CN113051699A - 一种飞机剩余寿命的评估方法 - Google Patents

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Abstract

一种飞机剩余寿命的评估方法，以全机疲劳试验载荷谱作为基础，采用损伤类比计算方法，确定单机损伤计算的基准当量损伤率(每飞行小时当量损伤)。然后，在任一架飞机载荷飞参历程的基础上，确定任一架飞机的当量损伤，快速评估给出单机消耗寿命和剩余寿命。本方法所需参数少，使用便捷，可用于快速确定飞机剩余寿命，并可进一步用于单机寿命监控和结构健康监控。

Description

一种飞机剩余寿命的评估方法
技术领域
本发明属于航空结构疲劳领域，具体涉及一种飞机剩余寿命的评估方法。
背景技术
通常飞机寿命基本上按“机群寿命管理”，即所有飞机都按预先确定的寿命指标控制使用。一般只使用飞行起落、飞行小时数、日历年限三个参数来控制飞机进入大修的时机和剩余寿命。随着飞机性能的提升、造价的提高，原有的粗放的寿命管理方式已无法满足现代飞机的精细化使用要求，急需发展一种能够对外场飞机实时损伤和剩余寿命进行准确评估的定量化工程实用方法。
本方法通过全机疲劳试验载荷谱和飞机飞参数据，确定了一种飞机结构疲劳寿命快速评估方法，解决了飞机剩余寿命预测不准、缺乏定量实时给出飞机损伤和剩余寿命模型的技术难点。
现有的规范、文献未就给出行之有效的设计方法用于外场飞机剩余寿命的定量确定。同时，在开展飞机寿命管理时，原寿命指标管理的适应性不强，无法对结构损伤和剩余寿命进行实时预测。
发明内容
为解决外场飞机使用中，缺乏寿命消耗评估手段、无法定量给出寿命精确消耗情况的技术问题，本发明的目的在于提供一种评估飞机剩余寿命的方法。
一种飞机剩余寿命的评估方法，已知该型飞机的目标寿命，包含目标起落数N1，已知该型飞机的全机疲劳试验重心载荷谱，已知该型飞机某架飞机已飞行的所有起落的载荷历程，其特征在于包含以下内容：
1)将该型飞机的全机疲劳试验重心载荷谱作为基准谱，通过雨流计数方法形成该型飞机基准谱对应的全寿命疲劳载荷循环；
2)将该型飞机基准谱对应的全寿命疲劳载荷循环处理为全寿命当量脉动循环；
3)将该型飞机某架飞机已飞行的所有起落的载荷历程处理为已消耗当量脉动循环；
4)根据步骤2)中的全寿命当量脉动循环计算该型飞机的全寿命当量损伤 D1；
5)根据步骤3)中的已消耗当量脉动循环，采用等损伤计算方法计算确定该型飞机某架飞机已飞行的所有起落的已消耗当量损伤D2；
6)根据该型飞机的全寿命当量损伤D1、该型飞机某架飞机已飞行的所有起落的已消耗当量损伤D2和该型飞机的目标起落数N1，按照公式
Figure RE-GDA0002568533040000021
计算得到该型飞机某架飞机的已消耗起落数N2；
7)用该型飞机目标起落数N1减去该型飞机某架飞机的已消耗起落数N2，得到某架飞机的剩余起落数N3，剩余起落数N3即为该架飞机的剩余寿命。
所述的步骤2)中的疲劳载荷循环通过公式
Figure RE-GDA0002568533040000022
处理为当量脉动循环，其中Gjx为飞机设计载荷对应的过载，(Gmax)0i为基准谱脉动循环的最大过载，(ΔG)i＝(Gmax)i-(Gmin)i为每级载荷增量，(Gmax)i为每级载荷最大过载，(Gmin)i为每级载荷最小过载，Ri为应力比。
所述步骤4)中，将当量脉动循环通过公式
Figure RE-GDA0002568533040000023
计算为当量损伤，其中m为损伤指数，n1为基准谱中载荷循环数。
所述的步骤3)中的疲劳载荷循环通过公式
Figure RE-GDA0002568533040000024
处理为当量脉动循环，其中Gjx为飞机设计载荷对应的过载，(Fmax)0i为任一架飞机已飞行所有起落的当量脉动循环历程中每级脉动循环的最大过载， (ΔF)i＝(Fmax)i-(Fmin)i为任一架飞机的载荷历程中的每级载荷增量，(Fmax)i为每级载荷最大过载，(Fmin)i为每级载荷最小过载，Ri为应力比。
所述步骤5)中，将当量脉动循环通过公式
Figure RE-GDA0002568533040000031
计算为当量损伤，其中m为损伤指数，n2为任一架飞机已飞行所有起落的脉动循环历程中载荷循环数。
本发明的有益效果在于：本发明所提出的评估飞机剩余寿命的方法便于计算机编程实现自动化计算。可用于迅速准确地确定外场飞机实时损伤和剩余寿命。本发明所提出的评估飞机剩余寿命的方法，是在满足基准谱损伤真实的基础上，采用相对损伤原理得到的飞机结构疲劳寿命快速评估方法，解决了飞机剩余寿命预测不准、缺乏定量实时给出飞机损伤和剩余寿命模型的技术难点，可广泛应用于各种飞机单机寿命监控中寿命的快速评估。本发明使用的理论依据正确，分析步骤清晰、简单。
附图说明
图1是飞机剩余寿命的评估方法流程图
具体实施方式
参见附图，该发明方法已应用到某型飞机剩余寿命评估工作，一种飞机剩余寿命的评估方法，已知该型飞机的目标寿命，包含目标起落数N1＝5000，已知该型飞机的全机疲劳试验重心载荷谱，见表1基准谱各级载荷循环，已知该型飞机某架飞机已飞行的所有起落的载荷历程，见表2该架飞机已飞行所有起落的载荷历程信息，其特征在于包含以下内容：
1)将该型飞机的全机疲劳试验重心载荷谱作为基准谱，通过雨流计数方法形成该飞机基准谱对应的全寿命疲劳载荷循环见表1，其中(Gmax)i为每级载荷最大过载，(Gmin)i为每级载荷最小过载，Ri为应力比；
表1基准谱各级载荷循环
Figure RE-GDA0002568533040000032
Figure RE-GDA0002568533040000041
2)将该飞机基准谱对应的全寿命疲劳载荷循环处理为全寿命当量脉动循环见表1。计算公式为
Figure RE-GDA0002568533040000042
其中Gjx为飞机设计载荷对应的过载，且Gjx＝5.0，(Gmax)0i为基准谱脉动循环的最大过载，(ΔG)i＝(Gmax)i-(Gmin)i为每级载荷增量。
3)将该架飞机已飞行的所有起落的载荷历程处理为已消耗当量脉动循环见表2，计算公式为
Figure RE-GDA0002568533040000051
其中Gjx为飞机设计载荷对应的过载，且Gjx＝5.0，(Fmax)0i为该架飞机已飞行所有起落的当量脉动循环历程中每级脉动循环的最大过载，(ΔF)i＝(Fmax)i-(Fmin)i为该架飞机的载荷历程中的每级载荷增量，(Fmax)i为每级载荷最大过载，(Fmin)i为每级载荷最小过载，Ri为应力比。
表2该架飞机已飞行所有起落的载荷历程信息
Figure RE-GDA0002568533040000052
Figure RE-GDA0002568533040000061
4)根据步骤2)中的全寿命当量脉动循环计算该飞机的全寿命当量损伤 D1＝485.27，计算公式为
Figure RE-GDA0002568533040000062
其中m为损伤指数且m＝3.95，n1为基准谱中载荷循环数且n1＝40。
5)根据步骤3)中的已消耗当量脉动循环，采用等损伤计算方法计算确定该飞机已飞行的所有起落的已消耗当量损伤D2＝165.58，计算公式为
Figure RE-GDA0002568533040000063
其中m为损伤指数且m＝3.95，n2为该架飞机已飞行所有起落的脉动循环历程中载荷循环数且n2＝30。
6)根据该飞机的全寿命当量损伤D1、该飞机已飞行的所有起落的已消耗当量损伤D2和该飞机的目标起落数N1，按照公式
Figure RE-GDA0002568533040000064
计算得到该飞机的已消耗起落数N2＝1706；
7)用该飞机目标起落数N1减去该飞机的已消耗起落数N2，得到该飞机的剩余起落数N3，剩余起落数3294次起落即为该飞机的剩余寿命。
N3＝N1-N2＝5000-1706＝3294。

Claims (5)

1.一种飞机剩余寿命的评估方法，已知该型飞机的目标寿命，包含目标起落数N1，已知该型飞机的全机疲劳试验重心载荷谱，已知该型飞机某架飞机已飞行的所有起落的载荷历程，其特征在于包含以下内容：
1)将该型飞机的全机疲劳试验重心载荷谱作为该型飞机基准谱，通过雨流计数方法形成该型飞机基准谱对应的全寿命疲劳载荷循环；
2)将该型飞机基准谱对应的全寿命疲劳载荷循环处理为全寿命当量脉动循环；
3)将该型飞机某架飞机已飞行的所有起落的载荷历程处理为已消耗当量脉动循环；
4)根据步骤2)中的全寿命当量脉动循环计算该型飞机的全寿命当量损伤D1；
5)根据步骤3)中的已消耗当量脉动循环，采用等损伤计算方法计算确定某架飞机已飞行的所有起落的已消耗当量损伤D2；
6)根据该型飞机的全寿命当量损伤D1、某架飞机已飞行的所有起落的已消耗当量损伤D2和该型飞机的目标起落数N1，按照公式
Figure RE-FDA0002568533030000011
计算得到某架飞机的已消耗起落数N2；
7)用该型飞机目标起落数N1减去该架飞机的已消耗起落数N2，得到该架飞机的剩余起落数N3，剩余起落数N3即为该架飞机的剩余寿命。
2.如权利要求1所述的飞机剩余寿命的评估方法，其特征在于，所述的步骤2)中的疲劳载荷循环通过公式
Figure RE-FDA0002568533030000012
处理为当量脉动循环，其中Gjx为飞机设计载荷对应的过载，(Gmax)0i为基准谱脉动循环的最大过载，(ΔG)i＝(Gmax)i-(Gmin)i为每级载荷增量，(Gmax)i为每级载荷最大过载，(Gmin)i为每级载荷最小过载，Ri为应力比。
3.如权利要求1所述的飞机剩余寿命的评估方法，其特征在于，所述步骤4)中，将当量脉动循环通过公式
Figure RE-FDA0002568533030000021
计算为当量损伤，其中m为损伤指数，n1为基准谱中载荷循环数。
4.如权利要求1所述的飞机剩余寿命的评估方法，其特征在于，所述的步骤3)中的疲劳载荷循环通过公式
Figure RE-FDA0002568533030000022
处理为当量脉动循环，其中Gjx为飞机设计载荷对应的过载，(Fmax)0i为任一架飞机已飞行所有起落的当量脉动循环历程中每级脉动循环的最大过载，(ΔF)i＝(Fmax)i-(Fmin)i为任一架飞机的载荷历程中的每级载荷增量，(Fmax)i为每级载荷最大过载，(Fmin)i为每级载荷最小过载，Ri为应力比。
5.如权利要求1所述的飞机剩余寿命的评估方法，其特征在于，所述步骤5)中，将当量脉动循环通过公式
Figure RE-FDA0002568533030000023
计算为当量损伤，其中m为损伤指数，n2为任一架飞机已飞行所有起落的脉动循环历程中载荷循环数。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113704875A (zh) * 2021-08-03 2021-11-26 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 一种随机起飞着陆重量情况下的起落架损伤评估方法
CN114552359A (zh) * 2022-04-26 2022-05-27 南京漫鱼医疗技术有限公司 多种波长的飞秒激光器的控制方法及装置
CN114676587A (zh) * 2022-04-12 2022-06-28 北京航空航天大学 基于载荷谱相似性的疲劳寿命评估方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103983467A (zh) * 2014-05-12 2014-08-13 中国人民解放军空军工程大学 一种基于服役状态的单机服役使用寿命监控方法
CN104021291A (zh) * 2014-06-06 2014-09-03 中国人民解放军空军工程大学 老龄飞机疲劳延寿试验周期的确定方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103983467A (zh) * 2014-05-12 2014-08-13 中国人民解放军空军工程大学 一种基于服役状态的单机服役使用寿命监控方法
CN104021291A (zh) * 2014-06-06 2014-09-03 中国人民解放军空军工程大学 老龄飞机疲劳延寿试验周期的确定方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王磊等: "规定使用用途下飞行情况差异对结构疲劳寿命的影响研究", 《机械强度》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113704875A (zh) * 2021-08-03 2021-11-26 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 一种随机起飞着陆重量情况下的起落架损伤评估方法
CN113704875B (zh) * 2021-08-03 2023-07-21 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 一种随机起飞着陆重量情况下的起落架损伤评估方法
CN114676587A (zh) * 2022-04-12 2022-06-28 北京航空航天大学 基于载荷谱相似性的疲劳寿命评估方法
CN114676587B (zh) * 2022-04-12 2022-09-23 北京航空航天大学 基于载荷谱相似性的疲劳寿命评估方法
CN114552359A (zh) * 2022-04-26 2022-05-27 南京漫鱼医疗技术有限公司 多种波长的飞秒激光器的控制方法及装置

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