[發明專利]一種針對空氣系統功能參數的概率分析方法

有效

• 申請號: 202011192260.5
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112906144B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 宋辰星;鄧明春;范宇;陸海鷹;沈毅;劉子玥;王家友;梁義強;熊玉
• 申請（專利權）人: 中國航發沈陽發動機研究所
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/20;G06F111/08
• 代理公司: 北京航信高科知識產權代理事務所(普通合伙) 11526
• 代理人: 高原

本申請屬于航空發動機空氣系統設計領域，特別涉及一種針對空氣系統功能參數的概率分析方法，包括如下步驟：步驟一、確定輸入變量；步驟二、獲取輸入變量測量數據；步驟三、分析輸入變量間相關性；步驟四、分析輸入變量分布；步驟五、分析輸入變量分布；步驟六、計算空氣系統功能參數；步驟七、空氣系統功能參數概率分析；步驟八、空氣系統功能參數敏感性分析。本申請的針對空氣系統功能參數的概率分析方法，首次實現考慮不確定性的空氣系統功能參數概率分布分析，比現有技術得到的空氣系統功能參數極限值，更加能夠體現實際情況下空氣系統功能參數的分布情況，能夠為開展針對實際情況下空氣系統功能參數的各類分析提供了重要基礎。

技術領域

本申請屬于航空發動機空氣系統設計領域，特別涉及一種針對空氣系統功能參數的概率分析方法。

背景技術

航空發動機的空氣系統能夠通過從主流道引少量壓縮空氣來完成渦輪盤及葉片冷卻、盤緣封嚴和軸向力調整等任務，保障發動機安全高效的運行。空氣系統通過設計流路中封嚴篦齒、孔、預旋噴嘴等節流單元的流通面積等參數來控制流阻，使氣流按需到達發動機不同部位并實現空氣系統各項功能。目前節流效果最好的常用節流單元之一就是篦齒封嚴結構。

由于生產加工過程中存在誤差，會造成不同臺份發動機篦齒間隙有所不同。在發動機使用包線內各典型工作狀態下，篦齒封嚴盤的轉速會發生改變，同時，由于轉靜子部件工作環境溫度的變化，其工作溫度會隨之變化，受離心力和熱變形的影響，發動機篦齒間隙會發生變化。隨著發動機的運行，轉靜子部件的溫度變化、熱膨脹、轉子的離心膨脹以及篦齒盤與襯套軸向和徑向的相對位移，往往會造成篦齒與襯套所在結構的變形和磨損，引起篦齒封嚴結構間隙不同程度的變化。

因此，各臺份發動機在各運行時數下的實際篦齒封嚴結構間隙無法保證精確等于設計值。而封嚴篦齒間隙的變化會影響其泄漏特性，使空氣系統功能參數存在不確定性，即空氣系統功能參數在實際情況下體現為一個概率分布，而非理論設計值。

對于實際情況下空氣系統功能參數的分析，現有的技術方案是選取各個篦齒封嚴結構間隙測量數據的上限，構建“最惡劣情況”空氣系統模型，計算分析最惡劣情況下的空氣系統功能參數。但由于“最惡劣情況”空氣系統模型采用的是各篦齒間隙測量數據的極值，并不能代表篦齒間隙測量數據的整體情況，因此計算所得的空氣系統功能參數也是一種發生概率很小的極限情況，不能體現空氣系統功能參數的實際分布情況，現有技術對發動機空氣系統設計的參考意義有限。另外，現有技術僅可獲知實際情況下空氣系統功能參數分布的區間上限，同樣不能分析掌握空氣系統功能參數的實際分布情況，難以提供對發動機空氣系統設計的有效指導。

為彌補現有技術方案的不足，需發展一套針對空氣系統功能參數的概率分析方法，獲取實際情況下空氣系統功能參數的概率分布，為考慮不確定性的空氣系統設計提供輔助。

發明內容

為了解決上述技術問題至少之一，本申請提供了一種針對空氣系統功能參數的概率分析方法。

本申請公開了一種針對空氣系統功能參數的概率分析方法，包括如下步驟：

步驟一、確定對空氣系統功能參數有影響的篦齒封嚴結構，以所述篦齒封嚴結構中的多個不同位置篦冷態齒間隙作為概率分析的輸入變量；

步驟二、獲取多個不同臺份發動機的輸入變量的測量數據，其中，多個不同臺份發動機設置在預定的運行時數下；

步驟三、計算所有篦齒冷態間隙數據兩兩之間的相關性；

步驟四、設定篦齒冷態間隙測量數據服從正態分布，分析確定篦齒冷態間隙測量數據的均值和標準差，從而確定其正態分布函數；

步驟五、根據步驟三確定的相關性以及步驟四確定的正態分布函數，對與空氣系統功能參數相關的篦齒冷態間隙進行抽樣，生成嚴格服從已確定概率分布的篦齒間隙組合，即篦齒冷態間隙樣本；