[发明专利]长寿命航空发动机寿命考核加速试车方法

说明书

技术领域

本发明属于航空发动机的试验技术领域，具体地说，涉及一种长寿命航空发动机的寿命考核加速试车方法，尤其是基于其使用的典型工作状态情况和寿命消耗等效方法的寿命考核试车技术。

背景技术

早期的航空发动机使用寿命较短，主要采用在给定时间内对发动机进行修理的寿命管理形式，所以传统的寿命考核方法是按照发动机的实际寿命进行试车考核。这种试车方法简单，在发动机给定寿命不长的情况下容易实施，比如某型号航空发动机，使用寿命为200小时，每小时消耗燃油1吨，在一个月内就能完成对发动机寿命的考核，考核经费在200万左右，从时间和经济上均可以接受。但是随着航空发动机结构日趋复杂、使用寿命不断延长，有的已取消定期修理的规定，只是根据实际情况进行维护。这时，如果按照原来的方式进行实际寿命考核试车就存在着耗资多、周期长、试车程序与外场实际使用情况差异大等问题。比如，现在的民用发动机寿命普遍在一万小时以上，每小时消耗燃油按5吨计算，试车就需要至少两年时间，仅燃油经费就达5亿多人民币。测试周期长，经费消耗大，让人无法接受。

战斗机的主要飞行任务有空中格斗、空对地、低空飞行等几种情况，如图2所示。航空发动机于飞机各种飞行任务中的使用状态(负荷状态)主要有停车、慢车、中间和最大几种负荷情况，发动机处于不同的负荷状态，其油门杆处于不同的档位位置。发动机处于不同的负荷状态对发动机的寿命有不同的影响，停车状态对发动机寿命的影响可以忽略，依次逐渐增大，负荷最大时对发动机的寿命影响最大。传统的发动机寿命试车考核，不区分发动机不同使用状态对发动机寿命影响，一律按发动机实际寿命进行试车考核，因此试车考核方法十分不科学，由此带来了发动机寿命试车考核时间长，费用高。

随着航空工业的发展，航空发动机的寿命越来越长，生产实践急需要提供一种更加科学的能够加速航空发动机寿命考核的试车方法，以解决按照发动机实际寿命进行试车存在的测试周期长，经费消耗大等问题。

发明内容

针对现有技术的发动机寿命试车考核，不区分发动机不同使用状态对发动机寿命影响，一律按发动机实际寿命进行试车考核存在的问题，本发明的目的旨在提供一种长寿命航空发动机寿命考核加速试车方法，以缩短长寿命航空发动机寿命考核试车周期，降低寿命考核试车费用。

本发明的基本思想是通过推导得到使用中对发动机寿命无损伤或损伤较小的小负荷使用状态并将其折算成高负荷使用的状态，以发动机高负荷状态的时间作为发动机寿命考核时间，从达到有效降低发动机的试验量和试验时间。

本发明提供的长寿命航空发动机寿命考核加速试车方法，其主要内容包括：

(1)收集发动机于飞机执行不同飞行任务时的使用情况数据；

(2)根据收集到的发动机使用情况数据，统计发动机在一定时间内的平均起动次数、停车次数、从地面最小稳定工作状态调整到最大工作状态的次数、从空中最小稳定工作状态调整到最大工作状态的次数，于不同飞行任务所占的比例，于各种使用状态所占的比例，于不同使用状态时的环境情况；

(3)在上述统计基础上，根据发动机的寿命要求、起动次数、停车次数和平均单次飞行时间，确定发动机每次工作所需要的时间和不同工作状态所分配的时间，不同状态转换形式及次数，起动次数；

(4)根据发动机常规使用操作规程，将上述数据融合成发动机典型状态使用曲线，进而得到反映发动机转子转速、发动机内部不同位置处温度随时间变化的典型状态使用曲线；

(5)根据发动机典型状态使用曲线，采用雨流法，提取发动机负荷的主要、次要使用状态；

(6)采用持久寿命损伤等效原则，将发动机于不同使用状态、不同载荷因素情况下的负荷次要状态时间转换为发动机高负荷主要状态时间或予以删除，构成发动机高负荷状态使用曲线；

(7)根据测试平台的使用要求、试验准备和人员配置编制试车程序，确定发动机实际试验时间。

在上述技术方案中，发动机于战斗机执行的飞行任务主要有空中格斗、空对地、低空飞行及其它飞行任务。发动机于飞机执行不同飞行任务时的使用状态，即为发动机负荷状态，主要有慢车、中间、最大、状态转换、反推和停车几种状态形式。其中最大使用状态为发动机主要负荷状态，其它使用状态为次要负荷状态。发动机于飞机执行不同飞行任务时的使用情况数据可来自于已有飞机的实测数据，也可来自于飞机设计预定的发动机使用要求。对于已有飞机使用情况的数据，具体可从飞机的飞行记录、飞机履历表和发动机维修记录等资料中收集。