CN108052712B - 一种航空发电机完好性评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种航空发电机完好性评估方法，属于航空技术领域，其包括：第一：确定航空发动机的典型材料，所述典型材料包括橡胶材料和铝合金材料；第二：确定橡胶材料和铝合金材料的权重；第三：以橡胶材料和铝合金材料的存储过程中的损坏形式分别建立橡胶材料和铝合金材料的完好性模型；第四：根据上述权重及完好性模型计算发电机的完好性。本发明的航空发电机完好性评估方法通过数学模型可精确的对航空发电机的完好性进行评估，具有可操作性。

Description

一种航空发电机完好性评估方法

技术领域

本发明属于航空技术领域，尤其涉及一种航空发电机完好性评估方法。

背景技术

航空发动机在长期存储条件下，其完好性具有不确定性，若将其应用到实际工程中，则会限制工程系统的性能。因此需要一种航空发动机完好性评估方法，以评估在长期存储条件下航空发动机的完好性。

发明内容

本发明的目的是提供一种航空发电机完好性评估方法，用于解决目前对航空发动机的完好性没有一个准确的计算模型的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种航空发电机完好性评估方法，其包括：

第一：确定航空发动机的典型材料，所述典型材料包括橡胶材料和铝合金材料；

第二：确定橡胶材料和铝合金材料的权重；

第三：以橡胶材料和铝合金材料的存储过程中的损坏形式分别建立橡胶材料和铝合金材料的完好性模型；

第四：根据上述权重及完好性模型计算发电机的完好性。

进一步的，所述铝合金材料的权重取为0～0.4，橡胶材料的权重取为0.6～1。

进一步的，所述橡胶材料的完好性模型为：

式中，α为经验常数，

为试验常数，y₀为性能参数指标，

为速率常数。

进一步的，所述铝合金材料的完好性模型为：

式中，d_m为铝合金材料存储一段时间的最大腐蚀深度，B₁为温度对铝合金材料存储完好性的影响系数，B₂为湿度对铝合金材料存储完好性的影响系数，α为应力对铝合金材料存储完好性的影响阶数，A为铝合金的存储平均性能衰减时间模型的校正系数，C为铝合金的存储平均性能衰减时间模型实际修正参数。

进一步的，发电机的完好性模型为：

式中，角标i＝1、2，i＝1时，β₁为橡胶材料的权重比，P_w1为橡胶材料的完好性模型，i＝2时，β₂为铝合金材料的权重比，P_w2为铝合金材料的完好性模型。

本发明的航空发电机完好性评估方法通过数学模型可精确的对航空发电机的完好性进行评估，具有可操作性。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1为本发明的航空发电机完好性评估方法流程图。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。

参见图1，本发明的航空发电机完好性评估方法包括：S1：第一、确定航空发动机的典型材料，航空发电机的典型材料有橡胶材料和铝合金材料，航空发电机的存储完好性由每种典型材料的完好性共同影响。

S2：第二、确定橡胶材料和铝合金材料的权重。

首先采用层次分析法确定每个评估指标的权重，通过判断矩阵的特征向量确定下层指标对上层指标的权重，从而得到各指标重要性权重排序。

a)定权重集A＝{λ₁,λ₂}。由于在机电系统完好性评估中，不同评估指标的权重系数的大小反映了各影响因素的相对重要程度，因此取值将直接影响到评估结果。首先对同一层元素进行两两比较后建立如下表的比较矩阵，根据比较矩阵建立判断矩阵A。

表1比较矩阵

b)求矩阵特征值和特征向量。根据判断矩阵A，利用层次分析法计算公式，计算出此判断矩阵的最大特征值λ_max及其所对应的权向量ω。利用公式Aω＝λ_maxω计算出该判断矩阵的最大特征根及特征向量。

最后判断矩阵的一致性。判断因素权重分配是否合理，最终输出航空发电机各典型材料的完好性对航空发电机完好性的影响权重矩阵。

利用航空发电机各典型材料完好性评估结果，可以用下面模型计算出航空发电机的完好性。通过模糊综合评判，得到航空发电机的存储完好性，其表达式如下所示：

S3：以橡胶材料和铝合金材料的存储过程中的损坏形式分别建立橡胶材料和铝合金材料的完好性模型。

航空发电机的完好性由航空发电机典型材料完好的概率及其对航空发电机完好性的影响权重共同决定。i)橡胶材料

其在存储过程中主要表现为老化，并且受到环境中温度的影响较为明显，当环境中温度上升时，橡胶的性能下降，其存储完好性降低。选取橡胶的压缩永久变形作为橡胶的存储可靠性参数，建立橡胶完好性模型，其表达式为：

ii)铝合金材料

在长期存储完好性建模仿真中，其主要表现为腐蚀、裂纹，并且，受到环境中湿度的影响较为明显，当环境中湿度升高时，铝合金的腐蚀速度明显增加，加快裂纹的产生，使其存储完好性降低。故选取铝合金的最大腐蚀深度作为铝合金的存储完好性参数，其表达式为：

根据本发明的上述方法所建立的寿命模型，带入具体参数，橡胶完好性模型的参数主要有四个，主要包括经验常数α、试验常数

性能参数指标y₀和速率常数

其中，经验常数α是橡胶材料的内在性能决定的，通过查阅橡胶材料寿命试验，取α＝0.0016；试验常数

是橡胶寿命试验的平衡因子，通过橡胶老化试验可得，

橡胶参数性能指标y₀为表征橡胶寿命的参数指标，取该指标为压缩永久变形，取y₀＝0.1；速率常数

为橡胶完好性衰减的速率常数，通过橡胶老化试验可得

表2橡胶材料完好性计算试验常数

若存储时间为15年将上面数据带入到橡胶完好性计算公式中，可以得到橡胶的存储完好性为：

铝合金材料的完好性在计算过程中主要有六个参数：d_m为铝合金材料存储一段时间的最大腐蚀深度，本处取d_m＝0.08；B₁为温度对铝合金材料存储完好性的影响系数，经相关试验可得，B₁＝0.002；B₂为湿度对铝合金材料存储完好性的影响系数，经相关试验可得，B₂＝0.3984；α为应力对铝合金材料存储完好性的影响阶数，本实施例中α＝17.4617；A为铝合金的存储平均性能衰减时间(APDT)模型的校正系数，C为铝合金的存储平均性能衰减时间(APDT)模型实际修正参数，根据相关文献，C＝0.078，A＝1.79×10^-6。

表3铝合金材料完好性计算试验常数

d<sub>m</sub>	B<sub>1</sub>	B<sub>2</sub>	α	A	C
						0.08	0.0023	0.3984	17.4617	1.79×10<sup>-6</sup>	0.078

若存储时间为15年将上面数据带入到铝合金可靠性计算公式中，可得到铝合金的存储完好性为：

S4：根据上述权重及完好性模型计算航空发电机的完好性

通过模糊综合评判，航空发电机典型材料完好性对其完好性的影响权重如下表所示：

表4航空发电机典型材料完好性影响权重表

材料类型	橡胶材料	铝合金材料
			失效权重	0.748	0.252

通过上面的计算我们已经得到两种典型材料的完好性，再将参数选取中的航空发电机的完好性参数带入到模型中，便可得到典型产品航空发电机的存储完好性模型为：

本发明的航空发电机完好性评估方法通过数学模型可精确的对航空发电机的完好性进行评估，具有可操作性。

以上所述，仅为本发明的最优具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种航空发电机完好性评估方法，其特征在于，包括

第一：确定航空发动机的典型材料，所述典型材料包括橡胶材料和铝合金材料；

第二：确定橡胶材料和铝合金材料的权重，其中，所述铝合金材料的权重取为0～0.4，橡胶材料的权重取为0.6～1；

第三：以橡胶材料和铝合金材料的存储过程中的损坏形式分别建立橡胶材料和铝合金材料的完好性模型，其中，所述橡胶材料的完好性模型为：

式中，α为经验常数，

为试验常数，y₀为性能参数指标，

为速率常数；

所述铝合金材料的完好性模型为：

式中，d_m为铝合金材料存储一段时间的最大腐蚀深度，B₁为温度对铝合金材料存储完好性的影响系数，B₂为湿度对铝合金材料存储完好性的影响系数，α为应力对铝合金材料存储完好性的影响阶数，A为铝合金的存储平均性能衰减时间模型的校正系数，C为铝合金的存储平均性能衰减时间模型实际修正参数；

第四：根据上述权重及完好性模型计算发电机的完好性，所述发电机的完好性模型为：

式中，角标i＝1、2，i＝1时，β₁为橡胶材料的权重比，P_w1为橡胶材料的完好性模型，i＝2时，β₂为铝合金材料的权重比，P_w2为铝合金材料的完好性。

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