不确定运行环境下航空发动机部件寿命计算

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1、第41卷第3期2015年6月航空发动机Aemen舀neV01．41No．3Jun．2015不确定运行环境下航空发动机部件寿命计算陈小磊他，郭迎清1，闫星辉1，姜彩虹3(1．西北工业大学动力与能源学院，西安710072；2．中航工业无锡航空动力控制系统研究所，江苏无锡214100；3．中航工业沈阳发动机设计研究所，沈阳110015)摘要：针对传统航空发动机部件寿命计算方法没有考虑发动机实际运行环境的问题，提出1种基于传感器数据的部件寿命计算方法。首先构建含有涡轮叶片热机械疲劳寿命模型的仿真系统，利用HonteCarlo仿真来获取不同运行环境下叶片寿命数据，采用威布尔分布计算叶片失效

2、概率，得到叶片等效使用寿命。结果表明：运行环境对发动机部件寿命及失效概率有重要影响，而基于传感器或机载模型数据的部件计算方法可以有效避免传统计算方法的缺陷，将发动机实际运行环境纳入到寿命计算中，为寿命延长控制、寿命管理等相关研究提供精确的部件寿命。关键词：部件寿命；计算方法；涡扇发动机；运行环境；威布尔分布；HonteCar]o仿真中图分类号：V233．7文献标识码：Adoi：10．13477／j．cnk1．aeroen91ne．2015．03．006AeroengineComponentL．feCalcuIationonUncertaintyOperatingEnVironme

3、ntcHEN)(iao一1eil一，GuoYing—qin一，YAN)(ing—huil，JIANGcai—hon矿(1．Sch001ofPowerandEnergy，NorthwestemP01ytechllicalU11iversity，)(i’an710072，China；2．AVICWu)(iAerospacePowerCon廿olIns6tute，wu)(iJian铲u214100，c11ina；3．AVICShenyangEn百neDesignandResearchInstitute，shenyang110015，c11ina)Abstract：Thetraditio

4、nalcomponentlifecalculationmethodwasdimculttotaketheactualengineoperatingenvimnmentintoaccount．Inordertosolvetheproblem，asensor—basedlifecalculationwaspmposed．Firstly，aclosed—loopsimulationsystemwasbuiltwhichcontainsaTMFlifemodelofthehighpressureturbinestator．Afterthat，aMonteCarlosimulationwa

5、susedtogenemtetheanalysisdataofcomponentlifeunderdi饪brentoperatingenvimnment．7I’henWeibulldistributionwasusedtocalculatetheprobabilityoffailureandtheequivalentlifeofthestator．TheresultsshowthatoperatingenvimnmenthaLsimponantimpactonthestatorlifeandthepmbabilityoffailure，andlifecalculationbase

6、donthesensordataormodeldatacouldavoidtheshortcomingsoftraditionallifecalculationapproach，itcouldprovideaccuratelifeestimationfortheresearchoflifeextendingcontmlandlifemanagement．Keywords：componentslife；calculationmethod；turbofanen百nes；opemtingenvimnment；Weibulldistribution；MonteCarlosim¨1a“nn

7、0引言随着新一代航空发动机对经济性要求的提高，寿命延长控制逐渐成为航空发动机控制领域的研究热点。其研究关键技术之一是准确计算部件寿命，旨在保证发动机性能不变或有少量损失的同时，大幅度延长发动机及其部件寿斜1‘21。航空发动机部件寿命计算非常复杂，其难点在于如何权衡发动机安全运行和部件使用最大化，保证发动机安全性的同时降低使用成本删。在发动机制造过程中，利用先进的工具分析所有部件的失效模式；再利用标准运行任务循环确定部件最大损伤，并根据该值计算部件的安全寿命同。航空发动机设计定型后