[發(fā)明專利]一種航空發(fā)動機渦輪增壓系統(tǒng)的安全性分析驗證方法

有效

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• 申請日: 2020-02-20
• 公開（公告）號: CN111382500B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發(fā)明（設計）人: 鮑夢瑤;丁水汀;李果
• 申請（專利權）人: 中國民航管理干部學院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/08;G06F119/14;F02B77/08;G01M15/05
• 代理公司: 北京汲智翼成知識產權代理事務所(普通合伙) 11381
• 代理人: 陳曦;任佳

本發(fā)明公開了一種航空發(fā)動機渦輪增壓系統(tǒng)的安全性分析驗證方法。該方法包括：步驟S1：采用“蒙特卡洛法”評估增壓系統(tǒng)各失效模式的失效概率，并對比采用安全控制策略前后，增壓系統(tǒng)的失效模式及失效概率的差異，以判斷安全控制策略的有效性；步驟S2：采用“模型檢驗法”對采用安全控制策略后的增壓系統(tǒng)的控制軟件部分進行分析檢驗，以判斷控制軟件部分是否具有處理異常情況輸入的能力。該方法使得采用安全控制策略后，系統(tǒng)各個失效模式的概率均有下降且安全性水平得到提高；并且，該方法有效地分析控制系統(tǒng)中復雜控制邏輯和部件失效的影響，發(fā)現(xiàn)需求中存在的一些缺陷，提高分析效率，適用于高安全要求的復雜控制系統(tǒng)。

技術領域

本發(fā)明涉及一種航空發(fā)動機渦輪增壓系統(tǒng)(以下簡稱增壓系統(tǒng))的安全性分析驗證方法，屬于航空器技術領域。

背景技術

安全性是航空器的重要屬性之一，是通過設計賦予、制造實現(xiàn)、驗證表明、局方確認、維護保持的固有屬性。近三十年來，隨著航空渦輪增壓發(fā)動機的不斷發(fā)展，系統(tǒng)復雜程度大幅增加，與渦輪增壓器有關的航空安全問題日益突出。因此，在航空發(fā)動機渦輪增壓系統(tǒng)的設計和分析中進行系統(tǒng)安全性分析尤為重要。

系統(tǒng)安全性分析包括評估流程和分析方法，其是航空器研制過程中保證安全性需求較為有效的途徑之一。在一般的航空器系統(tǒng)安全性評估流程中，不同階段需采用相應的安全性分析方法進行定性和定量的分析，以確保產品滿足安全性要求，如：傳統(tǒng)安全性分析方法在功能危險分析階段主要使用故障樹分析，在初步系統(tǒng)安全性分析階段主要使用故障樹分析和共因分析，在系統(tǒng)安全性分析階段主要使用故障樹分析、故障模式及影響分析和故障模式影響與危害分析。然而，將這些傳統(tǒng)分析方法直接應用到航空發(fā)動機渦輪增壓系統(tǒng)安全性分析中時存在較大的難度和制約。

為克服傳統(tǒng)分析方法的缺點，可以采用以航空發(fā)動機整機模型系統(tǒng)為基礎，對某型航空發(fā)動機的渦輪增壓系統(tǒng)開展基于模型的系統(tǒng)安全性分析方法研究，實現(xiàn)在初步系統(tǒng)安全性分析階段確定關鍵影響因素，并在系統(tǒng)安全性分析階段通過準確對應的安全控制策略來提高安全性水平。為判斷所分析的航空發(fā)動機整機模型系統(tǒng)在采用安全控制策略后是否已達到可接受的設計安全性水平，需要對該航空發(fā)動機的渦輪增壓系統(tǒng)的安全性進行驗證。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題在于提供一種航空發(fā)動機渦輪增壓系統(tǒng)的安全性分析驗證方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術方案：

一種航空發(fā)動機渦輪增壓系統(tǒng)的安全性分析驗證方法，包括如下步驟：

步驟S1：采用“蒙特卡洛法”評估增壓系統(tǒng)各失效模式的失效概率，并對比采用安全控制策略前后，所述增壓系統(tǒng)的失效模式及失效概率的差異，以判斷所述安全控制策略的有效性；

步驟S2：采用“模型檢驗法”對采用所述安全控制策略后的所述增壓系統(tǒng)的控制軟件部分進行分析檢驗，以判斷所述控制軟件部分是否具有處理異常情況輸入的能力。

其中較優(yōu)地，步驟S1包括如下子步驟：

步驟S11：定義所述增壓系統(tǒng)的輸入與輸出變量；所述輸入變量為對所述增壓系統(tǒng)的工作邊界變化起重要作用的影響因素，所述輸出變量為判斷所述增壓系統(tǒng)的失效模式的系統(tǒng)極限狀態(tài)函數(shù)；

步驟S12:對所述輸入變量進行隨機抽樣，并采用增壓發(fā)動機模型進行計算，得到所述增壓系統(tǒng)采用安全控制策略前后對應的系統(tǒng)極限狀態(tài)函數(shù)的概率分布特征，同時利用所述“蒙特卡洛法”評估采用所述安全控制策略前后所述增壓系統(tǒng)各失效模式的失效概率；

步驟S13:對比所述增壓系統(tǒng)采用所述安全控制策略前后對應的系統(tǒng)極限狀態(tài)函數(shù)的概率分布特征和失效概率，以判斷所述安全控制策略的有效性。

其中較優(yōu)地，所述影響因素，包括節(jié)氣門開度、廢氣閥直徑、海拔高度、發(fā)動機轉速和排氣管直徑。