[发明专利]一种航空发动机关键件使用寿命监控方法

说明书

本申请涉及一种航空发动机关键件使用寿命监控方法，通过在传统的关键件寿命监控方法基础上，增加考虑相关外部作用力参数的影响，对每种超机动飞行动作在飞行过程中机动过载和角速度的变化历程进行分析，将影响关键件寿命的参数如转速、过载系数、偏航角速度和俯仰角速度等分段进行统计，并按区间进行综合计数，将每个典型区间的外部作用力载荷参数与采用标准载荷谱的地面寿命试验结果建立数学公式表达的折算关系，定量给出了外部作用力对发动机关键件使用寿命的影响。本申请的方法为超机动飞行用法和关键件载荷分析、寿命监控提供了系统、有效的方法和操作流程，同时考虑外部作用力影响，提高工作效率，保证飞行安全，节约使用成本。

技术领域

本申请属于航空发动机技术领域，特别涉及一种航空发动机关键件使用寿命监控方法。

背景技术

高机动型飞行平台正在向大过载、大角速度为典型特征的超机动能力发展。在超机动飞行中，外部作用力(机动过载、角速度)幅值和使用频次都显著高于常规飞行用法。由于技术缺陷，通常借助常规飞行用法设计的发动机进行超机动飞行技术验证，由此导致发动机关键件的可用寿命显著降低。

为了保证安全、节约成本，在短期内无法完成配装高机动型飞行平台的发动机关键件设计情况下，可以考虑外部作用力影响对原有结构的关键件进行使用寿命实时监控。然而，在具体实施中存在以下挑战：

1、对于超机动飞行条件，外部作用力载荷与气动载荷都影响关键件使用寿命，并且两类载荷存在复杂的联合作用关系，零部件应力状态在两种载荷条件下的变化难以统一、准确描述；

2、由于超机动飞行条件的典型用法参数存在瞬变性、随机性和多样性，数据量庞大，难以进行使用寿命估算。

传统做法中，由于外部作用力载荷水平不大，对关键件的寿命影响较小，关键件寿命监控方法主要关注发动机总工作时间、中间及以上状态工作时间、加力状态工作时间，以及主循环数等寿命控制指标。这些寿命控制指标主要受发动机热力循环参数(油门杆角度、转速等)的影响，并反映热力循环参数对关键件使用寿命的影响，但不能反映在此过程中外部作用力对关键件寿命的联合影响。传统寿命监控方法一般适用于外部作用力幅值普遍不大或较大外部作用力存在但频次不多的情况。

然而，在超机动飞行条件中，由于大过载和大角速度使用较为频繁，外部作用力对关键件使用寿命的影响不可忽略。若仅采用传统寿命监控方法，可能无法预测关键件因外部作用力导致的提前到寿情况，增加关键件使用风险，带来飞行安全隐患。若仅保守的增加安全裕度而提前换件，则可能增加不必要的使用成本，并且增加不必要的维护时间。

发明内容

本申请的目的是提供了一种航空发动机关键件使用寿命监控方法，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。

本申请的技术方案是：一种航空发动机关键件使用寿命监控方法，所述方法包括：

S1、选取基准工作点的气动载荷S₀、机动过载n₀和陀螺力矩载荷Ω₀以构建标准载荷谱N₀＝f(S₀，n₀，Ω₀)，在地面条件下对发动机关键件进行疲劳寿命试验获得试验结果，根据试验结果确定标准载荷谱N₀对应的关键件使用寿命T₀＝f(S₀，n₀，Ω₀)；

S2、典型飞行载荷谱聚类，包括：

S21、在飞行包线内至少确定一个典型飞行动作发生的超机动飞行典型区域，在所述超机动飞行典型区域内确定典型工作点作为气动载荷基准点S_i(H,Ma,转速)，将发生于所述超机动飞行典型区域的大机动飞行统一聚类至所述气动载荷基准点(S_i)；