一种航空涡扇发动机基本可靠性建模方法技术

本申请属于航空发动机设计领域，为一种航空涡扇发动机基本可靠性建模方法，通过对航空发动机的所有结构和失效特征进行整理，并进行分类和层级划分，在此基础上导出航空发动机的EBOM清单进行航空发动机失效构型基本信息的填充，而后建立失效构型基元库对航空发动机内的所有结构和失效构型进行整理与归纳，并根据失效构型基元库结合每个结构的基本设计信息建立与对应结构的映射关系，形成设计方案与失效构型约定层级的映射标记，实现了基于可靠性传递规矩的失效构型的约定层级和基元清单和构型建立管理方法，通过有序的逐层映射实现快速、规范、完整、有效地基本可靠性模型。有效地基本可靠性模型。有效地基本可靠性模型。

【技术实现步骤摘要】
一种航空涡扇发动机基本可靠性建模方法


[0001]本申请属于航空发动机设计领域，特别涉及一种航空涡扇发动机基本可靠性建模方法。

技术介绍

[0002]目前国内发动机研制取得一系列的成果，但无论哪种型号无一例外的被可靠性问题困扰，究其原因还是航空发动机研制过程极其复杂、结构复杂、失效机理复杂、零件数量庞大造成可靠性设计体系建立困难，可靠性设计不能有效的落到实处。要实现可靠性量化设计、评价，建立一套有效的基本可靠性建模方法是必经之路。但目前业内尚未见到有效的可靠性建模方法。目前国内各行各业的基本可靠性建模基本将零件清单笼统的用串并联模型连成可靠性框图，适用于简单产品，对于航空发动机复杂产品不适用。
[0003]如图1，基本可靠性建模主要是将零件清单笼统的用串并联模型连成可靠性框图，应用航空发动机主要存在几方面的问题1)航空发动机零件数量极其庞大，直接建模难，难以用图形表达，建模结果无法指导应用；2)航空发动机研制过程极其复杂、结构层级复杂，该模型无法支持不同层级的评价验证需求；3)航空发动机单一零件的可靠性试验验证成本高，对仿真验证评价依赖度高，但航空发动机结构复杂、失效机理多样，可靠性设计必须具体到某一个零件具体部位的具体失效机理，因此基于零件建立的基本可靠性模型也无法满足设计需求。
[0004]目前航空发动机的可靠性工作以定性分析为主，其中定性分析的FMECA涉及到基本可靠性建模，具体做法主要是基于经验选取部分主要零件的串并联框图构成，建模不系统、不完整、不规范，严重影响可靠性模型的有效性。因为航空发动机可靠性设计实质是一个系统工程，比确定性设计更加精益求精，系统性、完整性和精度要求更高，因此不规范的建模方法也导致可靠性模型与具体FMECA分析、风险评价工作关联也不大，无法实现风险的定量预估。
[0005]因此亟需一套适合航空发动机复杂结构的基本可靠性建模方法。

技术实现思路

[0006]本申请的目的是提供了一种航空涡扇发动机基本可靠性建模方法，以解决现有技术中采用串并联模型无法对航空发动机复杂结构进行基本可靠性建模的问题。
[0007]本申请的技术方案是：一种航空涡扇发动机基本可靠性建模方法，包括：根据航空发动机的结构层级、各层级之间的分类清单，各层级的失效清单和不同层级之间以及不同结构层级与失效之间的映射关系，进行航空发动机通用失效构型的分类和层级划分，形成典型的航空发动机失效构型；导出现有所有航空发动机的EBOM清单，按照预设的清洗规则进行数据清洗，典型部件失效构型，根据设计要求和用法要求补充各结构的载荷信息，形成各结构的结构设计基本信息需求表；导出现有所有航空发动机的EBOM清单，按照预设的清洗规则进行数据清洗，形成典型部件失效构型，根据设计要求和用法要求在典型部件失效
构型中补充各结构的载荷信息，形成各结构的结构设计基本信息需求表；根据各结构的结构设计基本信息需求表和多个层级的航空发动机失效构型的映射关系建立失效构型基元库；而后定期导出当前所有新型航空发动机的EBOM清单，按照当前的清洗规则进行数据清洗后，根据当前的不同层级映射关系将新型航空发动机的EBOM清单各数据分别放入至建立完成的失效构型基元库的对应位置，进行失效构型基元库的持续更新；根据失效构型基元库中每个结构的基本设计信息建立与对应结构的映射关系，进行设计方案与失效构型约定层级的映射标记；并通过当前的映射关系进行新导入的EBOM清单数据映射标记的持续更新。
[0008]优选地，采用EXCEL格式导出EBOM清单，形成结构设计基本信息需求表；将失效构型基元库的基本设计信息放入至对应的Excel表格中，并在Excel表格中进行设计方案和失效构型约定层级的映射标记。
[0009]优选地，所述失效构型基元库包括部件功能库、典型组件库、典型件与外购件库、失效模式库、失效机理库和危险部位库。
[0010]优选地，所述航空发动机失效构型包括结构类约定层和失效类约定层，所述结构类约定层包括整机层、部件层、部件功能层、组件层、零件与外购小组件层；所述失效类约定层包括失效模式层、失效机理层和典型特性失效部件层。
[0011]优选地，所述映射标记的具体建立方法为：
[0012]根据EBOM信息从下拉菜单中选择一所需的功能部件；
[0013]下拉菜单根据部件名称筛选出对应部件的功能清单，根据EBOM信息对组件功能进行初步预判，建立组件与部件功能的映射关系，部件功能从下拉菜单内选择；
[0014]根据根据EBOM信息，在菜单中选择所需的部件层、组件层、零件层及小组件层，进行结构层级约定；
[0015]下拉菜单根据部件名称筛选出对应部件的典型组件清单，根据EBOM信息从下拉菜单中进行组件与典型组件的映射；
[0016]根据EBOM信息从下拉菜单选择进行零件或外协外构件与典型件的映射关系；
[0017]根据EBOM信息、载荷、材料从下拉菜单选择进行零件或外协外构件与典型件失效模式的映射，每一个失效模式添加一行；
[0018]根据EBOM信息、载荷、材料从下拉菜单选择进行零件或外协外构件与典型件失效机理的映射，每一个失效机理添加一行；
[0019]根据典型件名称筛选确定该典型件的危险部件特性集合作为下拉菜单，根据典型件和名称和失效机理，从下拉菜单中选择对应的危险部位；
[0020]根据结构图纸和危险部位名称记录危险部位的数量；
[0021]从下拉菜单中选择相应的部件功能层、失效模式层、失效机理层和典型特性部位层进行失效约定层的标记映射。
[0022]优选地，所述失效构型基元库的建立方法包括：
[0023]建立失效构型基元清单；
[0024]获取任意型号的FMECA分析结果，将FMECA分析结果与建立失效构型基元清单的不同层级的对应数据进行匹配，并将FMECA分析数据放入并替换失效构型基元清单的对应数据。
[0025]优选地，所述失效构型基元清单的建立方法包括：
[0026]进行整机层整机的定义；
[0027]进行部件层部件的定义；
[0028]进行部件层内部件的功能分类；
[0029]进行组件层内组件的分类；
[0030]进行零件与外购小组件层内典型零件的分类；
[0031]进行失效模式层内失效模式的分类；
[0032]进行失效机理层内失效机理的分类；
[0033]进行典型特性失效部分层内实现部位的分类。
[0034]优选地，所述结构设计基本信息需求表包括父件图号、子件图号、零组件名称、数量、材料类型、载荷环境、零组件清单和总体分配的指标。
[0035]优选地，在结构设计完成后进行航空发动机复杂结构基本可靠性模型的技术状态管理与应用，所述技术状态管理与应用的方法包括采用三元数组描述不同状态发动机的基本可靠性模型，所述基本可靠性模型包括M{型号、衍生序号、批次号}
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DESIGNER...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航空涡扇发动机基本可靠性建模方法，其特征在于，包括：根据航空发动机的结构层级、各层级之间的分类清单，各层级的失效清单和不同层级之间以及不同结构层级与失效之间的映射关系，进行航空发动机通用失效构型的分类和层级划分，形成典型的航空发动机失效构型；导出现有所有航空发动机的EBOM清单，按照预设的清洗规则进行数据清洗，形成典型部件失效构型，根据设计要求和用法要求在典型部件失效构型中补充各结构的载荷信息，形成各结构的结构设计基本信息需求表；根据各结构的结构设计基本信息需求表和多个层级的航空发动机失效构型的映射关系建立失效构型基元库；而后定期导出当前所有新型航空发动机的EBOM清单，按照当前的清洗规则进行数据清洗后，根据当前的不同层级映射关系将新型航空发动机的EBOM清单各数据分别放入至建立完成的失效构型基元库的对应位置，进行失效构型基元库的持续更新；根据失效构型基元库中每个结构的基本设计信息建立与对应结构的映射关系，进行设计方案与失效构型约定层级的映射标记；并通过当前的映射关系进行新导入的EBOM清单数据映射标记的持续更新。2.如权利要求1所述的航空涡扇发动机基本可靠性建模方法，其特征在于：采用EXCEL格式导出EBOM清单，形成结构设计基本信息需求表；将失效构型基元库的基本设计信息放入至对应的Excel表格中，并在Excel表格中进行设计方案和失效构型约定层级的映射标记。3.如权利要求1所述的航空涡扇发动机基本可靠性建模方法，其特征在于：所述失效构型基元库包括部件功能库、典型组件库、典型件与外购件库、失效模式库、失效机理库和危险部位库。4.如权利要求1所述的航空涡扇发动机基本可靠性建模方法，其特征在于：所述航空发动机失效构型包括结构类约定层和失效类约定层，所述结构类约定层包括整机层、部件层、部件功能层、组件层、零件与外购小组件层；所述失效类约定层包括失效模式层、失效机理层和典型特性失效部件层。5.如权利要求4所述的航空涡扇发动机基本可靠性建模方法，其特征在于，所述映射标记的具体建立方法为：根据EBOM信息从下拉菜单中选择一所需的功能部件；下拉菜单根据部件名称筛选出对应部件的功能清单，根据EBOM信息对组件功能进行初步预判，建立组件与部件功能的映射关系，部件功能从下拉菜单内选择；根据根据EBOM信息，在菜单中选择所需的部件层、组件层、零件层及小组件层，进行结构层级约定；下拉菜单根据部件名称筛选出对应部件的典型组件清单，根据EBOM信息从下拉菜单中进行组件与典型组件的映射；根...

【专利技术属性】
技术研发人员：王艺，刘永泉，杜少辉，
申请(专利权)人：中国航发沈阳发动机研究所，
类型：发明
国别省市：