基于多源信息融合的飞机结构维修项目选择及维修间隔分析方法技术

本发明专利技术公开了基于多源信息融合的飞机结构维修项目选择及维修间隔分析方法，其步骤：综合考虑特殊事件分析、损伤容限数据、结构MSG‑3分析和外场修理经验四个输入来源，对维修项目进行选择；建立多源信息融合的维修间隔模型；使用多源信息融合的维修间隔模型来计算飞机结构的维修间隔。本发明专利技术解决了传统飞机结构故障诊断方法中信息源单一的问题，实现了多源信息的有效融合，支持更加精准的结构维修间隔确定。

【技术实现步骤摘要】
基于多源信息融合的飞机结构维修项目选择及维修间隔分析方法
本专利技术属于飞机结构维修领域，特别涉及了一种飞机结构维修项目选择及维修间隔分析方法。
技术介绍
民用飞机维修大纲的核心内容是确定维修任务和维修间隔，而维修任务和间隔制定的合理与否直接影响飞机的适航安全性和维修经济性。结构修理手册是为用户提供飞机结构识别、有关允许损伤和修理技术的说明性资料及指导结构损伤修理实施的指导性文件，目的是帮助飞机用户以最少的成本、最佳的修理实施办法获得和保持飞机的最高利用率。现代商业飞机定期维修计划的制定主要是基于MSG-3方法。采用“确定评价指标—指标评级—指标综合—确定模型——确定检测等级和间隔”的思路，具体是首先确定一些评价指标并对飞机重要结构项目进行评级，其次采用矩阵转换确定综合等级，然后依据综合等级与可检裂纹长度的对应关系确定可检裂纹长度，最后根据可检裂纹长度，结合裂纹扩展曲线，确定检测等级和间隔。目前，在飞机结构疲劳损伤的预防性维修决策方面的研究可以分为理论方法和工程方法两大部分：其中工程方法以波音、空客的方法为主，而理论方面的研究主要集中在时间延迟模型、冲击模型等。针对目前国内在结构分析和间隔确定方面缺乏方法的实际情况，并且仅根据传统的方法确定会导致结果不准确的问题，本专利技术应运而生。
技术实现思路
为了解决上述
技术介绍
提到的技术问题，本专利技术提出了基于多源信息融合的飞机结构维修项目选择及维修间隔分析方法。为了实现上述技术目的，本专利技术的技术方案为：基于多源信息融合的飞机结构维修项目选择及维修间隔分析方法，包括以下步骤：(1)综合考虑特殊事件分析、损伤容限数据、结构MSG-3分析和外场修理经验四个输入来源，对维修项目进行选择；(2)建立多源信息融合的维修间隔模型，该模型包括一个五元组<W,FD,ST,I,R>，其中，W表示维纳过程模型，FD表示基于疲劳损伤的方法，ST表示基于统计折算的方法，I表示基于W、FD、ST的集成方法，R表示得到的结果；(3)使用多源信息融合的维修间隔模型来计算飞机结构的维修间隔。进一步地，选择维修项目的方法包括MSG-3维修项目的选择方法和新增加维修项目的确定方法。进一步地，所述MSG-3维修项目的选择方法包括故障后果确定、故障可能性确定和评级系统分析；所述故障后果确定是指，发生故障后会对飞机飞行、着陆、增压或者控制载荷的结构完整性有着显著影响的结构项目或结构细部被确定为重要位置SSI，并且需要确定这些结构项目或结构细部的损伤容限或安全寿命特征；所述故障可能性确定是指，根据对载荷情况和运行环境的有效评估，确定最有可能最先表现出结构退化迹象的结构项目或区域，结构退化原因来自偶然损伤、环境恶化和疲劳损伤这三种基本的结构损伤；所述评级系统分析如下：对于每项重要位置SSI，要确定环境恶化等级EDR和偶然损伤等级ADR，这些等级考虑了对损伤的可探测性和敏感性，同时也对该重要位置SSI确定了基本结构检查要求；对于疲劳损伤敏感的所有重要位置SSI还要确定疲劳损伤等级FDR；如果无法实现对于某个重要位置SSI在其达到临界裂纹尺寸之前进行探测疲劳损伤，则将其归到“安全寿命”类；对于每个“安全寿命”项目，其寿命限制是根据分析和/或试验来确定的；“安全寿命”类的重要位置SSI要受环境恶化和偶然损伤评估的限制，FDR反映了疲劳损伤在达到临界状态前的可探测概率；临界损伤利用剩余强度分析程序、许用载荷以及典型的材料特性来计算；裂纹扩展速度是根据典型使用载荷、承载范围和典型的材料特性来预测；为确保损伤在达到临界尺寸之前被探测到，应该根据疲劳和损伤容限分析以及类似结构设计的经验来选取检查工作；当疲劳和损伤容限分析报告得到认可后，该分析报告中推荐的间隔需要按照MSG-3分析进行重新评估，这些间隔会随着整机或部件的疲劳试验结果而进一步修改。对于非金属结构，不进行FDR分析，采用EDR、ADR制订检查大纲；对于金属结构，采用疲劳损伤分析程序。进一步地，所述新增加维修项目的确定方法包括：考虑结构设计特点的维修项目的选择规则；特殊事件分析是在各使用阶段依据发生概率来确定飞机结构中发生的重要特殊事件；损伤分析是依据对飞机结构设计所采用技术的成熟程度、该技术对应的损伤类型及对损伤的敏感程度，确定重要的损伤，特殊事件和损伤最终都会落实于具体的物理对象，即潜在的损伤单元；确定分析对象是根据安装位置确定潜在损伤单元暴露于危险的危机程度，对高危险的单元继续进行分析；确定维修任务是依据对分析对象危害度的分析而确定所需的维修任务；考虑外场维修经验的维修项目选择规则；基于损伤容限设计分析的维修项目选择规则；各修理任务来源合并原则：考虑损伤发生部位、损伤模式和损伤影响，判断各修理任务来源是否存在重合，并根据各来源侧重点确定合并原则；正式修理项选取原则：综合考虑损伤敏感性和损伤发生概率，以确定的损伤敏感性等级和计算或统计出的损伤概率为主要指标，确定正式修理项选取原则。进一步地，步骤(3)的具体过程如下：(3-1)基于维纳过程确定维修间隔：(3-1-1)基于历史性能退化数据，建立退化模型的对数似然函数，利用极大似然与一维搜索方法估算出模型参数的先验分布；(3-1-2)获取结构的实时性能退化监测数据，运用Bayes方法，对结构性能退化模型参数进行实时更新；(3-1-3)求得结构性能退化模型中的参数的后验分布的期望估计值；(3-1-4)得到满足可靠性限制的寿命，该寿命所在的时间间隔即为维修间隔；(3-2)基于疲劳损伤确定维修间隔：(3-2-1)初始化设置；(3-2-2)判断是否进行初始检查门槛值计算和重复检查门槛值计算；(3-2-3)计算初始门槛值；(3-2-4)计算重复检查门槛值；(3-3)基于统计折算方法确定维修间隔：(3-3-1)选择一种统计分布进行分析；(3-3-2)分析该统计分布是否满足假设检验，如果满足，转入步骤(3-3-3)，如果不满足，则返回到步骤(3-3-1)；(3-3-3)使用满足假设检验的分布进行统计折算；(3-3-4)基于折算后的统计结果得到维修间隔；(3-4)使用贝叶斯融合方法得到最后的维修间隔。采用上述技术方案带来的有益效果：本专利技术提出的基于多源信息融合的飞机结构维修项目选择及维修间隔分析方法，比传统的方法更适合于工程实践，且相比于单一方法得到的维修间隔更加精确。附图说明图1为本专利技术的整体流程图；图2为本专利技术中维修间隔算法流程图；图3为实施例中SSI示意和SSI分析图；图4为实施例中维修项目B和维修项目C的分析结果图。具体实施方式以下将结合附图，对本专利技术的技术方案进行详细说明。...

【技术保护点】
1.基于多源信息融合的飞机结构维修项目选择及维修间隔分析方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)综合考虑特殊事件分析、损伤容限数据、结构MSG-3分析和外场修理经验四个输入来源，对维修项目进行选择；/n(2)建立多源信息融合的维修间隔模型，该模型包括一个五元组<W,FD,ST,I,R>，其中，W表示维纳过程模型，FD表示基于疲劳损伤的方法，ST表示基于统计折算的方法，I表示基于W、FD、ST的集成方法，R表示得到的结果；/n(3)使用多源信息融合的维修间隔模型来计算飞机结构的维修间隔。/n

【技术特征摘要】
1.基于多源信息融合的飞机结构维修项目选择及维修间隔分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)综合考虑特殊事件分析、损伤容限数据、结构MSG-3分析和外场修理经验四个输入来源，对维修项目进行选择；
(2)建立多源信息融合的维修间隔模型，该模型包括一个五元组<W,FD,ST,I,R>，其中，W表示维纳过程模型，FD表示基于疲劳损伤的方法，ST表示基于统计折算的方法，I表示基于W、FD、ST的集成方法，R表示得到的结果；
(3)使用多源信息融合的维修间隔模型来计算飞机结构的维修间隔。


2.根据权利要求1所述基于多源信息融合的飞机结构维修项目选择及维修间隔分析方法，其特征在于，选择维修项目的方法包括MSG-3维修项目的选择方法和新增加维修项目的确定方法。


3.根据权利要求2所述基于多源信息融合的飞机结构维修项目选择及维修间隔分析方法，其特征在于，所述MSG-3维修项目的选择方法包括故障后果确定、故障可能性确定和评级系统分析；
所述故障后果确定是指，发生故障后会对飞机飞行、着陆、增压或者控制载荷的结构完整性有着显著影响的结构项目或结构细部被确定为重要位置SSI，并且需要确定这些结构项目或结构细部的损伤容限或安全寿命特征；
所述故障可能性确定是指，根据对载荷情况和运行环境的有效评估，确定最有可能最先表现出结构退化迹象的结构项目或区域，结构退化原因来自偶然损伤、环境恶化和疲劳损伤这三种基本的结构损伤；
所述评级系统分析如下：
对于每项重要位置SSI，要确定环境恶化等级EDR和偶然损伤等级ADR，这些等级考虑了对损伤的可探测性和敏感性，同时也对该重要位置SSI确定了基本结构检查要求；
对于疲劳损伤敏感的所有重要位置SSI还要确定疲劳损伤等级FDR；
如果无法实现对于某个重要位置SSI在其达到临界裂纹尺寸之前进行探测疲劳损伤，则将其归到“安全寿命”类；对于每个“安全寿命”项目，其寿命限制是根据分析和/或试验来确定的；“安全寿命”类的重要位置SSI要受环境恶化和偶然损伤评估的限制，FDR反映了疲劳损伤在达到临界状态前的可探测概率；
临界损伤利用剩余强度分析程序、许用载荷以及典型的材料特性来计算；裂纹扩展速度是根据典型使用载荷、承载范围和典型的材料特性来预测；为确保损伤在达到临界尺寸之前被探测到，应该根据疲劳和损伤容限分析以及类似结构设计的经验来选取检查工作；当疲劳和损伤容限分析报告得到认可后，该分析报告中推荐的间隔需要按照MSG-3分析进行重新评估，这些间隔会随着整机或部件的疲劳试验结果而进一步修改。
对于非金属结构，不进行FDR分...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘君强，关小玲，左洪福，陆晓华，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32