[發明專利]一種航空發動機控制系統振動載荷譜編制方法

有效

• 申請號: 202111484630.7
• 申請日: 2021-12-07
• 公開（公告）號: CN114354200B
• 公開（公告）日: 2023-10-03
• 發明（設計）人: 余丹妮;盧則鵬;高亞輝;黃一鳴
• 申請（專利權）人: 中國航發控制系統研究所
• 主分類號: G01M15/14
• 分類號: G01M15/14;G01M7/02
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所(普通合伙) 32104
• 代理人: 陳麗麗;殷紅梅

本發明涉及航空發動機控制系統技術領域，具體公開了一種航空發動機控制系統振動載荷譜編制方法，其中，包括：獲取航空發動機各個轉速剖面的振動實測譜，其中所述轉速剖面為根據航空發動機的不同型號以及油門桿的不同開度進行劃分；根據疲勞損傷一致原則，將各個轉速剖面的振動實測譜合成全生命周期實測譜；將所述全生命周期實測譜分段平直化得到全生命周期規范譜。本發明提供的航空發動機控制系統振動載荷譜編制方法提供了完整的理論支撐，有助于控制系統關鍵部件的疲勞壽命分析。

技術領域

本發明涉及航空發動機控制系統技術領域，尤其涉及一種航空發動機控制系統振動載荷譜編制方法。

背景技術

航空發動機控制系統具有發動機全飛行包線全部控制權限，并通過各部件傳感器實現發動機狀態監測，保障航空發動機運行安全。作為航空發動機的關鍵部件，控制系統本身的安全性與可靠性對發動機及飛機的性能有著至關重要的影響。據統計，在渦輪航空發動機中，約24％的部件損傷來源于高周疲勞，高周疲勞問題是航空發動機及部件的主要失效模式，研究發動機控制系統的振動環境，對提高其安全性和可靠性有著極大的幫助。

部件實際工作環境的統計性描述通常用載荷譜來表示，在頻域內一般采用功率譜密度(Power Spectral Density，PSD)函數描述隨機高斯過程，對實際隨機載荷環境有較好的近似。目前國內航空發動機領域對于振動載荷譜的研究較少，傳統采用加權平均的方式得到全生命周期振動載荷譜，缺乏理論支撐。由于航空發動機控制系統服役要求時間長，按實測載荷譜機型疲勞壽命試驗耗時久，經濟成本高。

發明內容

本發明提供了一種航空發動機控制系統振動載荷譜編制方法，解決相關技術中存在的疲勞壽命試驗缺乏理論支撐等問題。

作為本發明的一個方面，提供一種航空發動機控制系統振動載荷譜編制方法，其中，包括：

獲取航空發動機各個轉速剖面的振動實測譜，其中所述轉速剖面為根據航空發動機的不同型號以及油門桿的不同開度進行劃分；

根據疲勞損傷一致原則，將各個轉速剖面的振動實測譜合成全生命周期實測譜；

將所述全生命周期實測譜分段平直化得到全生命周期規范譜。

進一步地，所述獲取航空發動機各個轉速剖面的振動實測譜，包括：

根據航空發動機控制系統振動試驗PSD數據獲取航空發動機各個轉速剖面的振動實測譜。

進一步地，所述根據航空發動機控制系統振動試驗PSD數據獲取航空發動機各個轉速剖面的振動實測譜，包括：

記航空發動機控制系統振動試驗在轉速剖面m下測量得到的第l個PSD樣本數據為G_m(f,l)(m＝1,2,…,M，l＝1,2,…,L_m)，其中f表示頻率，M表示轉速剖面總數，L_m表示轉速剖面的樣本容量，計算第l個PSD樣本數據G_m(f,l)的均方根：

根據GJB/Z 126-99，x_m(f,l)在l方向近似服從正態分布；

計算x_m(f,l)的均值和標準差S_m(f)：

取置信度為(1-α)，分位點為β，計算容差上限系數F_m：

其中，表示自由度為(L_m-1)的中心t分布(1-α)分位點，Z_β表示滿足Prob[Z＜Z_β]＝β的正態分布分位點，表示自由度(L_m-1)的χ²分布σ分位點；