[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

技術領域

本發明涉及航空安全領域，具體是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。

背景技術

確評估航空發動機運行可靠性水平，一方面可以為有效保障飛行安全提供依據，另一方面可以為制定維修決策提供支撐，實現航空發動機運行過程中“安全”和“經濟性”的有機結合。

航空發動機作為典型的復雜系統，在運行過程中，多種因素共同影響其可靠性水平，其運行可靠性評估的復雜性體現在以下三方面，一是航空發動機運行過程中往往多種失效模式并存，每種失效模式的作用機制及變化規律各不相同，增加了運行可靠性評估的難度；二是當存在多種失效模式且失效模式不斷切換和變化時，建立的可靠性評估模型往往存在著一定的不確定性，難以準確描述航空發動機運行可靠性水平；三是當多種失效模式并存時，單一的運行可靠性評估模型往往無法綜合反映多種失效模式對航空發動機運行可靠性的影響。

發明內容

本發明為了解決現有技術中單一的可靠性評估模型無法綜合反映多種失效模式對航空發動機運行可靠性的影響的問題，提供了一種針對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。

本發明提出的一種針對多失效模式的多模型集成航空發動機運行可靠性評估方法，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描述航空發動機運行可靠性水平的依據；

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（Markov?Chain?Monte?Carlo,MCMC）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)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。

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。

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。