CN110414038B - 一种基于历史飞行数据的飞机寿命监控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于历史飞行数据的飞机寿命监控方法，包括以下步骤：步骤一：历史飞行数据获取；步骤二：历史飞行数据分析，获得固件和活动件的单次飞行累计损耗曲线；步骤三：定时飞行数据获取；步骤四：定时飞行数据分析；步骤五：获得单次飞行损耗率；步骤六：寿命进度分析；步骤七：寿命判断。本发明能够基于历史飞行数据获得固件和活动件的单次飞行累计损耗曲线，定时获取飞行数据并分析，可以获得每次飞行结束后的固件和活动件的损耗率，从而获得寿命进度，用于寿命判断，实现对飞机寿命的监控。
Description
【技术领域】
本发明涉及飞机寿命监控的技术领域，特别是基于历史飞行数据的飞机寿命监控方法的技术领域。
【背景技术】
飞机(Fixed-wing Aircraft)指具有机翼、一具或多具发动机的靠自身动力驱动前进，能在太空或者大气中自身的密度大于空气的航空器。如果飞行器的密度小于空气，那它就是气球或飞艇。如果没有动力装置，只能在空中滑翔，则被称为滑翔机。飞行器的机翼如果不固定，靠机翼旋转产生升力，就是直升机或旋翼机。固定翼飞机是最常见的航空器型态。动力的来源包含活塞发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮风扇发动机或火箭发动机等等。
飞机有设计寿命，但是没有强制报废的规定。目前各种飞机机型的使用年限一般在25-30年之间。航空业通常采用的是三个数据去判断飞机的使用寿命，即飞机机龄+飞行时数+起降次数，飞机机龄即为日历寿命，任一寿命到期即认为该机到寿。如果日历寿命到了但飞行小时数和起落次数远没有达到，则可对该机进行延寿。日历寿命是考虑结构腐蚀，飞行小时数和起落次数是考虑结构疲劳强度。
对航空公司而言，通过日历日控制的寿命更有利于日常运行，也更利于财务处理。因此制造商在设计飞机时，都是先定下预计使用20-24年的日历寿命，再根据飞机的预期运行环境(短途频繁起落/洲际长航程低起落数)来倒推设计方案。这方面一个典型例子，就是波音为了适应日航的需要，改装了一批B747，从适合洲际运行更改为了适合短途1-2小时的航程。
当然此时，飞机依然是安全的，只是其出现结构性问题的潜在风险提高了，需要采取更高频率，更高深度的维护才能保证其安全性。当飞机按照日历寿命计算后，若再想实时监测飞机寿命，则需要根据历史飞行数据来进行。
【发明内容】
本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种基于历史飞行数据的飞机寿命监控方法，能够基于历史飞行数据获得固件和活动件的单次飞行累计损耗曲线，定时获取飞行数据并分析，可以获得每次飞行结束后的固件和活动件的损耗率，从而获得寿命进度，用于寿命判断，实现对飞机寿命的监控。
为实现上述目的，本发明提出了一种基于历史飞行数据的飞机寿命监控方法，包括以下步骤：
步骤一：历史飞行数据获取：导出飞机上的历史飞行数据，历史飞行数据为一个或多个运行条件下的历史飞行数据；
步骤二：历史飞行数据分析，获得固件和活动件的单次飞行累计损耗曲线：根据历史飞行数据，曲线拟合获得单次飞行中的各个固件的Ratt-f(tdur,nequi,λe)曲线和各个活动件的Ratt-a(tdur,nequi,λe,ta)曲线，其中Ratt-f为固件损耗率、tdur为单次飞行持续时间、nequi为单次飞行的当量载荷、λe为环境系数、Ratt-a为活动件损耗率、ta为单次飞行中的活动次数；
步骤三：定时飞行数据获取：通过飞机上的传感器，定时在每次飞行结束后，获取飞机的飞行数据；
步骤四：定时飞行数据分析：将所获得的飞行数据进行处理，获得各个固件、活动件的单次飞行持续时间tdur、单次飞行的当量载荷nequi、环境系数λe，同时获得各个活动件的单次飞行中的活动次数ta；
步骤五：获得单次飞行损耗率：代入各个固件的Ratt-f(tdur,nequi,λe)公式和各个活动件的Ratt-a(tdur,nequi,λe,ta)公式中，获得各个固件的固件损耗率和各个活动件的活动件损耗率；
步骤六：寿命进度分析：各个固件的寿命为
各个活动件的寿命为
其中
为固件的第n次飞行的损耗率、
为活动件的第n次飞行的损耗率；
步骤七：寿命判断：当lf＜ζ时，为相应固件达到寿命，其中ζ为寿命预警值；当la＜ζ时，为相应活动件达到寿命。
作为优选，所述步骤一中的历史飞行数据由飞机上的传感器采集。
作为优选，所述步骤二中的λe为环境系数，λe为关于Tmean、Paver、dair、vaver的参数，其中Tmean为单次飞行的平均温度、Paver为单次飞行的平均压强、dair为单次飞行的大气平均密度、vaver为单次飞行的平均空速。
本发明的有益效果：本发明能够基于历史飞行数据获得固件和活动件的单次飞行累计损耗曲线，定时获取飞行数据并分析，可以获得每次飞行结束后的固件和活动件的损耗率，从而获得寿命进度，用于寿命判断，实现对飞机寿命的监控。
本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
【附图说明】
图1是本发明一种基于历史飞行数据的飞机寿命监控方法的原理流程图。
【具体实施方式】
参阅图1，本发明，包括以下步骤：
步骤一：历史飞行数据获取：导出飞机上的历史飞行数据，历史飞行数据为一个或多个运行条件下的历史飞行数据；
步骤二：历史飞行数据分析，获得固件和活动件的单次飞行累计损耗曲线：根据历史飞行数据，曲线拟合获得单次飞行中的各个固件的Ratt-f(tdur,nequi,λe)曲线和各个活动件的Ratt-a(tdur,nequi,λe,ta)曲线，其中Ratt-f为固件损耗率、tdur为单次飞行持续时间、nequi为单次飞行的当量载荷、λe为环境系数、Ratt-a为活动件损耗率、ta为单次飞行中的活动次数；
步骤三：定时飞行数据获取：通过飞机上的传感器，定时在每次飞行结束后，获取飞机的飞行数据；
步骤四：定时飞行数据分析：将所获得的飞行数据进行处理，获得各个固件、活动件的单次飞行持续时间tdur、单次飞行的当量载荷nequi、环境系数λe，同时获得各个活动件的单次飞行中的活动次数ta；
步骤五：获得单次飞行损耗率：代入各个固件的Ratt-f(tdur,nequi,λe)公式和各个活动件的Ratt-a(tdur,nequi,λe,ta)公式中，获得各个固件的固件损耗率和各个活动件的活动件损耗率；
步骤六：寿命进度分析：各个固件的寿命为
各个活动件的寿命为
其中
为固件的第n次飞行的损耗率、
为活动件的第n次飞行的损耗率；
步骤七：寿命判断：当lf＜ζ时，为相应固件达到寿命，其中ζ为寿命预警值；当la＜ζ时，为相应活动件达到寿命。
具体的，所述步骤一中的历史飞行数据由飞机上的传感器采集。
具体的，所述步骤二中的λe为环境系数，λe为关于Tmean、Paver、dair、vaver的参数，其中Tmean为单次飞行的平均温度、Paver为单次飞行的平均压强、dair为单次飞行的大气平均密度、vaver为单次飞行的平均空速。
本发明工作过程：
本发明一种基于历史飞行数据的飞机寿命监控方法在工作过程中，结合附图进行说明。
首先对历史飞行数据进行获取，必须大于等于一次完整的飞行数据，这样才能进行拟合；其次对历史飞行数据分析，获得固件和活动件的单次飞行累计损耗曲线，固件与活动件的最主要区别在于，活动件的寿命与活动的次数相关，因此，所求的函数也是与次数相关；曲线拟合为三参数与四参数的曲线拟合，可通过MATLAB进行拟合，同样地，环境系数的曲线拟合亦为四参数的曲线拟合，亦可通过MATLAB进行拟合；
在每次飞行结束后，对飞行数据进行获取并分析，获得各个固件、活动件的单次飞行持续时间tdur、单次飞行的当量载荷nequi、环境系数λe，同时获得各个活动件的单次飞行中的活动次数ta，从而代入所拟合出的公式，即可获得单次飞行损耗率；
依据求得的损耗率和历史的损耗率，即可获得寿命进度；最后依据寿命进度，即可判断寿命是否达到。
本发明，能够基于历史飞行数据获得固件和活动件的单次飞行累计损耗曲线，定时获取飞行数据并分析，可以获得每次飞行结束后的固件和活动件的损耗率，从而获得寿命进度，用于寿命判断，实现对飞机寿命的监控。
上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种基于历史飞行数据的飞机寿命监控方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：历史飞行数据获取：导出飞机上的历史飞行数据，历史飞行数据为一个或多个运行条件下的历史飞行数据；
步骤二：历史飞行数据分析，获得固件和活动件的单次飞行累计损耗曲线：根据历史飞行数据，曲线拟合获得单次飞行中的各个固件的Ratt-f(tdur,nequi,λe)曲线和各个活动件的Ratt-a(tdur,nequi,λe,ta)曲线，其中Ratt-f为固件损耗率、tdur为单次飞行持续时间、nequi为单次飞行的当量载荷、λe为环境系数、Ratt-a为活动件损耗率、ta为单次飞行中的活动次数；
步骤三：定时飞行数据获取：通过飞机上的传感器，定时在每次飞行结束后，获取飞机的飞行数据；
步骤四：定时飞行数据分析：将所获得的飞行数据进行处理，获得各个固件、活动件的单次飞行持续时间tdur、单次飞行的当量载荷nequi、环境系数λe，同时获得各个活动件的单次飞行中的活动次数ta；
步骤五：获得单次飞行损耗率：代入各个固件的Ratt-f(tdur,nequi,λe)公式和各个活动件的Ratt-a(tdur,nequi,λe,ta)公式中，获得各个固件的固件损耗率和各个活动件的活动件损耗率；
步骤六：寿命进度分析：各个固件的寿命为
各个活动件的寿命为
其中
为固件的第n次飞行的损耗率、Ratt-an为活动件的第n次飞行的损耗率；
步骤七：寿命判断：当lf＜ζ时，为相应固件达到寿命，其中ζ为寿命预警值；当la＜ζ时，为相应活动件达到寿命。
2.如权利要求1所述的一种基于历史飞行数据的飞机寿命监控方法，其特征在于：所述步骤一中的历史飞行数据由飞机上的传感器采集。
3.如权利要求1所述的一种基于历史飞行数据的飞机寿命监控方法，其特征在于：所述步骤二中的λe为环境系数，λe为关于Tmean、Paver、dair、vaver的参数，其中Tmean为单次飞行的平均温度、Paver为单次飞行的平均压强、dair为单次飞行的大气平均密度、vaver为单次飞行的平均空速。
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