纳入雷诺数修正的GA-Elman算法对EGTM的研究

赵寅 林文斌 刘博

摘要：為进一步减小排气温度裕度计算误差，对发动机起飞排气温度裕度基线观察值和雷诺数影响系数进行了多元非线性拟合。提出了利用雷诺数影响系数修正排气温度（ Exhaust Gas Temperature，EGT）基线观察值的方法，将雷诺数影响系数加入神经网络的输入层，利用遗传算法（Genetic Algorithm，GA）优化Elman网络模型，建立排气温度裕度（Exhaust Gas Temperature Margin，EGTM）的预测模型。通过结合飞行数据计算，对比多元非线性拟合以及Elman网络模型和基于Elman网络优化的GA-Elman模型的计算误差效果，得出实验结果：GA-Elman对EGTM计算精度更高，鲁棒性更强。

关键词：航空发动机 排气温度裕度 雷诺数 基线观察值 遗传算法

中图分类号：V231

Research of the Corrected GA-Elman Algorithm

with the Reynolds Number on EGTM

ZHAO Ying1  LIN Wenbin1  LIU Bo2

（1.Hubei Base of Engineering Technology Branch of China Southern Airlines Co.， Ltd.， Wuhan， Hubei Province， 432200 China；2. School of Transportation Science and Engineering， Civil Aviation University of China， Tianjin， 300300 China）

Abstract：In order to further reduce the calculation error of exhaust gas temperature margin  （EGTM）， the baseline observation of the take-off EGTM and the influence coefficient of the Reynolds number of the engine are carried out multivariate nonlinear fitting， and a method of correcting the baseline observation of exhaust gas temperature （EGT） by using the influence coefficient of the Reynolds number is proposed. The influence coefficient of the Reynolds number is added to the input layer of the neural network， the Elman network model is optimized by the genetic algorithm （GA）， and the prediction model of EGTM is established. By combing with flight data calculation， the calculation error effects of multivariate nonlinear fitting and the Elman network model and the GA-Elman model based on Elman network optimization are compared， and the experimental results show that GA-Elman has higher calculation accuracy and stronger robustness to EGTM.

Key Words：Aeroengine; Exhaust gas temperature margin; Reynolds number; Baseline observation; Genetic algorithm

排气温度裕度（Exhaust Gas Temperature Margin，EGTM）作为反映发动机整体性能衰退情况的主要参数之一，可作为发动机性能排队、水洗、换发等工作的重要依据。 EGTM是发动机起飞阶段状态监控的重要参数，它反映发动机整体性能的衰退情况，进而作为工程师评估发动机健康状况，预测在翼寿命，制定下发计划的关键指标[1]。

1起飞EGTM定义

在起飞阶段，发动机排气温度（Exhaust Gas Temperature，EGT）的最大值与发动机厂家规定的该型发动机EGT红线值之间有一定的差值。由于EGTM计算的参考条件存在差异，普惠发动机公司（Pratt&Whitney，P&W）将其分为海平面EGTM和实际最差情况EGTM。

其中，海平面EGTM是将实际起飞条件下产生的EGT峰值换算到海平面大气参考条件，再用EGT红线值相减即可。实际最差情况EGTM是将实际起飞条件下产生的EGT峰值换算到一个特定大气参考条件，如发动机压比（Engine Pressure Ratio，EPR）、大气总温（Total Air Temperature，TAT）、海拔高度（Altitude，ALT）、马赫数（Mach Number，MA）等参数，再用EGT红线值与其比较得到的差值。……