张 瑞,程传义,张云鹏,王诗彬,黄 海

(1.中国航发沈阳发动机研究所，沈阳 200240;2.西安交通大学 机械工程学院，西安 710049)

0 引言

航空发动机是一种在极其恶劣的服役环境下运行的机械设备，即运行于高速、高温、重载、强扰动等环境下，在这种复杂的工况下，加之其高精密复杂的结构，发动机的故障频繁发生[1-2]。如何诊断发动机并减少其故障频率是近年来一直关注的难题。机械设备运行会产生振动信号，振动信号中往往包含设备的状态信息，如何从复杂的振动信号中提取出有用的状态信息用于状态监测与故障诊断至关重要[3-4]。航空发动机由于服役要求，在经过起飞-巡航-降落不同工作状态时，转速会随时间变化，转速的变化会导致振动信号的瞬时频率具有时变性，即振动信号具有变化的瞬时频率，当航空发动机的转速快速变化时，振动信号的瞬时频率也会快速变化，呈现强时变特征[5-6]。此外，即使机械设备在静止状态下运行时，断裂、碰摩、冲击等故障也会导致产生随时间变化的刚度、阻尼等，从而导致振动信号的瞬时频率也会随时间变化[7-8]。航空发动机振动信号的时变特性增加了其分析的难度，如何从复杂的非平稳信号中获取有用的状态信息是一直在研究的课题。

时频分析方法是分析时变非平稳信号非常有用的工具，因为它能够提供一个直观的时频结构[9]。与传统的时域分析、频域分析相比，时频分析将信号从单一的时域或者频域拓展至时频域，同时以时间和频率为自变量、能量大小为因变量，绘制时频图，描绘信号的瞬时频率随时间变化的规律[10-11]。……