一种针对飞机腐蚀结构的集群维修规划方法技术

本发明专利技术提出一种针对飞机腐蚀结构的集群维修规划方法，包括：步骤一：根据腐蚀试验数据进行参数估计；步骤二：飞机腐蚀结构级预防性维修规划；步骤三：飞机腐蚀结构集群维修时间节省计算；步骤四：飞机腐蚀结构集群级预防性维修规划；步骤五：飞机腐蚀结构集群级机会维修规划；本发明专利技术实现了根据腐蚀试验数据，飞机腐蚀结构维修耗时数据和飞机腐蚀结构的威布尔分布可靠度模型，进行飞机腐蚀结构威布尔分布参数估计、最优集群维修时间计算和最优集群维修分组计算，解决了如何科学地规划飞机腐蚀结构的集群维修问题。结构的集群维修问题。结构的集群维修问题。

【技术实现步骤摘要】
一种针对飞机腐蚀结构的集群维修规划方法


[0001]本专利技术提供一种针对飞机腐蚀结构的集群维修规划方法，即一种基于动态信息迭代的飞机腐蚀结构集群维修规划方法。它针对具有维修经济相关性的飞机腐蚀结构，以提升飞机腐蚀结构可用度为目标，利用和改进经典滚动时间轴方法，采取从单结构级到集群级两阶段建模步骤，设计融合预防性维修和机会维修一体的动态维修规划方法，规划出飞机腐蚀结构的集群预防性维修方案和集群机会维修方案。适用于飞机腐蚀结构的集群维修规划领域。

技术介绍

[0002]随着国家海洋战略的发展和日益复杂的国际环境，国家战略利益的不断拓展，海洋越来越成为国家安全与长远发展的命脉所在，我国经济对海洋资源、空间的依赖程度越来越高，海洋经济已发展成为国民经济的重要组成部分。
[0003]近年来，盐雾环境下使用的飞机出动强度逐年加大，现役飞机结构材料中，70％以上的高强铝合金是易腐蚀材料。分布在沿海地区的飞机，长期在高温、高湿和盐雾等环境中服役会导致飞机结构件表面的防护涂层系统不断老化和剥落、基体材料严重腐蚀，从而使飞机的飞行性能下降、安全使用寿命缩本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种针对飞机腐蚀结构的集群维修规划方法，需要设置如下：设置1：飞机腐蚀结构的失效时间服从威布尔分布，在t时刻，飞机腐蚀结构发生失效的概率密度为：其中：t表示飞机腐蚀结构在上一次维修后的累计工作时间；f(t)表示飞机腐蚀结构在t时刻的失效概率密度；η＞0，表示威布尔分布的比例系数；m＞0，表示威布尔分布的形状系数；η和m的取值均受到飞机腐蚀环境的影响，其估计值通过飞机结构的腐蚀试验获得；e表示自然对数的底数；对应的腐蚀失效累积分布函数为：式中：t表示飞机腐蚀结构在上一次维修后的累计工作时间；F(t)表示飞机腐蚀结构在t时刻的失效概率；η表示威布尔分布的比例系数；m表示威布尔分布的形状系数；e表示自然对数的底数；因此，飞机腐蚀结构的可靠度函数为：其中，t表示飞机腐蚀结构在上一次维修后的累计工作时间；R(t)表示飞机腐蚀结构在t时刻的可靠度；F(t)表示飞机腐蚀结构在t时刻的失效概率；η表示威布尔分布的比例系数；m表示威布尔分布的形状系数；e表示自然对数的底数；设置2：飞机共包含n个腐蚀结构，每个腐蚀结构均为二态结构，即只有正常和失效两种状态，为了保障飞机的战备完好性，任一结构发生失效时，整个飞机需要停机进行维修；为减小腐蚀结构的失效风险，维修人员根据结构的累计工作年龄定期进行预防性维修PM，当结构发生失效时立即进行修复性维修CM；其中PM和CM均为完美的维修，能够使腐蚀结构恢复至完全如新的状态；飞机腐蚀结构维修的耗时由两部分组成：(1)维修准备时间：包括维修检查时间、维修拆装时间、维修停机时间和维修资源调度时间，由所有进行维修的结构共享，记为S；(2)维修直接时间：包括各个结构的维修耗材和维修备件；对于n个腐蚀结构中的任一腐蚀结构i，i∈{1，2，
…
，n}，其进行PM的维修直接时间为CM的维修直接时间为考虑到失效是随机的，一方面造成后勤延误和故障隔离耗时，另一方面产生额外的停机时间，因此CM的维修直接时间远远大于PM时的维修直接时间，即基于上述设置，其特征在于，包括步骤如下：步骤一：根据腐蚀试验数据进行参数估计；已知飞机腐蚀结构总共进行了m次完全腐蚀失效试验，得到的试验数据包括：m次完全腐蚀失效试验中任一飞机腐蚀结构j，j∈{1，2，
…
，m}发生腐蚀失效的时间T
j
；首先根据失效时间的经验分布来拟合飞机腐蚀结构的寿命分布：
其中，T
j
表示飞机腐蚀结构j发生失效的时间；F(T
j
)表示飞机腐蚀结构j在T
j
时刻的失效概率；由于飞机腐蚀结构的失效服从威布尔分布，对应的失效概率为因此对失效概率函数进行以下数学变换：其中，t表示飞机腐蚀结构在上一次维修后的累计工作时间；F(t)表示飞机腐蚀结构在t时刻的失效概率；η表示威布尔分布的比例系数；m表示威布尔分布的形状系数；ln()表示自然对数；步骤二：飞机腐蚀结构级预防性维修规划；结构级维修规划首先不考虑维修相关性，令各个飞机腐蚀结构预防性维修时间进行独立优化；令τ
i
表示n个飞机腐蚀结构中的任一腐蚀结构i，i∈(1，2，
…
，n}的维修间隔周期，根据可用度定义，任一腐蚀结构i进行维修的平均可用度为其中，τ
i
表示飞机腐蚀结构i的维修间隔周期；a
i
(τ
i
)表示飞机腐蚀结构i在τ
i
时刻的平均可用度；φ
i
(τ
i
)表示飞机腐蚀结构i在τ
i
时刻的平均不可用度；表示飞机腐蚀结构i进行PM的维修直接时间；表示飞机腐蚀结构i进行CM的维修直接时间；η
i
表示飞机腐蚀结构i威布尔分布的比例系数；m
i
表示飞机腐蚀结构i威布尔分布的形状系数；u表示积分中的自变量；e表示自然对数的底数；步骤三：飞机腐蚀结构集群维修时间节省计算；如果将多个飞机腐蚀结构的结构级最优维修活动进行组合，必然导致维修偏离最优维修间隔周期，会产生额外的维修时间；设在当前时刻，飞机腐蚀结构i累计工作年龄为s
i
，则其失效时间T
f
的概率密度函数为f
i
(t)/R
i
(s
i
)，t＞s
i
，其中，t表示飞机腐蚀结构在上一次维修后的累计工作时间；f
i
(t)表示飞机腐蚀结构i在t时刻的失效概率密度；R
i
(s
i
)表示飞机腐蚀结构i在t时刻的可靠度；维修时间偏离最优维修间隔周期分为维修推迟和维修提前两种情况，分别计算这两种情况导致的维修时间增加；步骤四：飞机腐蚀结构集群级预防性维修规划；飞机腐蚀结构集群G的最优集群级预防性维修执行时间等于令维修时间节省C(t，G)取得最大值的时间，即：
令C(t，G)对t求导，易知唯一存在且满足其中，s
i
表示飞机腐蚀结构i累计工作年龄；表示飞机腐蚀结构i的PM耗时；表示飞机腐蚀结构i的CM耗时；η
i
表示飞机腐蚀结构i威布尔分布的比例系数；m
i
表示飞机腐蚀结构i威布尔分布的形状系数；τ
i*
表示飞机腐蚀结构i的最优维修间隔周期；表示飞机腐蚀结构集群G的最优集群级预防性维修执行时间；e表示自然对数的底数；此时飞机腐蚀结构集群G的最大维修时间节省为其中为飞机腐蚀结构i的将维修时间从τ
i*
偏移至导致的维修时间增加；在确定飞机腐蚀结构集群G的最大维修时间节省量后，确定如何选择合适的飞机腐蚀结构集群G；步骤五：飞机腐蚀结构集群级机会维修规划；如果飞机腐蚀结构在计划维修时间前发生失效，则进行集群机会维修OM规划，确定发生失效情况下，进行集群级机会维修的飞机腐蚀结构集群G
OM
；设当前飞机腐蚀结构h发生失效的时间为T
f
，在T
f
对结构集群G
OM
进行维修的时间节省函数为：其中H
i
(T
f
|s
i
)为飞机腐蚀结构i的将维修时间从τ
i*
偏移至T
f
导致的维修时间增加；由于机会维修结构集群进行维修的时间是确定的，因此只需要确定如何选择合适的飞机腐蚀结构集群G
OM
。2.根据权利要求1所述的一种针对飞机腐蚀结构的集群维修规划方法，其特征在于：将式(5)看作由m个点(x
j
，y
j
)，j∈{1，2，
…
，m}组成的函数：其中y
j
＝ax
j
+b，其中表示函数中的第.j个点的纵坐标；a＝m，表示函数的斜率，也等于威布尔分布的形状系数；x
j
＝lnT
j
，表示函数中的第j个点的横坐标；b＝
‑
mlnη，表示函数的截距；将腐蚀试验数据进行相应的变换后代入上述方程，利用最小二乘回归拟合的方法，得到威布尔分布尺度参数估计值和威布尔分布形状参数估计值3.根据权利要求1所述的一种针对飞机腐蚀结构的集群维修规划方法，其特征在于：在步骤二中，飞机腐蚀结构i的最优维修间隔周期τ
i*
通过最大化a
i
(τ
i
)，即最小化φ
i
(τ
i
)确定；易证明τ
i*
唯一存在，并且由如下方程确定：
其中，τ
i*
为飞机腐蚀结构i的最优维修间隔周期；表示飞机腐蚀结构i进行PM的维修直接时间；表示飞机腐蚀结构i进行CM的维修直接时间；η
i
表示飞机腐蚀结构i威布尔分布的比例系数；m
...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨力，陈懿，马小兵，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：