航空发动机轮盘概率风险评估方法

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1、第49卷第3期2017年6月V01．49NO．3Jun．2017航空发动机轮盘概率风险评估方法毕苏艺1孙有朝1李龙彪1陈健2杨坤2侯乃先2曾海军2(1．南京航空航天大学民航学院，南京，211106；2．中国航空发动机集团商用航空发动机有限责任公司，上海，201lOO)摘要：建立了一种基于概率损伤容限的航空发动机压气机轮盘风险评估方法，考虑了缺陷发生率、缺陷分布、应力与缺陷检测概率对涡轮盘失效风险的影响。基于适航规章与咨询通告的要求，建立了考虑检查与不考虑检查两种不同的概率风险评估流程。结合有限元应力分析和断裂力学方法计算

2、了压气机轮盘失效风险随循环变化曲线，与咨询通告AC33．14一l给出的案例进行了对比，验证了本文提出方法的准确性与合理性。关键词：航空发动机；轮盘；裂纹扩展；蒙特卡洛仿真；风险评估中图分类号：TN958文献标志码：A文章编号：1005—2615(2017)03—0389—07ProbabilisticRiskAssessmentMethodofAeroengineDiskBISuyil，SUNYoucha01，LILongbia01，CHENJian2，YANGKun2，HOUNaixian2，ZENGHaijun2(1

3、．CollegeofCivilAviation，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjing，211106，China；2．CommercialAircraftEngineCo．，LTD，AeroEngineCorporationofChina，Shanghai，201100，China)Abstract：Ariskassessmentmethodofaeroenginecompressordiskbasedonprobabilisticdamagetoleran

4、ceises—tablished．Theeffectsofdefectoccurrence，defectdistribution，stressanddefectdetectingprobabilityontheriskofcompressordiskfailureareconsidered．Theriskassessmentprocesseswithandwithoutconsideringthein—spectionareestablishedbasedontherequirementsoftheairworthine

5、ssregulationsandadvisorycircular．Bycombiningthefiniteelementanalysisandthefracturemechanicsapproach，thechangingcurveofthecompressordiskfailureriskversuscyclenumberisgiven．TheresultiscomparedwiththatinAC33．14—1totestandverifytheaccuracyandrationalityofthedeveloped

6、method．Keywords：aeroengine；disk；crackpropagation；MonteCarlosimulation；riskassessment随着全球航空事业的发展，航空发动机的安全性逐渐受到重视[1。2]。在航空发动机适航技术研究中，将其原发失效能够引起发动机危害性影响的部件定义为发动机寿命限制件(Enginelifelimitedpart，ELLP)[3]，例如，旋转轮盘、大型旋转封严装置等，设计中主要通过降低发动机寿命限制件的失效概率来提高整机的安全性。风扇盘作为航空发动机的典型寿命限制件

7、，在美国汽车工程师协会(Societyofautomotiveengineers，SAE)关于发动机转子非包容性事故统计报告[4。63以及发动机工业界记录口1中，都有相应失效事故的记录。目前航空发动机风扇部件主要为含硬口缺陷的钛合金轮盘，此类轮盘在成型过程中存在的硬a相会导致轮盘在“安全寿命”达到之前发生破裂，因此在风扇盘设计和定寿过程中，必须评估含硬a缺陷轮盘在寿命周期内的失效概率。美国航空工业界提出采用基基金项目：国家自然科学基金委员会与中国民用航空局联合(U1333119)资助项目；中国航空研究院上海分院指南项目文

8、件(KFAl4034)资助项目；上海民用飞机健康监控工程技术研究中心开放课题基金(GCZX一201505)资助项目。收稿日期：2015—06—24；修订日期：2017-02—22通信作者：孙有朝，男，教授，博士生导师，E-mail：sunyc@nuaa．edu．ca。引用格式：毕苏艺，孙有朝，李龙彪，等．航空发动机轮