CN112651599A - 一种飞机结构维修成本评估方法 - Google Patents

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CN112651599A CN202011395110.4A CN202011395110A CN112651599A CN 112651599 A CN112651599 A CN 112651599A CN 202011395110 A CN202011395110 A CN 202011395110A CN 112651599 A CN112651599 A CN 112651599A
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王成波
张音旋
孟凡星
王广帅
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Abstract

本申请属于飞机设计领域，特别涉及一种飞机结构维修成本评估方法。包括：步骤一、获取裂纹维修寿命浪费成本；步骤二、获取停机维修成本；步骤三、获取裂纹维修成本；步骤四、根据所述裂纹维修寿命浪费成本、所述停机维修成本以及所述裂纹维修成本，计算飞机结构维修总成本。本申请的飞机结构维修成本评估方法，对裂纹维修寿命浪费成本、停机维修成本以及裂纹维修成本进行了综合的考虑，用于评估飞机或机群的结构维修成本，从而为优化飞机结构维修时机提供方法手段。本申请通过对量化飞机使用过程中维修和修理成本，能够准确评估整个机群运维总成本，根据本申请提供的方法能够对机群各飞机的维修时机进行优化，从而达到成本最低的目标。

Description

一种飞机结构维修成本评估方法
技术领域
本申请属于飞机设计领域，特别涉及一种飞机结构维修成本评估方法。
背景技术
我国飞机结构疲劳设计所采用的耐久性修理方法是主要考虑结构修理的经济性，认为当飞机修理的经济成本过高时，飞机达到经济寿命要求。但是，目前对于结构修理的经济性修理评估主要针对各耐久性关键部位，要求裂纹尺寸应小于结构修理极限，即裂纹超过零件可以修理的最大裂纹尺寸。这种经济性评估只是针对一个结构耐久性关键部位，对于整架飞机而言，存在很多耐久性关键部位，对于整个机群，数量更为庞大。那么针对整架飞机或整个机群如何优化飞机结构修理的时机从而达到最小经济成本要求，目前还没有可行的方法。
因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
发明内容
本申请的目的是提供了一种飞机结构维修成本评估方法，以解决现有技术存在的至少一个问题。
本申请的技术方案是：
一种飞机结构维修成本评估方法，包括：
步骤一、获取裂纹维修寿命浪费成本；
步骤二、获取停机维修成本；
步骤三、获取裂纹维修成本；
步骤四、根据所述裂纹维修寿命浪费成本、所述停机维修成本以及所述裂纹维修成本，计算飞机结构维修总成本。
可选地，步骤一中，所述获取裂纹维修寿命浪费成本包括：
f(tfix)＝C寿命浪费×(tfailure-tfix)
C寿命浪费＝R设计制造/h总寿命×h浪费寿命
其中，tfix为裂纹维修时间，tfailure为裂纹失效时间，C寿命浪费为裂纹维修单位时间寿命浪费系数，R设计制造为飞机设计和制造的成本费用，h总寿命为飞机的总寿命，h浪费寿命为由于提前修理浪费的使用寿命。
可选地，步骤二中，所述获取停机维修成本包括：
g(m)＝C停机×m
C停机＝R全寿命期维护/h总使用时间×h停机时间
其中，m为停机次数，C停机为单次停机维修成本，R全寿命期维护为飞机全寿命期内的全部维护费用，h总使用时间为飞机总使用时间，h停机时间为停机时间。
可选地，步骤三中，所述获取裂纹维修成本包括：
Figure BDA0002814626880000021
其中，C维修为与二级裂纹长度相对应的维修成本，a(t)为裂纹扩展曲线。
可选地，步骤四中，所述根据所述裂纹维修寿命浪费成本、所述停机维修成本以及所述裂纹维修成本，计算飞机结构维修总成本包括：
Figure BDA0002814626880000022
其中，z为机群飞机数量，i为第i架飞机，k为二级裂纹点数量，j为第j个二级裂纹点，
Figure BDA0002814626880000024
为第i架飞机第j个二级裂纹点的裂纹失效时间，
Figure BDA0002814626880000025
为第i架飞机第j个二级裂纹点的裂纹维修时间，mi为第i架飞机的停机次数，
Figure BDA0002814626880000023
为第i架飞机第j个二级裂纹点的裂纹扩展曲线。
发明至少存在以下有益技术效果：
本申请的飞机结构维修成本评估方法，能够准确评估整个机群运维总成本，能够对机群各飞机的维修时机进行优化，从而达到成本最低的目标。
附图说明
图1是本申请一个实施方式的飞机结构维修成本评估方法流程图；
图2是本申请一个实施方式的裂纹扩展曲线；
图3是本申请一个实施方式的裂纹长度与维修成本示意图。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
下面结合附图1至图3对本申请做进一步详细说明。
本申请提供了一种飞机结构维修成本评估方法，包括以下步骤：
步骤一、获取裂纹维修寿命浪费成本；
步骤二、获取停机维修成本；
步骤三、获取裂纹维修成本；
步骤四、根据裂纹维修寿命浪费成本、停机维修成本以及裂纹维修成本，计算飞机结构维修总成本。
本申请的飞机结构维修成本评估方法，对于一些出现裂纹不能维修的构件，如果过早的将那些出现细小裂纹的构件进行维修，势必会造成构件没有得到充分的运用，造成寿命浪费。相似的对于裂纹能够进行维修的构件，从维修后将会改变整个结构的应力分布，有时可能出现加速整个结构的磨损速度，使整个结构的寿命缩短考虑，如果过早的对那些距离失效时间还很远的细小裂纹进行维修，间接的会造成整个结构的寿命浪费。
如图2为一个二级裂纹的扩展曲线，该裂纹失效时间tfailure所对应的临界裂纹宽度为ac，裂纹维修时间tfix所对应的裂纹宽度为维修宽度a维修，由图2可知从a维修扩展到ac还有一段时间，如果过早的对裂纹进行维修会造成寿命浪费。
因此，本申请的飞机结构维修成本评估方法，在步骤一中首先计算了裂纹维修寿命浪费成本，具体的表示如下：
f(tfix)＝C寿命浪费×(tfailure-tfix)
C寿命浪费＝R设计制造/h总寿命×h浪费寿命
其中，tfix为裂纹维修时间，tfailure为裂纹失效时间，C寿命浪费为裂纹维修单位时间寿命浪费系数，R设计制造为飞机设计和制造的成本费用，h总寿命为飞机的总寿命，h浪费寿命为由于提前修理浪费的使用寿命。
进一步，每一次飞机停飞对二级裂纹进行维修，都需要调用大量的维修资源，这势必会造成维修成本提高。因此，在步骤二中计算了停机维修成本，具体的表示如下：
g(m)＝C停机×m
C停机＝R全寿命期维护/h总使用时间×h停机时间
其中，m为停机次数，C停机为单次停机维修成本，R全寿命期维护为飞机全寿命期内的全部维护费用，h总使用时间为飞机总使用时间，h停机时间为停机时间。
此外，不同长度的二级裂纹所需要的维修费用也是不同的。如图3是一个裂纹长度与维修成本关系的示意图。根据图3所示，裂纹维修成本模型表示如下：
Figure BDA0002814626880000041
其中，C维修为与二级裂纹长度相对应的维修成本，a(t)为裂纹扩展曲线。
本申请的飞机结构维修成本评估方法，假设一个机群共有z架飞机，在得到裂纹维修寿命浪费成本、停机维修成本以及裂纹维修成本后，根据这些成本计算得到该集群的飞机结构维修总成本：
Figure BDA0002814626880000042
其中，z为机群飞机数量，i为第i架飞机，k为二级裂纹点数量，j为第j个二级裂纹点，
Figure BDA0002814626880000043
为第i架飞机第j个二级裂纹点的裂纹失效时间，
Figure BDA0002814626880000044
为第i架飞机第j个二级裂纹点的裂纹维修时间，mi为第i架飞机的停机次数，
Figure BDA0002814626880000045
为第i架飞机第j个二级裂纹点的裂纹扩展曲线。
本申请的飞机结构维修成本评估方法，对裂纹维修寿命浪费成本、停机维修成本以及裂纹维修成本进行了综合的考虑，用于评估飞机或机群的结构维修成本，从而为优化飞机结构维修时机提供方法手段。
本申请的飞机结构维修成本评估方法，通过对量化飞机使用过程中维修和修理成本，能够准确评估整个机群运维总成本，根据本申请提供的方法能够对机群各飞机的维修时机进行优化，从而达到成本最低的目标。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种飞机结构维修成本评估方法，其特征在于，包括：
步骤一、获取裂纹维修寿命浪费成本；
步骤二、获取停机维修成本；
步骤三、获取裂纹维修成本；
步骤四、根据所述裂纹维修寿命浪费成本、所述停机维修成本以及所述裂纹维修成本，计算飞机结构维修总成本。
2.根据权利要求1所述的飞机结构维修成本评估方法，其特征在于，步骤一中，所述获取裂纹维修寿命浪费成本包括：
f(tfix)＝C寿命浪费×(tfailure-tfix)
C寿命浪费＝R设计制造/h总寿命×h浪费寿命
其中，tfix为裂纹维修时间，tfailure为裂纹失效时间，C寿命浪费为裂纹维修单位时间寿命浪费系数，R设计制造为飞机设计和制造的成本费用，h总寿命为飞机的总寿命，h浪费寿命为由于提前修理浪费的使用寿命。
3.根据权利要求2所述的飞机结构维修成本评估方法，其特征在于，步骤二中，所述获取停机维修成本包括：
g(m)＝C停机×m
C停机＝R全寿命期维护/h总使用时间×h停机时间
其中，m为停机次数，C停机为单次停机维修成本，R全寿命期维护为飞机全寿命期内的全部维护费用，h总使用时间为飞机总使用时间，h停机时间为停机时间。
4.根据权利要求3所述的飞机结构维修成本评估方法，其特征在于，步骤三中，所述获取裂纹维修成本包括：
Figure FDA0002814626870000011
其中，C维修为与二级裂纹长度相对应的维修成本，a(t)为裂纹扩展曲线。
5.根据权利要求4所述的飞机结构维修成本评估方法，其特征在于，步骤四中，所述根据所述裂纹维修寿命浪费成本、所述停机维修成本以及所述裂纹维修成本，计算飞机结构维修总成本包括：
Figure FDA0002814626870000021
其中，z为机群飞机数量，i为第i架飞机，k为二级裂纹点数量，j为第j个二级裂纹点，
Figure FDA0002814626870000022
为第i架飞机第j个二级裂纹点的裂纹失效时间，
Figure FDA0002814626870000023
为第i架飞机第j个二级裂纹点的裂纹维修时间，mi为第i架飞机的停机次数，
Figure FDA0002814626870000024
为第i架飞机第j个二级裂纹点的裂纹扩展曲线。
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