[發明專利]多失效模式下多模型集成航空發動機運行可靠性評估方法

有效

• 申請號: 201410038230.7
• 申請日: 2014-01-26
• 公開（公告）號: CN103778295B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 王華偉;吳海橋;葛紅娟;高軍
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所32237
• 代理人: 賀翔

1.一種多失效模式下多模型集成航空發動機運行可靠性評估方法，其特征在于包括以下步驟：

1）分析航空發動機的多失效模式；

2）建立從結構維和時間維進行航空發動機運行可靠性評估的多失效模式分析模型，進行多失效模式分析；

3）建立航空發動機運行可靠性評估備選模型；

4）采用貝葉斯因子方法選擇航空發動機運行可靠性評估模型，通過貝葉斯因子的不同取值判斷各模型優劣，作為選擇和評價單一模型航空發動機運行可靠性評估的依據；

5）綜合分析多種失效模式，建立多模型集成航空發動機運行可靠性評估模型p(X,θ_k,M_k)＝P(M_k)p(θ_kM_k)p(Xθ_k,M_k)，其中k∈κ表示模型指數，P(M_k)表示模型M_k的先驗概率密度函數，p(θ_kM_k)表示在模型M_k下參數向量θ_k的條件概率，p(Xθ_k,M_k)表示在模型M_k和參數向量θ_k下事件X的條件概率密度函數；

6）應用貝葉斯模型平均方法，分析多種失效模式對航空發動機運行可靠性的影響，航空發動機運行可靠性評估表達式是其中f_j(R(f_j,R^T))表示已知運行可靠度R的情況下，失效模式j(j＝1,2,3)的概率密度函數；ρ_j表示第j種運行狀態為失效模式導致系統失效的后驗概率，非負且滿足反映的是每種失效模式對運行可靠性的貢獻程度；

7）采用馬爾可夫鏈蒙特卡洛算法仿真計算貝葉斯模型平均中各失效模式權重，根據BMA權重與方差在似然函數中的權重變量進行隨機采樣，假設其符合正態分布，采用Metropolis-Hastings抽樣技術，針對未知參數ρ_i(i＝1,2,3)的概率密度函數為π(ρ_i)，選取起始點ρ_i⁽⁰⁾，滿足π(ρ_i⁽⁰⁾)＞0，迭代產生多個不同Markov鏈，使Markov鏈收斂于目標分布π(ρ_i)，計算航空發動機運行可靠性。

2.根據權利要求1所述的多失效模式下多模型集成航空發動機運行可靠性評估方法，其特征在于：步驟1）所述的多失效模式包括航空發動機性能退化失效、結構強度失效及突發失效的作用形式及失效規律。

3.根據權利要求1所述的多失效模式下多模型集成航空發動機運行可靠性評估方法，其特征在于：步驟2）所述的多失效模式分析包括通過混合概率分布從結構維角度建立航空發動機運行可靠性評估中的多失效模式分析以及通過復合模型和條件概率分布從時間維角度建立航空發動機運行評估中的多失效模式分析。

4.根據權利要求1所述的多失效模式下多模型集成航空發動機運行可靠性評估方法，其特征在于：步驟3）所述的航空發動機運行可靠性評估備選模型包括基于Gamma過程的性能退化失效運行可靠性評估模型M₁，基于Wiener過程的結構強度失效運行可靠性評估模型M₂，基于Weibull分布的突發失效運行可靠性評估模型M₃。

5.根據權利要求4所述的多失效模式下多模型集成航空發動機運行可靠性評估方法，其特征在于：所述的基于Gamma過程的性能退化失效運行可靠性評估模型M₁，假設退化量w(t)服從Ga(a,b)，其密度函數是a和b分別為形狀參數和尺度參數；基于Wiener過程的結構強度失效運行可靠性評估模型M₂，假設航空發動機的失效臨界值是ε，其概率密度函數是基于Weibull分布的突發失效運行可靠性評估模型M₃，其概率密度函數表達式是t＞0，α＞0，β＞0表示尺度參數和形狀參數。