CN117709231A - 基于总过载超越数曲线的实测严重飞行-地面谱编制方法 - Google Patents

基于总过载超越数曲线的实测严重飞行-地面谱编制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于总过载超越数曲线的实测严重飞行‑地面谱编制方法，包括：将飞机任务剖面划分为多个任务段，并获取每个任务段对应的过载累积超越数曲线族；基于此采用随机抽样方法确定单位块谱下的总过载累积超越数曲线族；获得单位块谱下的严重过载累积超越数曲线，从而反推每个任务段对应的累积超越数的覆盖率；并根据覆盖率进行反演操作，得到每个任务段的严重过载累积超越数曲线；由载荷谱当量准则确定5级载荷，根据5×5编谱制编制严重飞行‑地面谱。通过该方法编制的严重谱下试件的失效模式与外场失效特征更加相似，并且定寿时使用的分散系数只需考虑结构的分散系数，不需考虑载荷的分散性。

Description

基于总过载超越数曲线的实测严重飞行-地面谱编制方法
技术领域
本发明属于耐久性严重飞行-地面谱编制技术领域，特别是基于总过载超越数曲线的实测严重飞行-地面谱编制方法。
背景技术
飞行-地面载荷谱是指飞机在飞行-地面任务段中机体经受的载荷时间历程编制的谱，通过专门的测试改装和飞行试验实测编制飞机的实测飞行载荷谱，用于确定和验证飞机的设计使用寿命，是飞机结构疲劳定延寿的前提。
即使是按相同的使用要求使用的飞机，机群内不同飞机的载荷-时间历程具有明显的差异，对应着载荷谱的分散性，而耐久性分析和试验必须在确定(唯一)的载荷谱下进行。从而如何选取和编制合理的载荷谱成为了结构耐久性分析和评定的关键，为此提出了“严重谱”，严重谱有着能够暴露飞机本身的失效特征和减少试验时间的优点，因此严重谱在当今实测谱的编制中的应用也越来越多。
关于平均谱的概念、编制方法和平均谱下的寿命分析方法相对已经比较成熟，但是关于严重谱的研究尚有若干关键技术尚待解决。关于具体的编谱方法，国外仅有较为模糊的以过载超越数曲线为基础的谱编制方法，且严重程度未知和具体编制方法未知；而国内对于飞机严重机动谱编制方法主要有：
(1)文献“基于飞行科目统计分析的严重谱编制方法”提出了基于损伤分布选择严重代表起落的严重谱编制方法
(2)文献“基于载荷损伤分散的严重谱选取方法初探”提出了在指定的机群寿命可靠度要求下，载荷谱严重程度PL与载荷损伤和结构分散性有关。针对目前的飞机载荷损伤分布参数，PL略高于90％。
因此，有必要提出一种在保证安全性和经济性(即编制方便)的情况下，充分考虑飞行载荷和地面载荷分散性以及飞行载荷和地面载荷特点的飞机严重实测飞行-地面谱编制方法。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供一种至少解决上述部分技术问题的基于总过载超越数曲线的实测严重飞行-地面谱编制方法，该方法引入了严重谱和飞续飞谱编制方法，编制的严重谱可以减少疲劳试验的时间，反映了飞机严重使用情况，基于该谱编制的试验谱下试件的失效模式与外场失效特征更加相似，并且定寿时使用的分散系数只需考虑结构的分散系数，不需考虑载荷的分散性。
本发明实施例提供了基于总过载超越数曲线的实测严重飞行-地面谱编制方法，包括如下步骤：
S1、将飞机任务剖面划分为多个任务段，并获取每个所述任务段对应的过载累积超越数曲线族；
S2、根据所述任务段对应的过载累积超越数曲线族，采用随机抽样方法确定单位块谱下的总过载累积超越数曲线族；
S3、对单位块谱下的总过载累积超越数曲线族进行处理，获得单位块谱下的严重过载累积超越数曲线；
S4、根据单位块谱下的严重过载累积超越数曲线，反推每个所述任务段对应的累积超越数的覆盖率；并根据所述覆盖率进行反演操作，得到每个所述任务段的严重过载累积超越数曲线；
S5、由载荷谱当量准则确定5级载荷，根据5×5编谱制编制严重飞行-地面谱。
进一步地，所述S1具体包括：
S11、将飞机任务剖面划分为多个任务段，获取每个任务段对应的实测载荷数据，并进行标准化处理；
S12、对标准化处理后的实测载荷数据进行峰谷值采集，获取该任务段对应的过载峰谷值数据；
S13、采用限制跨均峰计数法，对每个所述任务段对应的过载峰谷值数据进行过载时间历程计数；
S14、获得每个所述任务段对应的过载累积超越数：将通过限制跨均峰计数法得到的峰值大于0设为正峰值，谷值小于0设为负谷值；选定若干级载荷，分别将正峰值和负谷值记作正向过载累积超越数和负向过载累积超越数；
S15、分别对所述任务段对应的正向过载累积超越数和负向过载累积超越数进行标准化处理，将其转化为标准时间内的过载累积超越数；
S16、基于标准化处理后的过载累积超越数，采用几何平均计算对称的正向过载累积超越数和负向过载累积超越数的平均数，从而得到每个所述任务段对应的过载累积超越数曲线族。
进一步地，所述S14具体包括：
以各任务段1g载荷状态作为基准，
对于正过载，当两个峰之间的谷值或两个谷之间的峰值不超过该任务段基准线的上偏差时，仅记录其中最大峰值；
对于负过载，当两个峰之间的谷值或两个谷之间的峰值不超过该任务段基准线的下偏差时，仅记录其中最小谷值；
当上偏差或下偏差为最大峰值的20％时，该偏差即为所述限制跨均峰计数法中的限制条件。
进一步地，所述S2具体包括：
S21、针对各个任务剖面，按任务段顺序从各任务段的过载累积超越数曲线族中随机抽取各过载累积超越数曲线并对指定过载下累积超越数进行累加计算，获得单位块谱下的各级过载以及其对应的累积超越数；
S22、对各级过载及其对应的过载累积超越数进行拟合处理，获得单位块谱下的过载累积超越数曲线；
S23、重复步骤S21-S23，获得单位块谱下的总过载累积超越数曲线族。
进一步地，所述S3具体包括：
S31、对单位块谱下的总过载累积超越数曲线族进行离散化处理，获得不同过载下的超越数数据对；
S32、对不同过载下的超越数数据对进行分布特性检验和分布参数估计，获得不同过载下的超越数数据对对应的分布函数和分布参数；将超越数数据对在单位块谱下拟合的过载累积超越数曲线作为单位块谱下的严重过载累积超越数曲线。
进一步地，所述S4具体包括：
S41、将单位块谱下的严重过载累积超越数曲线中指定过载对应的超越数的覆盖率设为90％；
S42、根据所述分布函数和分布参数，计算覆盖率为90％的超越数，即计算各任务段下的各级过载与其对应的超越数；
S43、对各任务段下的各级过载与其对应的超越数进行拟合处理，获得每个所述任务段的严重过载累积超越数曲线。
进一步地，所述S5包括：对每个任务段的严重过载累积超越数曲线进行高载截取和低载截除；
(1)高载截取：以1000次飞行该任务段出现1次的高载为截取值；；
(2)低载截除：将严重飞行-地面谱中循环的小幅载荷删除或等损伤折算为某一级载荷。
与现有技术相比，本发明记载的基于总过载超越数曲线的实测严重飞行-地面谱编制方法，具有如下有益效果：该方法引入了严重谱和飞续飞谱编制方法，编制的严重谱可以减少疲劳试验的时间，反映了飞机严重使用情况，基于该谱编制的试验谱下试件的失效模式与外场失效特征更加相似，并且定寿时使用的分散系数只需考虑结构的分散系数，不需考虑载荷的分散性。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例提供的基于总过载超越数曲线的实测严重飞行-地面谱编制方法流程示意图。
图2为本发明实施例提供的峰谷值检测示意图。。
图3为本发明实施例提供的限制跨均峰计数法示意图。
图4为本发明实施例提供的对各过载累积超越数曲线累加计算的示意图。
图5为本发明实施例提供的参数μ的拟合结果示意图。
图6为本发明实施例提供的参数σ的拟合结果示意图。
图7为本发明实施例提供的单位块谱下的总过载累积超越数曲线族示意图。
图8为本发明实施例提供的分布参数估计结果示意图。
图9为本发明实施例提供的单位块谱下的严重过载累积超越数曲线示意图。
图10为本发明实施例提供的严重飞行载荷疲劳谱示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
参见图1所示，本发明实施例提供了基于总过载超越数曲线的实测严重飞行-地面谱编制方法，具体包括如下步骤：
S1、将飞机任务剖面划分为多个任务段，并获取每个任务段对应的过载累积超越数曲线族；
S2、根据任务段对应的过载累积超越数曲线族，采用随机抽样方法确定单位块谱下的总过载累积超越数曲线族；
S3、对单位块谱下的总过载累积超越数曲线族进行处理，获得单位块谱下的严重过载累积超越数曲线；
S4、根据单位块谱下的严重过载累积超越数曲线，反推每个任务段对应的累积超越数的覆盖率；并根据覆盖率进行反演操作，得到每个任务段的严重过载累积超越数曲线；
S5、由载荷谱当量准则确定5级载荷，根据5×5编谱制编制严重飞行-地面谱。
下面分别对上述各个步骤进行详细的说明。
在上述步骤S1中，确定飞机任务剖面和任务剖面参数，具体为确定飞机的任务剖面、任务剖面比例及任务剖面构成；给出任务剖面参数，如任务段、任务段的高度、速度、重量、飞行距离、飞行时间等；并根据任务剖面参数，将飞机任务剖面划分为多个任务段，划分依据包括：
a)滑行开始点按飞机开始移动为判据；
b)滑行结束点按飞机起落架离开地面为判据；
c)襟翼放下进场结束点按襟翼偏角变为0°为判据；
d)爬升结束点按高度曲线转平的转折点为判据；
e)平飞结束点按高度曲线下降的转折点为判据；
f)下滑结束点/按襟翼偏角变为35°为判据；
g)襟翼放下进场结束点按起落架接地为判据；
h)着陆撞击结束点按起落架均平稳着地为判据；
i)着陆滑行结束点以飞机停止移动为判据。
飞行剖面的主要任务段的过载谱按“5×5”谱进行编制，即：首先把过载谱离散成五级谱，然后将离散谱编制成轻重程度不同的5类典型飞行类型的载荷谱；而撞击任务段的过载谱按1级谱编制，共5类典型飞行类型。
获取每个任务段对应的实测载荷数据，并对每个任务段对应的实测载荷数据进行标准化处理；按飞机剖面图的规定，将飞机重心和机翼的Y向过载数据，用其对应的真实质量“Gi”与飞行剖面图该任务段标准飞机质量“G0”之比进行修正。即：
△ny0＝△nyi*Gi/G0 (1)
上式中，△ny0为标准化处理后的载荷数据；△nyi为实测载荷数据；Gi为载荷真实质量数据；G0为标准飞机质量数据；将实测的飞行载荷数据ny减去1即可得到该时刻的增量过载△ny；载荷真实质量数据按飞机重量减去油耗计算给出，油耗按总平均计算获得(计算平均油耗的时间从起飞滑行开始到着陆撞击结束)；
将标准化处理后的实测载荷数据分离为突风载荷数据和机动载荷数据；分离的判据如下：若载荷变化持续时间超过2s，则判定为机动载荷数据，否则判定为突风载荷数据；若舵面偏角绝对值等于或大于4°，则判定为机动载荷数据，否则判定为突风载荷数据。
对突风载荷数据和机动载荷数据进行峰谷值采集，获取该任务段对应的突风过载峰谷值数据和机动过载峰谷值数据。
所谓峰谷值检测就是在计数处理过程中，将突风载荷数据中所有的峰值数据和谷值数据检测出来，滤掉峰值和谷值之间的数据，同时保留对应采样点序号。如图2所示，保留Δnz1、Δnz3、Δnz5、Δnz6、Δnz7、Δnz8、Δnz10峰谷点，去掉Δnz2、Δnz4、Δnz9采样点；
如果满足上述公式(2)，则取峰值(或谷值)一次。
采用限制跨均峰计数法，对每个任务段对应的过载峰谷值数据进行过载时间历程计数；限制跨均峰值计数法是在峰值法的基础上，加一定的限制条件，形成的计数方法，具体参见图3所示：
以各任务段1g载荷状态作为基准，
对于正过载，当两个峰之间的谷值或两个谷之间的峰值不超过该任务段基准线的上偏差时，仅记录其中最大峰值；
对于负过载，当两个峰之间的谷值或两个谷之间的峰值不超过该任务段基准线的下偏差时，仅记录其中最小谷值；
当上偏差或下偏差为最大峰值的20％时，该偏差即为限制跨均峰计数法中的限制条件；
获得每个任务段对应的过载累积超越数：将通过限制跨均峰计数法得到的峰值大于0设为正峰值，谷值小于0设为负谷值；选定若干级载荷，分别将正峰值和负谷值记作正向过载累积超越数和负向过载累积超越数，分别记为N(+Δny)和N(-Δny)；
对任务段对应的过载累积超越数进行标准化处理，将其转化为标准时间内的过载累积超越数；在该步骤中，由于载荷谱实测是任务段飞行时间与任务剖面中任务段标准时间存在差别，需要将实测的任务段过载累积超越数数据转换为标准时间的累积超越数数据。设实测数据对应的飞行时间为tM，任务段标准时间为tS。实测时间得到的第i级载荷的累积超越数Nib，则标准时间的第i级载荷的累积超越数应该为
对各级载荷的累积超越数均按上述公式进行替换，即可得到标准时间的任务段过载累积超越数数据；
基于标准化处理后的过载累积超越数，采用几何平均计算对称的正向过载累积超越数和负向过载累积超越数的平均数，从而得到每个任务段对应的过载累积超越数曲线族；工程上采用几何平均来求得一个对称的突风/机动/地面滑行过载对应累积超越数的平均数，这样就得到了±Δny的累积超越数曲线族，通过公式可表示为：
对于地面着陆撞击过载，对正向过载累积超越数和负向过载累积超越数分别进行处理。
在上述步骤S2中，具体包括：
S21、针对各个任务剖面，按任务段顺序从各任务段的过载累积超越数曲线族中随机抽取各过载累积超越数曲线并对指定过载下累积超越数进行累加计算，获得单位块谱下的各级过载以及其对应的累积超越数；参见图4所示，累加方法为分别将各级过载的累积超越数进行累加
式中，Nj,k为第j种任务剖面下过载累积超越数曲线(任务剖面级别)下第k级过载下的累积超越数；Ni,k为第j种任务剖面下第i个任务段下过载累积超越数曲线(任务段级别)下第k级过载下的累积超越数；n为该剖面下过载累积超越数曲线的数量；
S22、对各级过载及其对应的过载累积超越数进行拟合处理，获得单位块谱下的过载累积超越数曲线；
单位块谱下下第k级过载累积超越数为：
式中，m为任务剖面总数，aj为单位块谱下第j种任务剖面次数。
拟合方程表示为：
Δnyk＝a*lgNck+b (7)
Δnyk为第k级过载，Nck为第k级过载累积超越数，通过该拟合处理获得单位块谱下的过载累积超越数曲线。
S23、重复步骤S21-S23，获得单位块谱下的总过载累积超越数曲线族。
在上述步骤S3中，具体包括：
S31、对单位块谱下的总过载累积超越数曲线族进行离散化处理，离散为(Δny，N)i(i＝1，…，n)数据对，计算得到超越数ΔNi＝Ni-Ni-1，获得不同过载对应的超越数数据对(Δny，ΔN)i(i＝1，…，n)；
S32、对不同过载下的超越数数据对进行分布特性检验和分布参数估计，获得不同过载下的超越数数据对对应的分布函数和分布参数；其中：
分布特征检验通常采用随机变量模型，假定指定Δny对应的超越数ΔN服从对数正态分布；
分布参数估计过程中，对于特定任务段，实测样本较大时，建议采用最大似然估计方法估计分布参数；似然函数如下式所示：
式中xi＝lgΔNi；根据似然函数分别对μ和σ求导为零来求解目标参数(μ,σ)
所获得的分布参数包括对数中值和对数标准差；
将超越数数据对在单位块谱下拟合的过载累积超越数曲线作为单位块谱下的严重过载累积超越数曲线。
在上述步骤S4中，具体包括：
S41、由于严重谱应反映机群90％飞机的严重使用情况，应保证单位块谱下的过载累积超越数曲线中指定过载对应的超越数的覆盖率为90％，因此，将单位块谱下的严重过载累积超越数曲线中指定过载对应的超越数的覆盖率设为90％；
S42、根据S32中得到的分布函数和分布参数，计算覆盖率为90％的超越数，即计算各任务段下的各级过载与其对应的超越数；即
其中，μck、σck分别为第k级过载ny,k对应的超越数的对数中值和标准差。
反推单位块谱下严重总过载累积超越数曲线对应的各任务段下的各级过载对应超越数覆盖率，应满足
其中ΔNp,i,k表示第j种任务剖面下第i个任务段下第k级过载覆盖率为p的超越数。
其中，μi,k、σi,k分别为第i任务段下第k级过载ny,k对应的超越数的对数中值和标准差；
原则上，各级过载超越数的覆盖率差异小于5％；
S43、对各任务段下的各级过载与其对应的超越数进行拟合处理，获得每个任务段的严重过载累积超越数曲线；拟合公式参照步骤S23。
在上述步骤S5中，编制严重飞行-地面过载谱。由载荷谱当量准则确定5级载荷，编制基于任务段的5×5谱：首先，针对任务剖面中的典型任务段，编制严重任务段谱；然后，由任务段构成任务剖面严重谱(起落谱)；最后，由任务剖面严重谱按比例随机排序编制以1000次起落为周期的严重飞行-地面过载飞-续-飞谱。耐久性严重飞行-地面谱编制的核心在于如何确定基于任务段的严重飞行-地面过载累积超越数曲线。具体包括：
S51、基于任务剖面的载荷级数确定：
每一任务段的过载离散为5级。离散后的过载次数在一个程序块中为整数，各任务段每次飞行的次数不少于1次，各级过载的代表值(即当量载荷)，按离散段等损伤折算确定。
S52、5×5谱各级载荷参数确定：
基于任务段严重机动正过载累积超越数曲线，进行载荷谱当量计算。当量载荷的计算：假设需进行当量计算的某离散段，其当量载荷为Δnyd，当量载荷循环次数为Neq，采用m段直线代替该离散段的曲线，第i段的线性方程为：
Δg＝ailgN+bi (14)
式中，ai、bi为第i段载荷谱曲线的常数。
则当量载荷为：
式中：
S为材料S-N曲线斜度参数，铝合金S＝2.0。
当量载荷循环次数
共得到5级当量载荷Δnydi(i＝1、2、3、4、5)和对应的循环次数Neqi(i＝1、2、3、4、5)；负过载同理。
S53、飞机类型的确定
飞行任务剖面的载荷谱分别按5类不同的飞行类型编制。确定飞行典型飞行类型的原则是：以具有最高载荷的飞行(下滑)段飞行谱为基准，按每次飞行(下滑)段中最高载荷为正态对数极值分布的假设，确定各类飞行出现的次数(确定yi)；以各种飞行类型的飞行谱形状相似的假设，编制1000次飞行下各类飞行的飞行增量过载谱(确定Bij)；如表1所示。
表1 5×5谱
表中y1+y2+y3+y4+y5应等于1000次飞行下该剖面所出现次数。按上述方法编制所有剖面下各种任务段的5×5谱。且对于每个任务剖面下的各个任务段的5×5谱的y1、y2、y3、y4、y5都相同；对于各个任务段下的机动正/负过载5×5谱，应保持相同。
S54、严重飞行过载谱编制
(1)编制任务段谱
根据上述内容中编制的5×5谱中的数据，将第j种剖面第i个任务段的第k种飞行类型单次起落下各级载荷及其相应频数联系起来，随机交替选取峰、谷值(即：峰、谷值分别随机)进行随机成对编排，形成任务段特定飞行类型的载荷谱，记为(Δnydn,-Δnydm)h，并把该任务段谱(共j×i×k个)表示为以下的载荷对序列的形式
fi,j,k＝(Δnydn,-Δnydm)h (18)
式中，Δnydn为该任务段的第n(n＝1,2,3,4,5)级正过载，代表峰值过载；-Δnydm为该任务段的第m(m＝1,2,3,4,5)级负载荷，代表谷值过载。对于每种飞行类型的各任务段的载荷对的总数量应与上表中的每次飞行合计循环数保持相等。按照这种方法，编制所有任务段下各种飞行类型的谱(载荷对序列)。
(2)编制任务剖面谱
记第j种剖面的第k种飞行类型的的载荷谱为Fj,k。Fj,k可以表示为载荷对序列fi,j,k按该剖面下的任务段顺序i(i＝1,2,3……m)进行排序，即f1,j,k,f2,j,k,f3,j,k,f4,j,k……fm,j,k。这样就得到了一次完整飞行下的任务剖面谱。按上述方法编制所有任务剖面下各种飞行类型的任务剖面谱。将所有种类的任务剖面谱用向量形式表示为
B＝[F1,1 … F1,K F2,1 … F2,K F3,1 … F3,K …… FL,1…FL,K] (19)
例：剖面下共有三个任务段，每种任务段五种飞行类型。则对于剖面共需要编制5种任务剖面谱，分别代表5种飞行类型。记为A1,B1,C1,D1,E1。编制A1谱时，将各个任务段下飞行类型为A类的谱排列起来，即f1,j,k,f2,j,k,f3,j,k，即可得到A1谱，对于其他种类的任务剖面谱同理。
需要注意的是，飞行任务段中机动载荷和阵风载荷要协调施加，具体原则是随机抽取阵风过载和机动过载的峰/谷值进行随机配对。
(3)编制飞-续-飞谱
记1000次飞行下第j种剖面(j＝1,2...L)第k种飞行类型(k＝1,2…K)出现yj,k次。将所有的yj,k用向量形式表示为
A＝[y1,1 … y1,K y2,1 … y2,K y3,1 … y3,K …… yL,1…yL,K] (20)
式中，A为各种任务剖面谱出现次数的向量。其中
A向量和B向量是一一对应的关系，表示该任务剖面谱在这个1000次的单位块谱中共出现多少次。则总谱可以表示为任务剖面谱序列G
G＝A*B＝[F1,1F1,1F1,1F1,1……F1,2F1,2F1,2F1,2…………FL,K FL,K FL,K FL,K] (21)
将G中每次完整飞行下的任务剖面谱重新排序，即可得到最终的飞-续-飞谱。具体方法如下：先将G的全部任务剖面按顺序以自然数序列编号，再将该编号分别与随机整数数列“xis”对应起来，按xis的数值大小进行排序(比如对应的xis是5，那么对应的任务剖面谱放在第5位)这样就得到了最终的载荷谱。
(4)随机排序方法
上述的随机交替选取峰、谷值和总载荷谱G的随机数列“xi”的选取采用乘同余法的伪随机方法来实现，并通过调整随机参数给出合理的随机结果。
乘同余法：
yi+1＝λyi(mod2k) (22)
xi＝yi/2m (23)
首先由(22)式形成“yi”数列，然后由(22)式得到随机数列“xi”。计算xi在总数列的按从小到大排列的顺序xis，这样就得到了随机整数数列“xis”。
关于(22)、(23)两式中的参数取值，初值y1取奇数；系数λ＝8t-3，t为任意自然数，k根据需要随机的周期“n”确定，使2k-2≥n；m取2。通过改变y1，t，k的大小，可以得到不同的随机数列；
该步骤S5还包括对每个任务段的严重过载累积超越数曲线进行高载截取和低载截除；
(1)高载截取：以1000次飞行该任务段出现1次的高载为截取值；；
(2)低载截除：谱中通常含有大量小幅载荷循环，需要将这些小幅载荷删除或等损伤折算为某一级载荷。通常根据前述分析确定关键部位的疲劳极限，截除到70％～80％疲劳极限对应的过载值。
接下来以一个具体的实施例对本发明进行说明。
1、任务剖面
某型飞机典型任务剖面为剖面1。编制以1000次起落为单位的严重飞行-地面谱。
表2剖面1各任务段
任务段 标准质量(kg) 时间(min)
起飞滑行 23000 1.1
爬升 22500 1.9
空中飞行 20000 10.1
下滑 14500 2.2
着陆撞击 14250 0.3
着陆滑行 13700 2.5
2、载荷谱实测数据
共实测了某飞机50次起落的实测飞参数据，提供的飞参数据包括时间、飞行高度、重心处y向过载、左/右发剩余油量、襟翼偏角、升降舵偏角。
3、实测载荷数据预处理
(1)过载数据ny的标准化处理
任务段标准飞机质量数据见表2，载荷真实质量数据按飞机重量减去油耗计算给出，油耗按总平均计算获得(计算平均油耗的时间从起飞滑行开始到着陆撞击结束)。对飞机重心y向过载数据按上述提到的方法进行标准化处理。
(2)峰谷值采集
进行计数统计之前，对统计参数进行峰谷值检测得到飞行过载峰谷值数据对(Δny峰，Δny谷)i。
(3)过载时间历程计数
对标准化的过载时间历程进行过载时间历程计数，得到了各任务段过载峰谷值数据对(Δny峰，Δny谷)i。
(4)考虑时间的过载超越数标准化处理
对正峰值过载和负谷值过载分别进行过载累积超越数的计数。考虑飞行持续时间，并对各级过载累积超越数进行标准化处理；
(5)各任务段过载累积超越数统计参数
对标准化的过载时间历程进行过载时间历程计数，得到了各任务段过载峰谷值数据对(Δny峰，Δny谷)i。对各级过载超越数进行了分布参数估计，以Δny＝0.05g起始，取间隔0.05g进行拟合，其中飞行任务段的阵风过载统计结果如图5和图6所示。
4、通过上述提到的方法获得单位块谱下的总过载累积超越数曲线族，参见图7所示；
5、通过上述提到的方法进行分布参数估计，参见图8所示。
6、获得每个所述任务段的严重过载累积超越数曲线：
(1)通过上述提到的方法获得单位块谱下的严重过载累积超越数曲线，参见图9所示。
(2)反推的各级过载对应的覆盖率如下表3所示
表3
0.95 0.9 0.85 0.8 0.75 0.7 0.65 0.6 0.55 0.5
80.0％ 79.0％ 79.0％ 79.0％ 79.0％ 78.0％ 79.0％ 79.0％ 78.0％ 78.0％
0.45 0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0.45
78.0％ 77.0％ 77.0％ 78.0％ 77.0％ 77.0％ 78.0％ 78.0％ 77.0％ 78.0％
根据各级过载对应得覆盖率确定剖面1下各任务段的严重过载超越数曲线。
7、严重飞行-地面谱编制
(1)剖面1平飞任务段(突风)的高载截取值见下表4。
表4各任务段的高载截取值
任务段 高载截取值/g
剖面1平飞(突风) 0.97
(2)低载截除
各任务段的低载删除值见下表5。
表5各任务段的低载删除值
任务段 低载删除值/g
剖面1平飞(突风) 0.15
(3)载荷谱编制
a)5×5谱编制
根据编制原则，分别给出了严重突风谱中空飞行剖面的飞行类型次数，严重飞行-地面谱的飞行类型次数见表6，剖面1下的爬升任务段的5×5突风过载谱见表7。
表6典型飞行剖面的飞行类型次数(1000次飞行)
序号 典型飞行剖面 A B C D E
1 中空飞行 1 7 54 278 660
表7中空飞行爬升突风谱
b)疲劳载荷谱的随机编排
根据以上原则编制疲劳载荷谱(载荷时间序列)，A飞行类型爬升任务段的严重飞行载荷(突风+机动)疲劳谱见图10。
本发明实施例考虑飞行载荷(突风/机动)和地面载荷分散性以及其过载特点，提供了基于总过载超越数曲线的实测严重飞行-地面谱编制方法，且提供了一种通过外推指定过载下超越数的覆盖率的方法编制严重谱的方法。达到的效果：该方法引入了严重谱和飞续飞谱编制方法，编制的严重谱可以减少疲劳试验的时间，反映了飞机严重使用情况，基于该谱编制的试验谱下试件的失效模式与外场失效特征更加相似，并且定寿时使用的分散系数只需考虑结构的分散系数，不需考虑载荷的分散性。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.基于总过载超越数曲线的实测严重飞行-地面谱编制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将飞机任务剖面划分为多个任务段，并获取每个所述任务段对应的过载累积超越数曲线族；
S2、根据所述任务段对应的过载累积超越数曲线族，采用随机抽样方法确定单位块谱下的总过载累积超越数曲线族；
S3、对单位块谱下的总过载累积超越数曲线族进行处理，获得单位块谱下的严重过载累积超越数曲线；
S4、根据单位块谱下的严重过载累积超越数曲线，反推每个所述任务段对应的累积超越数的覆盖率；并根据所述覆盖率进行反演操作，得到每个所述任务段的严重过载累积超越数曲线；
S5、由载荷谱当量准则确定5级载荷，根据5×5编谱制编制严重飞行-地面谱。
2.如权利要求1所述的基于总过载超越数曲线的实测严重飞行-地面谱编制方法，其特征在于，所述S1具体包括：
S11、将飞机任务剖面划分为多个任务段，获取每个任务段对应的实测载荷数据，并进行标准化处理；
S12、对标准化处理后的实测载荷数据进行峰谷值采集，获取该任务段对应的过载峰谷值数据；
S13、采用限制跨均峰计数法，对每个所述任务段对应的过载峰谷值数据进行过载时间历程计数；
S14、获得每个所述任务段对应的过载累积超越数：将通过限制跨均峰计数法得到的峰值大于0设为正峰值，谷值小于0设为负谷值；选定若干级载荷，分别将正峰值和负谷值记作正向过载累积超越数和负向过载累积超越数；
S15、分别对所述任务段对应的正向过载累积超越数和负向过载累积超越数进行标准化处理，将其转化为标准时间内的过载累积超越数；
S16、基于标准化处理后的过载累积超越数，采用几何平均计算对称的正向过载累积超越数和负向过载累积超越数的平均数，从而得到每个所述任务段对应的过载累积超越数曲线族。
3.如权利要求2所述的基于总过载超越数曲线的实测严重飞行-地面谱编制方法，其特征在于，所述S14具体包括：
以各任务段1g载荷状态作为基准，
对于正过载，当两个峰之间的谷值或两个谷之间的峰值不超过该任务段基准线的上偏差时，仅记录其中最大峰值；
对于负过载，当两个峰之间的谷值或两个谷之间的峰值不超过该任务段基准线的下偏差时，仅记录其中最小谷值；
当上偏差或下偏差为最大峰值的20％时，该偏差即为所述限制跨均峰计数法中的限制条件。
4.如权利要求1所述的基于总过载超越数曲线的实测严重飞行-地面谱编制方法，其特征在于，所述S2具体包括：
S21、针对各个任务剖面，按任务段顺序从各任务段的过载累积超越数曲线族中随机抽取各过载累积超越数曲线并对指定过载下累积超越数进行累加计算，获得单位块谱下的各级过载以及其对应的累积超越数；
S22、对各级过载及其对应的过载累积超越数进行拟合处理，获得单位块谱下的过载累积超越数曲线；
S23、重复步骤S21-S22，获得单位块谱下的总过载累积超越数曲线族。
5.如权利要求4所述的基于总过载超越数曲线的实测严重飞行-地面谱编制方法，其特征在于，所述S3具体包括：
S31、对单位块谱下的总过载累积超越数曲线族进行离散化处理，获得不同过载下的超越数数据对；
S32、对不同过载下的超越数数据对进行分布特性检验和分布参数估计，获得不同过载下的超越数数据对对应的分布函数和分布参数；将超越数数据对在单位块谱下拟合的过载累积超越数曲线作为单位块谱下的严重过载累积超越数曲线。
6.如权利要求5所述的基于总过载超越数曲线的实测严重飞行-地面谱编制方法，其特征在于，所述S4具体包括：
S41、将单位块谱下的严重过载累积超越数曲线中指定过载对应的超越数的覆盖率设为90％；
S42、根据所述分布函数和分布参数，计算覆盖率为90％的超越数，即计算各任务段下的各级过载与其对应的超越数；
S43、对各任务段下的各级过载与其对应的超越数进行拟合处理，获得每个所述任务段的严重过载累积超越数曲线。
7.如权利要求6所述的基于总过载超越数曲线的实测严重飞行-地面谱编制方法，其特征在于，所述S5包括：对每个任务段的严重过载累积超越数曲线进行高载截取和低载截除；
(1)高载截取：以1000次飞行该任务段出现1次的高载为截取值；；
(2)低载截除：将严重飞行-地面谱中循环的小幅载荷删除或等损伤折算为某一级载荷。
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