航空航天、核电装备等重大装备，服役安全保障至关重要。典型如航空发动机是飞机的“心脏”，极端服役环境导致灾难事故时有发生，运行安全保障是航空发动机的永恒主题。大中型航空发动机是一种在高速（高压转子速度超过14000 rpm、叶尖线速度可达400 m/s）、高温（高压涡轮进口温度可达2000 K）、重载（推重比可达10、起飞推力可高达20吨）、强扰动（进口气流综合畸变指数可达12%）等极端服役环境下运行的高精密复杂机械装备，被誉为现代工业“皇冠上的明珠”。发动机工作条件恶劣多变、使用工况复杂。因此发动机服役过程的健康监测与故障诊治至关重要。

(1) 航空发动机振动传递路径研究
       建立的双转子结构动力学模型，分析振动传递路径、振动对故障形成的作用以及典型振动故障的发展机制，探究故障响应特征；通过复杂输入与少测点输出响应的关联分析，建立多输出与少输出的映射关系。 
 
(2) 空天发动机感知原理与匹配诊断技术
       研究航空发动机流道高温与叶片裂纹感知原理与传感手段；研究强噪声干扰下微弱故障信号的过完备稀疏表示字典构建方法，揭示强噪声信号的匹配稀疏消减机制；研究频繁变工况大幅升降速下发动机快变信号的匹配解调机制，建立故障快变特征的量化诊断方法；研究数模联动的寿命预测方法；研究数据驱动与机理模型融合的发动机气路故障诊断及性能趋势评估预测方法。研制了航空发动机机载监测诊断EHM系统、直升机HUMS系统、航天发动机的核心机载诊断模块等。
 
(3) 叶端定时系统
       “叶端定时”是航空发动机研制与使用中非接触测试的前瞻、核心与卡脖子技术。试制了叶尖间隙动态测试原理样机，耐高温电容传感器已经完成基于高温试验箱的1300℃高温试验；建立了基于单传感的低介入叶端定时测振方法，发明了宽速域动态特征追踪技术，研发了冷端叶片微小裂纹识别方法与软硬件，叶端定时分辨率达 7.74ns。在燃气轮机上进行批装，应用到大科学装置、航发研制等测试。
 
(4) PHM系统应用
       健康管理系统是先进航空发动机、高铁、核电机组等高端装备的典型标志。针对直升机全包线监测与安全保障难题，研制了直升机HUMS系统并实现批量装机千余套，保障国庆70周年阅兵等重大任务；针对高铁当前定期维修模式难以满足维修保障新需求难题，研发了高铁装备健康管理系统样机，并装机应用；针对核电华龙一号机组的安全保障与智能发展需求，研究基于故障机理、大数据驱动的智能诊断方法，合作研发“伏羲”核电智能维修决策系统，并在全球首堆机组部分示范应用，为高铁、核电“国家名片”及航空重大装备的运行安全保障保驾护航。
 

项目：国家重点基础研究计划（973计划）“航空发动机运行安全基础研究”，3500万元
          国家杰出青年科学基金“机械系统动态监测、诊断与维护”
          国家自然科学基金“航空发动机高温材料/先进制造及故障诊断科学基础”重大计划集成项目
          核电智能运维重点研发计划、联合实验室项目

合作单位：空军工程大学、中国航发，中车集团青岛四方、永济电机、中核工程、美林数据

论著：

(1) Yan R, Gao R X, Chen X. Wavelets for fault diagnosis of rotary machines: A review with applications[J]. Signal Processing, 2014, 96: 1-15.
(2) Chen X, Du Z, Li J, et al. Compressed sensing based on dictionary learning for extracting impulse components[J]. Signal Processing, 2014, 96: 94-109.
(3) 基于稀疏分解理论的航空发动机轴承故障诊断，机械工程学报，2015.

(4) 陈雪峰，杜朝辉，张晗. 机械结构化稀疏学习诊断理论与应用，科学出版社，2024
(5) 陈雪峰，王诗彬，曹明. 航空发动机快变信号分析及故障诊断系统，科学出版社，2024