[发明专利]一种运输直升机救火类综合任务谱编制方法

说明书

本发明公开了一种运输直升机救火类综合任务谱编制方法，以燃气涡轮转速谱为基本编谱参数，将任务剖面划分为起飞段、中间段和降落段，中间段又分为若干个救火工作循环任务段，统计分析各典型任务段控制参数的数学特征，确定中间段平均救火循环数量，并根据任务段控制参数数学特征抽样重建若干救火工作循环经拼接后形成中间段，并与起飞段和降落段组合形成综合任务谱；本发明简单直观，且描述精确；以典型任务循环为典型任务段，通过建立典型任务段的数学模型和描述方法，将典型任务段作为综合任务谱的编谱单元，相对于以单一任务段为编谱单元的载荷谱仿真方法更加合理，通用性更强。

技术领域

本发明属于航空发动机的综合任务谱编制技术领域，特别涉及一种运输直升机救火类综合任务谱编制方法，为航空发动机的强度分析、加速任务试车谱的编制提供了基础，是编制航空发动机关键件的寿命试验谱的重要一步。

背景技术

航空发动机载荷谱是指在一次飞行历程中，各飞行参数随时间变化的曲线，即“载荷-时间”历程曲线。综合任务谱是通过一次“载荷-时间”历程来代表发动机在整个使用寿命期内的受载情况，它能否有效地替代外场复杂的使用载荷谱，取决于其与实测载荷谱的损伤是否一致。综合任务谱实质上就是考虑任务混频后的平均谱，在综合任务谱中各任务段的持续时间等于所有该类飞行练习中相同任务段的平均值。工程中往往选取能够代表机械典型工作任务的载荷参数进行综合任务谱编制。航空发动机的转速、过载、温度、高度等载荷谱的谱型通常与操作使用有关。以转速谱为例，对转速谱进行预处理(滤波和去除扰动)后，当把阵风载荷去掉后，剩下的谱为机动飞行载荷谱，转速的变化与飞机的各种飞行动作相对应。

目前，我国已经对执行不同任务的飞机的发动机进行了比较全面的空测，获得大量执行不同任务的飞机飞行剖面信息，如何利用这些飞行剖面信息编制合理的载荷谱，对发动机关键件低循环疲劳损伤、蠕变损伤的研究具有重要意义。目前，在航空发动机载荷谱编制方面，由于西方的技术封锁，国外尚没有公开的文献。国内有关载荷谱的公开文献均是对发动机的某一个飞行剖面进行仿真，而一个飞行剖面很难考虑到发动机所有的机动动作，因此不具有代表性，并且缺少标准化的编制方法。

现有技术中：杨兴宇(杨兴宇；涡轴发动机综合飞行载荷剖面研究；2002)，在完成某涡轴发动机整机载荷剖面和总谱的基础上,进行发动机综合飞行剖面研究工作。此研究存在两方面不足：①采用“归一化圆整”方法处理次循环矩阵，存在损伤等效误差，虽在误差分析中分析其影响较小，但仍不是最佳的处理方法；②采用各载荷任务循环的方法编综合任务谱，忽略了从峰值到谷值，从谷值到峰值的过程变化。

宋迎东(宋迎东；操作相关的发动机载荷谱模型与仿真研究；2003)，以某型歼击机发动机重心法向过载谱为例，进行统计分析，建立了与操作相关的航空发动机载荷谱的数学模型，并验证了模型的合理性。但采用的穿级计数次数法无法记录原始谱中载荷的次序，且在分布模型选取的不够精确。

陆琪(陆琪；一种与使用相关的航空发动机综合任务谱编制方法；2017)，在专利中，以法向过载谱为例，编制与使用相关的航空发动机综合任务谱的编制，其本质是对航空发动机法向过载谱模型的建立和仿真。

由此可以得出结论：在航空发动机与使用相关的载荷谱的研究中，大部分文献和专利以航空发动机法向过载谱为研究对象，原因有以下两点：①法向过载谱的谱型简单、载荷变化范围小；②在发动机安装节等关键部位的基准参数是法向过载。

本发明以一种运输直升机发动机转速谱为基本编谱参数，对航空发动机与使用相关的载荷谱进行研究，有以下两点的必要性：①在航空发动机定寿过程中，转速谱一直是关键的参数；②发动机转动部件的定寿中，转速谱为基准参数。

因此，有必要建立一种能够准确模拟出与使用有关的航空发动机综合任务谱的方法，为转动部件的定寿作进一步的准备。

发明内容