航空发动机转子系统可靠性分析研究

《航空发动机转子系统可靠性分析研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、密级公开分类号V2工程硕士学位论文航空发动机转子系统可靠性分析研究韩帅指导教师丁锋教授韩崇伟研究员申请学位级别工程硕士工程领域工业工程2018年5月4日航空发动机转子系统可靠性分析研究学科：工业工程摘要航空发动机是使用要求和使用条件最严格的一种动力装置，若把航空发动机比作是“心脏”，则航空发动机上的转子系统就是维持“心脏”正常运行的“器官”，即航空发动机的核心组成部件。由于转子系统长期在高温、高转速、高负荷等严苛的状况下工作，容易产生各种形式的故障，对航空发动机的可靠工作及飞机的安全飞行构成了严重威胁。因此，对转子系统开展可靠性分析的研究工作是提高航空发动机质量与运行可靠性的重要保障。本文对航

2、空发动机转子系统进行故障分析与多态分析相结合的可靠性研究，主要内容如下：（1）在对转子系统功能和结构深入分析的基础之上，采用故障模式与影响分析(FMEA)方法，对转子系统实施故障分析。结合国内外公开发表的资料以及历史试验数据，经过对转子系统的约定层次进行划分，对各个部件故障的模式、原因、影响分析及严酷程度确定五个步骤，最终制定出转子系统的FMEA报告，为转子系统故障树分析(FTA)奠定基础。（2）在得到转子系统FMEA结果的基础之上，采用FTA方法构建一种转子系统故障的故障树实施故障分析。首先，开展定性分析的故障研究求解出故障树的最小割集、最小路集以及结构重要度，并提出了改善底事件故障的相应措

3、施。其次，针对转子系统开展故障树定量分析的故障研究时存在故障数据收集困难、底事件之间的联系难以判定且故障程度不能定量描述的问题，在传统转子系统FTA基础上引入T-S模糊理论，构建转子系统T-S模糊故障树和T-S模糊门，并对其进行定量分析。结果表明，转子系统T-S模糊故障树分析方法能够弥补定量分析时的缺陷，并且可以为故障排查提供有效地依据。（3）基于传统二态假设的故障分析进行了多态扩展，以多态系统理论为基础，建立了转子系统多态可靠性分析模型。利用半马尔可夫(Semi-Markov)模型描述转子系统的部件性能退化过程，利用通用生成函数(UGF)方法描述转子系统的部件状态性能和状态概率之间的关系，并

4、结合模块法简化系统结构，最终得到转子系统的UGF，实现对转子系统的多态可靠性分析。以某型涡桨发动机转子系统为例，评估其在不同任务性能水平下的可靠度，并与传统二态可靠性分析方法进行对比。结果表明，多态可靠性分析方法能够更真实地描述转子系统的性能退化过程。关键词：航空发动机；转子系统；故障模式与影响分析；故障树分析；多态可靠性分析StudyonReliabilityAnalysisoftheRotorSystemoftheAero-engineDiscipline:IndustrialEngineeringAbstractAero-engineisapowerdevicewiththemostst

5、ringentrequirementsandconditions.Ifwecomparetheaero-enginetothe"heart",therotorsystemoftheaero-engineisthe"organ"tomaintainthenormaloperationofthe"heart",thatisthecorecomponentoftheaero-engine.Becausetheworkingstateoftherotorsystemisverysevereandharsh,itiseasytohavevariousformsoffailure,whichposesas

6、eriousthreattothenormalflightoftheaircraft.Therefore,itisofgreatsignificancetocarryoutreliabilityanalysistoimprovethesafetyoftherotorsystemoftheaero-engine.Thispaperstudiesthefailureanalysisandmulti-statereliabilityanalysisoftherotorsystem,themaincontentsareasfollows:(1)Thefailuremodeandinfluenceana

7、lysis(FMEA)methodisappliedtotherotorsystembasedonthedeepanalysisofthefunctionandstructureoftherotorsystem.Combinedwithpublisheddatafromhomeandabroadandhistoricaltestdata,throughthefivestepsofdividingt