虑因素 268
参考文献 271
第8章 基于PHM的航空发动机维修保障 272
8.1 PHM对航空发动机维修保障模式的影响 272
8.1.1 PHM对于航空发动机维修的影响 272
8.1.2 PHM对航空发动机保障模式的影响 273
8.2航空发动机PHM费效分析 274
8.2.1费效分析概念 274
8.2.2费效分析考虑因素 275
8.2.3输入数据 277
8.2.4航空发动机PHM费效分析模型 277
8.2.5 A-10 TEMS费效分析案例 281
8.3基于PHM的航空发动机维修保障 286
8.3.1航空装备故障寿命特点 287
8.3.2航空发动机维修策略 288
8.3.3基于PHM的航空发动机维修保障策略 292
8.4美国空军CBM+支撑技术和典型项目 294
8.4.1预测领域 294
8.4.2诊断领域 295
8.4.3便携式维修助手 297
8.4.4交互式电子技术手册 298
8.4.5交互式训练领域 300
8.4.6数据分析领域 300
8.4.7综合信息系统领域 302
8.4.8自动识别技术领域 303
8.4.9以可靠性为中心的维修工具 305
8.4.10联合总资产可视化 305
参考文献 306
第9章 典型航空发动机PHM系统案例 308
9.1 F119发动机PHM系统 308
9.1.1机上典型功能 308
9.1.2地面支持保障系统 310
9.2 EJ200发动机PHM系统 310
9.2.1机载系统结构和功能 311
9.2.2地面EHM系统结构 312
9.3 F135发动机区域PHM系统 313
9.3.1机载PHAM典型功能 315
9.3.2地面PHM支持保障系统 315
9.4典型发动机健康管理系统的特点 315
参考文献 317
第10章 航空发动机综合监控方法及外场应用 318
10.1机载监视告警系统及改进研究 318
10.1.1发动机机载告警信号的设计机理 319
10.1.2隔离“减小转速”虚警信号 321
10.1.3改进发动机振动监视告警 323
10.2地面辅助检测诊断技术及设备 325
10.2.1发动机及综合调节器检查仪 325
10.2.2瓦吉姆轴承振动检查仪 328
10.2.3滑油磨粒检测设备及技术 329
10.2.4发动机综合监控软件 331
10.3航空发动机综合监控体系及标准 338
10.3.1综合监控体系 338
10.3.2重要参数监控方法和标准 339
10.4综合监控效果及典型案例 344
10.4.1滑油滤、磁塞和金属屑信号器 345
10.4.2滑油磨粒监控 346
10.4.3滑油消耗量大 348
10.4.4滑油压力异常 349
10.4.5振动异常 350
10.4.6轴承检查 353
10.4.7起动油压差 355
参考文献 356
第11章 航空发动机PHM初步设计 357
11.1 PHM发展策略 357
11.1.1突出军事需求牵引 357
11.1.2推进、建立技术成熟度综合评估体系 358
11.1.3立足三代机发动机发展PHM技术 358
11.1.4在发动机全寿命期引入PHM系统 359
11.2 PHM需重点关注的因素 360
11.2.1总体架构的考虑 360
11.2.2功能设置的考虑 360
11.3 PHM关键技术 361
11.3.1几种典型PHM专用传感器技术 361
11.3.2发动机整机振动监视技术 361
11.3.3滑油碎屑早期故障监视技术 361
11.3.4发动机实时机载自调整模型技术 362
11.3.5关键部件早期故障融合检测技术 362
11.3.6 FMECA分析技术 362
11.3.7技术验证与确认V&V技术 362
11.3.8系统集成关键技术 363
11.3.9故障预测技术 363
11.4航空发动机PHM初步设计 364
11.4.1总体构成 364
11.4.2机载健康管理系统 365
11.4.3地面支持保障系统 369
参考文献 370
第12章 附录 373
12.1 PHM研究机构 373
12.1.1学术团体 373
12.1.2商业公司 374
12.1.3传感器制造商 375
12.1.4政府机构 376
12.1.5大学 376
12.2 PHM相关标准 377
12.2.1 SAE标准 377
12.2.2 ISO标准 379
12.2.3 AIAA标准 381
12.2.4 MIMOSA标准 381
12.2.5 ANSI标准 381
12.2.6 RTCA标准 382
12.2.7 ARINC标准 382
12.2.8 IEEE标准 382
12.3 PHM国际期刊和国际会议 383
12.3.1国际期刊 383
12.3.2国际会议 384
12.4 PHM研究专著 385