[发明专利]一种航空发动机两部件关联故障概率风险评估方法

说明书

本发明公开了一种航空发动机两部件关联故障概率风险评估方法，包括部件故障分析、涡轮盘油箱关联故障分析、部件故障风险模型构建和关联故障风险案例分析。部件故障分析包括确定发动机部件直接故障、关联故障模式，模拟部件直接故障概率；涡轮盘油箱关联故障分析包括涡轮盘碎片故障过程分析、碎片击穿燃油箱引燃判据分析；部件故障风险模型构建建立了双阶段部件关联故障概率风险模型；关联故障风险案例包括分析碎片击穿发动机机匣、机翼、燃油箱，进而导致飞机起火的关联概率。本发明评估了航空发动机涡轮盘碎片引燃燃油箱的关联故障风险水平，为降低民用飞机运行风险和保障运行安全提供数据支持。

技术领域

本发明属于民用飞机运行安全分析与风险评估技术领域，具体涉及一种航空发动机两部件关联故障概率风险评估方法，特别是涉及一种以涡轮盘碎片引燃燃油箱的部件关联故障、反映民用飞机航空发动机运行安全的风险评估方法。

背景技术

从1991年至今，全球航空事故累计发生17701起。国际民航组织将近年商用飞机事故类型主要分为跑道安全、系统部件失效、乱流、可控飞行撞地、飞行过程中失、无法消除火情、其他、未知。除了跑道安全相关事件，飞机自身的系统部件失效是事故发生的主要原因。在高温、高压、高速、高强度、变负荷等极端工作条件下，航空发动机可能发生单部件直接故障或者部件间关联故障引起性能下降或者发动机损坏。随着发动机性能不断提高，结构愈加复杂化，发动机部件在运营阶段发生故障的概率逐渐增加。2016年11月，美国国家运输安全委员会发布，芝加哥一架波音767客机因为右侧发动机高压涡轮盘疲劳开裂，飞出发动机罩，导致起飞被迫中断，随后起火。发动机起火事件属于部件关联故障。据统计，24％的起火是高能碎片击穿油箱或打断油管引起的。高能碎片来源包括涡轮部件损坏如涡轮盘破裂、叶片脱榫、折断。高能碎片击穿油箱、油管后，漏出可燃油液和蒸气，遇到发动机高温表面或逸出的高温燃气等点火源，发生起火。FAA咨询通告AC25.1309-1A中要求其可接受水平为10^-9R_S≤10^-5/飞行小时。

目前航空发动机风险评估的方法包括美国西南研究院联合Rolls-Royce，GeneralElectric和PrattWhitney共同研发的发动机部件区域风险评估方法；建立航空发动机单部件故障模型，分析预防维修方式和维修周期对故障风险的影响；应用重点采样法及响应面函数计算裂纹扩展寿命，获得不同循环疲劳寿命下的涡轮盘失效概率风险值；分析航空发动机因性能衰退而换发的历史监控数据记录，利用Weibull比例风险回归建模思想，建立发动机性能参数与在翼时间之间的函数关系；通过非线性回归方法得到有限样本情况下的飞行风险概率的计算；通过区域概率统计、应力-强度干涉理论、线弹性断裂力学等方法建立了限寿件失效的概率风险评估数学模型。本发明作者在上述研究的基础上，提出针对涡轮盘碎片引燃燃油箱的关联故障风险评估方法，为降低民用飞机运行风险和保障运行安全提供数据支持。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种航空发动机两部件关联故障概率风险评估方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种航空发动机两部件关联故障概率风险评估方法，包括以下步骤：

步骤一、航空发动机部件故障分析

包括确定发动机部件是直接故障模式或关联故障模式，基于部件故障特征确定适应的数学分布，利用蒙特卡洛仿真方法模拟部件直接故障次数，确定部件直接故障概率；

步骤二、涡轮盘油箱关联故障分析

包括涡轮盘碎片故障过程分析、碎片击穿燃油箱引燃判据分析；

步骤三、航空发动机部件故障风险模型构建

建立双阶段部件关联故障概率风险模型；

步骤四、关联故障风险案例分析