導(dǎo)讀：在航空領(lǐng)域，發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行關(guān)乎飛行安全與效率。南航技術(shù)分公司河南基地與民航大緊密合作，開展了一場(chǎng)意義非凡的技術(shù)攻關(guān)，雙方共同研發(fā)的“基于深度學(xué)習(xí)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)EGTM預(yù)測(cè)與智能診斷算法研究”項(xiàng)目取得重大突破，為航空發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)控和故障診斷帶來(lái)了全新變革。

2024年，南航技術(shù)分公司與民航大簽署聯(lián)合創(chuàng)新合作框架協(xié)議，在此契機(jī)下，雙方基于實(shí)際工作需求，聚焦發(fā)動(dòng)機(jī)EGT裕度預(yù)測(cè)和發(fā)動(dòng)機(jī)異常診斷展開深入研究。

長(zhǎng)期以來(lái)，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)監(jiān)控和故障診斷高度依賴發(fā)動(dòng)機(jī)主制造商的狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)決策，技術(shù)自主性受限。此次合作項(xiàng)目針對(duì)這一局限，憑借深度學(xué)習(xí)技術(shù)，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)EGTM預(yù)測(cè)和智能診斷兩大關(guān)鍵領(lǐng)域取得卓越成果。

在航空發(fā)動(dòng)機(jī)EGTM預(yù)測(cè)研究中，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)首先創(chuàng)新性地提出EGTM基線數(shù)據(jù)集構(gòu)建方法。通過飛行時(shí)間信息，巧妙確立EGTM基線與起飛報(bào)間的數(shù)據(jù)映射關(guān)系，再經(jīng)數(shù)據(jù)清洗、相關(guān)性分析并結(jié)合工程師經(jīng)驗(yàn)，精準(zhǔn)確定數(shù)據(jù)集性能參數(shù)，成功構(gòu)建起可靠的數(shù)據(jù)集。基于此，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出基于深度學(xué)習(xí)的EGTM基線預(yù)測(cè)模型。該模型結(jié)構(gòu)精妙，性能參數(shù)加權(quán)模塊以Transformer網(wǎng)絡(luò)為核心，運(yùn)用多頭自注意力機(jī)制為不同性能參數(shù)賦予權(quán)值，顯著提升數(shù)據(jù)特征區(qū)分能力；特征提取模塊由堆疊膨脹卷積和BiLSTM結(jié)構(gòu)搭建時(shí)空網(wǎng)絡(luò)，強(qiáng)化對(duì)參數(shù)關(guān)聯(lián)和數(shù)據(jù)時(shí)序特征的提取；輸出模塊整合前期特征并輸出結(jié)果。該模型在工程環(huán)境部署后，經(jīng)工程數(shù)據(jù)驗(yàn)證，平均預(yù)測(cè)精度超90%。針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)水洗或大修后模型精度下降問題，團(tuán)隊(duì)引入遷移學(xué)習(xí)理論，提出基于領(lǐng)域自適應(yīng)的EGTM基線遷移預(yù)測(cè)模型，成功實(shí)現(xiàn)對(duì)水洗或大修后EGTM的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，在跨機(jī)型EGTM預(yù)測(cè)驗(yàn)證中，精度同樣達(dá)90%以上。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)智能診斷研究同樣成果斐然。鑒于發(fā)動(dòng)機(jī)高可靠性設(shè)計(jì)導(dǎo)致性能故障數(shù)據(jù)稀缺、診斷精度低的困境，團(tuán)隊(duì)引入度量學(xué)習(xí)思想，將故障診斷轉(zhuǎn)化為故障類別相似度度量問題。通過重構(gòu)樣本對(duì)擴(kuò)充診斷數(shù)據(jù)集規(guī)模，設(shè)計(jì)基于相似性度量孿生網(wǎng)絡(luò)的診斷模型，涵蓋特征提取、關(guān)系度量學(xué)習(xí)和故障分類器模塊，一舉將故障診斷精度提升至90%。

科研成果不僅體現(xiàn)在技術(shù)突破上，還在學(xué)術(shù)領(lǐng)域大放異彩。依托本項(xiàng)目，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表或錄用3篇高質(zhì)量論文，涉及北大核心、EI會(huì)議及EI期刊，同時(shí)聯(lián)合培養(yǎng)6名研究生，為行業(yè)輸送了新鮮血液。

如今，CFM56 - 7B發(fā)動(dòng)機(jī)的EGTM預(yù)測(cè)精準(zhǔn)度和指定發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行異常偵測(cè)精準(zhǔn)度均超90%，已具備在生產(chǎn)環(huán)境部署使用的條件。此次南航技術(shù)分公司與民航大的合作，完美融合了企業(yè)在人工智能技術(shù)產(chǎn)業(yè)落地的豐富經(jīng)驗(yàn)和高校的理論優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目的快速開發(fā)與部署。

來(lái)源：中國(guó)民航網(wǎng)

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