某型发动完全寿命数据基于威布尔分布模型的MTBF计算研究

本文对国内某型现役航空发动机的完全寿命数据进行了收集整理,并通过假设检验得到了用威布尔分布模型处理这些数据优于采用其它模型的结论。接着采用三参数威布尔分布混模法对该型发动机317起故障的故障间隔时间进行了计算分析,得到了其MTBF的分布均值和给定置信度下的置信区间。结果表明,威布尔分布能够较好地反映该型发动机故障间隔时间的实际分布规律。通过本文研究,建立了对外场使用发动机MTBF统计评估的基本思路和方法。     

教练机发动机转速次循环分布规律

在大量的外场统计和空测的基础上, 对某教练机发动机的外场使用载荷进行了分析研究, 得出其转速次循环服从威布尔分布, 并计算了其分布的密度函数。      

威布尔分布多元回归分析方法

提出威布尔分布多元回归分析方法,建立回归参数的最佳无偏整体估计及其协方差公式,给出威布尔分布、极值分布和正态分布的百分位值(如可靠寿命和安全强度)的置信限估计。传统的多元回归分析只适用于正态分布和完全数据的情况,而本文则将其推广到威布尔分布、极值分布和截尾数据的情况。与传统的成组试验和最佳线性无偏估计方法相比,本文方法可以将不同条件的试验数据作为一个整体进行统计推断,能够全面开发利用不同条件下试验数据之间的横向信息,在试样数相同的情况下,具有更高的估计精度,而在精度相同的条件下,则可以节省大量试样。      

基于贝叶斯理论的激光陀螺可靠性评估

激光陀螺是一种由多种元器件组成的高可靠性、长寿命的光电器件,在可靠性评估中,可以依据最小薄弱环节定理,基于传统寿命试验,建立激光威布尔分布可靠性模型;但是由于其高可靠性的特点,在可靠性寿命试验中常常得不到失效数据,应用传统的参数评估方法不能对威布尔分布中的未知参数进行估计.贝叶斯原理得到各个时刻的失效概率,进而建立参数的线性回归模型对威布尔模型中的未知参数进行估计,从而得出激光陀螺的可靠性指标,最后对此种方法进行了验证.该方法中贝叶斯估计结合经验信息大大减小了试验样本数,且克服了传统可靠性评估方法依赖失效数据的缺点,在工程应用上具有很高的价值,结果表明了该方法的有效性.     

涡轮泵长程寿命的模糊可靠性设计和评估

根据涡轮泵的主要失效模式,建立了涡轮泵模糊可靠性设计方法。即对各部件进行模糊可靠性分配,再对涡轮叶片静强度、转子工作转速、转子轴疲劳强度、端面密封及轴承进行模糊可靠性设计,从而获得涡轮泵整机的可靠度。此处基于涡轮泵寿命服从威布尔分布,用模糊可靠性理论推导出涡轮泵长程寿命的可靠性评估公式。实例验算表明,评估值与预估值一致,设计与评估方法可行。     

一种基于威布尔分布的金属疲劳试验异常数据判别方法

金属疲劳试验的数据符合威布尔分布,是非对称的统计分布,而现有的异常数据判别方法均基于对称性分布(正态分布、t分布)。威布尔分布与对称性分布(正态分布、t分布)主要差异体现在低寿命区和高寿命区,这正是异常数据出现的区域。基于威布尔分布推导了一种异常数据判别方法,推导过程中进行了合理地工程处理。经比较,该方法相对于基于对称性分布的判别方法更可靠。     

基于威布尔的发动机涡轮叶片寿命可靠性评估

在发动机涡轮叶片寿命层面上提出了三参数的威布尔分布,确定其寿命的实际分布,为发动机涡轮叶片的可靠性定量评估提供了一种切实可行的方法．其可行性已被初步的实验证实。同时也为航空公司合理备件、节约备件库存量提供参考,对提高公司的运作效益有着重要的意义。     

用产品现场数据估计可靠寿命置信区间的方法

在假设产品寿命服从二参数威布尔分布条件下,用Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ仿真研究用现场数据估计产品可靠寿命置信区间的方法。在对现有３种区间估计法比较分析的基础上提出了一种新的方法,－平滑正态纠偏百分点法,仿真结果表明此法有较好的统计特性,具有一定的工程应用价值。     

某型发动机可靠性环境因子分析及应用

某型航空发动机在使用过程中故障率较高,结合其外场使用数据,以可靠性理论为基础,建立了基于Van Montfort方法的威布尔分布检验模型,根据该模型判定发动机主机的使用数据服从威布尔分布,确定了可靠度函数和故障率函数;针对发动机主机可靠性受环境影响的问题,建立了可靠性环境因子分析模型,以评估海洋环境条件对发动机可靠性的影响。并据此对使用单位和生产单位提出了一系列提高发动机使用可靠性的建议。     

服从威布尔分布的小子样疲劳寿命分散系数及其应用

威布尔分布是一种具有良好拟合特性的疲劳寿命分布模型。本文假设小子样疲劳试验寿命服从双参数威布尔分布．基于顺序统计量理论，给出了对应于最小和最大寿命的分散系数计算公式。作为应用算例，采用本文计算公式评估了某风扇轮盘的安全寿命。结果表明：应用本文计算公式得到的分散系数与文献[2]吻合良好，分散系数对形状参数的变化比较敏感：由本文疲劳寿命分散系数计算公式得到的安全寿命偏保守。     

基于复合疲劳试验的涡轮叶片振动应力反推法

提出了一种利用复合疲劳试验和外场故障数据反推涡轮叶片实际振动应力的方法.该方法针对与故障叶片同批次的叶片,开展数个振动应力水平下的单件试验和某一特定振动应力水平下的成组试验,利用极大似然法推导出叶片的概率-应力-寿命曲线(P-S-N);最后基于99.87%存活率下的概率-应力-寿命曲(P_99.87%-S-N),结合叶片的外场故障统计结果,反推出叶片实际工作中振动应力的范围和可能的最大振动应力.      

基于安全寿命法的高压涡轮盘低循环疲劳寿命试验

基于英军标Defence Standard 00971对盘类零件的安全性要求,采用安全寿命法对某型发动机高压涡轮盘的低循环疲劳寿命试验进行了研究.通过有限元法对发动机工作条件下的高压涡轮盘进行了应力分析,考虑了温度场对应力分布的影响,按照Defence Standard 00971的要求确定了高压涡轮盘的关键部位及其标准循环,制定了高压涡轮盘低循环疲劳寿命试验方案,给出了基于试验结果确定高压涡轮盘安全寿命的方法.分析表明:中心孔和螺栓孔的应力系数分别为1.0和1.017,均在合理范围内;提高高压涡轮盘转速同时截短涡轮叶片的试验方法能有效模拟热应力对寿命的影响,对高压涡轮盘低循环疲劳寿命试验具有重要指导意义.      

风力机对大气边界层近地层影响的数值模拟

为研究风力机运行对大气边界层近地层的潜在影响,采用 Gambit 软件建立风力机及风场模型,应用 UDF加载边界层速度分布函数作为流场入口边界条件,基于尾流特性及湍流理论,应用 Fluent 软件模拟单台风力机运行对大气边界层近地层的影响,通过分析风力机下游不同位置处的速度及湍动能以及其随高度的变化情况来进行分析研究。模拟结果表明风力机的运行会造成近地层内原本均匀分布的大气流场发生明显变化。与初始速度分布相比,流体流经风力机后,轮毂处风速迅速降低,随后逐渐增加,但随着向下游的延伸,速度增加的梯度逐渐降低,且在距离风力机17倍风轮直径后仍未增至来流速度;在竖直方向上速度分布呈现出逐渐增加的趋势,但在风轮位置处明显下降,随着空气继续向后流动,影响面积在扩大,但是趋势逐渐变缓。同时湍动能也发生较大变化,在近风轮处,由于轮毂区域的风速与周边的风速存在较大差异,所以造成近风轮处的湍动能迅速增大,随着流体向下游的延伸,与周边流体逐渐混合扩散,湍动能逐渐降低;湍动能在竖直高度上的分布在近尾迹区呈现出由地面至高空先减小后增大,再减小再增大的趋势;而远尾迹区域则先减后增,不过在到达一定高度后几乎都不再变化。由于大气各种通量的变化等也与风速、湍动能相关,所以风力机会对对其周边环境造成影响而不仅仅局限于近地层的风速、湍动能。     

服役工作条件对涡轮转子叶片蠕变寿命的影响

基于Larson-Miller蠕变寿命理论,定量地分析了高压涡轮相对转速、飞行高度H、径向温度分布系数(RTDF)偏离设计状态时对涡轮转子叶片蠕变寿命的影响.结果表明:以叶根位置来看,高压涡轮相对转速从参考状态减小2%,导致叶片温度减小6%,叶片应力减小6%,使蠕变寿命因子从1增大到186.H增大导致叶片温度增大、叶片应力减小.从叶根位置来看,在温度和应力的综合作用下,H偏离参考状态时,蠕变寿命因子减小;而远离叶根位置,温度对蠕变寿命因子的影响越来越大,蠕变寿命因子随着H的减小而增大.RTDF减小导致叶片温度减小,使蠕变寿命因子随之增大.      

基于红外技术的发动机低压涡轮叶片温度场测量

为了解某型发动机整机运行状态下低压涡轮工作叶片的温度分布情况,使用红外测试系统测量了该发动机整机状态低压涡轮工作叶片前缘及盆侧的温度场。试验前对该发动机进行了测试改装,设计了用于实现叶片定位的转速信号分析仪,以及用于提供高压气源的气体增压系统。试验共测得多个状态下发动机涡轮叶片的表面温度分布数据。结果表明:涡轮叶片前缘和叶盆中间位置的温度较高;相同位置下每片叶片的温度有轻微差异;叶片的最高温度位置位于测试区域的下方,与仿真计算结果相吻合。采用红外测温技术可以得到清晰的涡轮叶片表面温度分布云图,结合示温漆标记技术,可用于定位温度最高的叶片和叶片温度最高的位置。     

某型航空发动机锯齿冠涡轮叶片叶冠间隙扩展规律研究

以某型航空发动机锯齿冠涡轮叶片实际外场叶冠间隙监控数据为统计样本,开展了叶片叶冠间隙扩展规律的统计分析与研究,包括叶冠间隙扩展典型规律和扩展速率的统计分析,松动叶片数量与叶冠间隙的对应关系以及叶冠出现间隙的发动机使用情况的统计分析。结果表明:叶冠间隙存在稳态扩展和异常扩展阶段,且松动叶片数量与叶冠总间隙之间存在一定的比例关系,可为叶冠间隙外场监控提供参考和依据。     

边界元法在非稳态导热问题中的应用

本文用边界元法分析与计算了航空发动机涡轮工作叶片温度场的瞬态分布。     

直升机传动系统疲劳定寿技术

通过对直升机传动系统关重件疲劳设计中各个工作项目的研究,论述了传动系统关重件疲劳设计方法,提出了一种传动系统齿轮疲劳评定的工作流程;通过对传动系统翻修间隔期(TBO)和外场放飞寿命的分析,提出了一种用于直升机传动系统全寿命期内的疲劳定寿技术,同时列出了定寿的基本内容和工作流程,对直升机传动系统的研制、使用、维护和定寿均有一定的理论指导和工程实践意义.      

脉冲进气条件下可变喷嘴涡轮性能影响因素分析

为了改善涡轮和发动机的匹配,采用计算流体动力学(CFD)方法研究了脉冲进气条件下脉冲频率、脉冲振幅、喷嘴角度以及涡轮转速对可变喷嘴涡轮非定常性能的影响.研究结果表明:脉冲频率为80Hz时涡轮瞬态最低流量比40Hz时提高了10.4%,瞬态最低效率增加了4.7%,效率滞后现象更加明显;低脉冲振幅为25kPa时涡轮通流能力和效率迅速恢复,并且指出在低脉冲振幅时采用稳态设计是可行的;喷嘴角度为32°时,涡轮脉冲进气与稳态进气两种情况下的流量差异比喷嘴角度为10°时增加了3.3%,效率差异则增加了6.6%.涡轮内部脉动强烈,涡轮通流能力和效率下降明显;涡轮转速为47256r/min时脉冲进气造成的流量和效率变化分别比30000r/min时相应值高了2.9%和0.8%,高转速时涡轮内部流场易受到进口条件影响,涡轮流量、效率以及攻角与稳态情况偏离大.      

含裂纹燃气涡轮叶片结构非概率可靠性分析

涡轮叶片是燃气轮机装置中失效最频繁的工作部件,其主要的失效模式之一为裂纹扩展而引起的疲劳断裂失效。以含裂纹燃气涡轮叶片为研究对象,根据其典型启动运行工况制定载荷谱,通过瞬态热弹塑性有限元分析确定叶片失效的危险部位,并据此建立含裂纹叶片的实体模型;根据瞬态热弹塑性分析结果和J积分强度判据,对含裂纹叶片进行非概率可靠性分析。通过工程实例,验证了结构非概率可靠性综合模型的可行性和可操作性,为非完善结构的可靠性分析评定提供了新的方法体系。