一种面向多机型全动模拟机的核心航材寿命预测模型建立方法及系统与流程

本发明涉及全动飞行模拟机航材寿命预测，具体涉及一种面向多机型全动模拟机的核心航材寿命预测模型建立方法及系统。

背景技术：

1、全动飞行模拟机作为机组训练的重要设备，包含显示组件、飞行控制单元编码器、氧气面罩、飞行员座椅作动器等核心航材。上述核心航材在模拟机训练中承受持续运行、高频操作、应急场景反复演练、不同人员交替使用等工况，航材失效机理和寿命变化规律与真实飞机存在差异。

2、现有核心航材维护通常沿用真实飞机航材的寿命经验或固定周期更换方式。由于真实飞机航材的使用频次、操作场景、通断次数、应急部件触发频率和训练强度与全动模拟机存在差别，直接采用真实飞机基准寿命容易导致寿命预测与模拟机实际使用状态不匹配，进而出现更换过早造成航材浪费，或者更换过晚影响训练连续性的情况。

3、因此，本技术提供一种面向多机型全动模拟机的核心航材寿命预测模型建立方法及系统以解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种面向多机型全动模拟机的核心航材寿命预测模型建立方法及系统，用以解决现有技术中未充分结合全动模拟机训练场景频次、航材结构类别和失效维度，导致核心航材寿命预测与实际使用状态不匹配的技术问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种面向多机型全动模拟机的核心航材寿命预测模型建立方法，包括：

3、采集核心航材在多个训练场景中的场景时长占比、单位时间操作频次、维护更换记录、真实飞机基准频次、航材结构类别、失效维度、标称寿命和模拟机修正系数；

4、基于各训练场景的场景时长占比对每种操作类型的单位时间操作频次执行加权计算，得到各操作类型的加权操作频次；

5、识别所述航材结构类别，并从预设的多个寿命计算式中选取与所述航材结构类别对应的时长次数双约束计算式、威布尔频次加速计算式、等效机械循环与材料老化双约束计算式或疲劳磨损双约束计算式；

6、将所述加权操作频次、所述失效维度、所述标称寿命和所述模拟机修正系数代入被选取寿命计算式，得到各失效维度寿命，并对所述各失效维度寿命执行最小值筛选，得到理论寿命；

7、基于预设安全裕度对所述理论寿命执行折减，并输出包含时间更换阈值和次数更换阈值的维护阈值集合。

8、在其中一些具体实施例中，基于各训练场景的场景时长占比对每种操作类型的单位时间操作频次执行加权计算，得到各操作类型的加权操作频次，进一步包括：

9、针对每个训练场景，读取所述训练场景内每种操作类型的单位时间操作频次和对应的场景时长占比；

10、基于所述场景时长占比对每种操作类型的单位时间操作频次执行加权计算，得到每种操作类型的加权操作频次；

11、将每种操作类型的加权操作频次与真实飞机基准频次比较，得到操作强度系数；

12、将所述操作强度系数与所述核心航材的训练场景标识写入频次输入集。

13、在其中一些具体实施例中，将所述加权操作频次、所述失效维度、所述标称寿命和所述模拟机修正系数代入被选取寿命计算式，得到各失效维度寿命，进一步包括：

14、根据所述航材结构类别读取机械疲劳磨损、电气触点老化、橡胶密封件老化、液压机构衰减或电动机构衰减中的失效维度；

15、从故障模式影响及危害性分析记录和历史故障统计记录提取各失效维度的发生次数、危害等级和维修间隔；

16、基于所述发生次数、所述危害等级和所述维修间隔执行归一化加权，得到失效维度权重；

17、将所述失效维度权重与所述加权操作频次作为各失效维度寿命计算的输入。

18、在其中一些具体实施例中，从预设的多个寿命计算式中选取与所述航材结构类别对应的时长次数双约束计算式、威布尔频次加速计算式、等效机械循环与材料老化双约束计算式或疲劳磨损双约束计算式，进一步包括：

19、当所述航材结构类别为电子显示类时，选取由机械操作疲劳寿命、电源通断疲劳寿命、背光老化寿命和电路板老化寿命进行最小值筛选的时长次数双约束计算式；

20、当所述航材结构类别为机械旋转类时，选取以年均操作次数、参考年操作次数、标准特征寿命和频次加速因子计算总寿命次数的威布尔频次加速计算式；

21、当所述航材结构类别为橡胶密封类时，选取等效机械循环与材料老化双约束计算式；

22、当所述航材结构类别为液压电动类时，选取疲劳磨损双约束计算式。

23、在其中一些具体实施例中，当所述航材结构类别为电子显示类时，选取由机械操作疲劳寿命、电源通断疲劳寿命、背光老化寿命和电路板老化寿命进行最小值筛选的时长次数双约束计算式，进一步包括：

24、基于显示组件的亮度调节加权操作频次、电源通断加权操作频次和页面刷新加权操作频次，分别确定亮度调节疲劳寿命、电源通断疲劳寿命和页面刷新疲劳寿命；

25、基于背光模组标称老化寿命及其对应的模拟机修正系数确定背光老化寿命，并基于电路板自然老化寿命及其对应的模拟机修正系数确定电路板老化寿命；

26、从所述亮度调节疲劳寿命、所述电源通断疲劳寿命、所述页面刷新疲劳寿命、所述背光老化寿命和所述电路板老化寿命中执行最小值筛选，得到电子显示类核心航材理论寿命。

27、在其中一些具体实施例中，当所述航材结构类别为机械旋转类时，选取以年均操作次数、参考年操作次数、标准特征寿命和频次加速因子计算总寿命次数的威布尔频次加速计算式，进一步包括：

28、基于各训练场景的场景时长占比对机械旋转类核心航材的每小时操作次数执行加权计算，得到加权操作频次；

29、基于所述加权操作频次和年训练时长确定年均操作次数；

30、基于参考年操作次数、所述年均操作次数和频次加速因子对标准特征寿命执行幂指数换算，得到总寿命次数；

31、基于所述总寿命次数和所述年均操作次数确定机械旋转类核心航材理论寿命；

32、基于训练强度增减后的年均操作次数重新确定总寿命次数及对应的机械旋转类核心航材理论寿命，得到不同训练强度下的理论寿命。

33、在其中一些具体实施例中，当所述航材结构类别为橡胶密封类时，选取等效机械循环与材料老化双约束计算式，进一步包括：

34、读取橡胶密封类核心航材的展开复位加权操作频次和插拔密封加权操作频次；

35、基于插拔密封折算系数对所述插拔密封加权操作频次进行主循环折算，并结合所述展开复位加权操作频次确定等效机械循环频次；

36、基于展开复位标称疲劳寿命、插拔密封标称疲劳寿命、所述展开复位标称疲劳寿命对应的模拟机修正系数、所述插拔密封标称疲劳寿命对应的模拟机修正系数和所述插拔密封折算系数，确定总等效疲劳寿命；

37、基于所述总等效疲劳寿命和所述等效机械循环频次确定机械疲劳寿命，并将所述机械疲劳寿命与橡胶老化寿命进行最小值筛选。

38、在其中一些具体实施例中，当所述航材结构类别为液压电动类时，选取疲劳磨损双约束计算式，进一步包括：

39、读取液压电动类核心航材的加权平均调节频次、标准调节频次、标称疲劳寿命、标称推杆磨损寿命以及分别与所述标称疲劳寿命和所述标称推杆磨损寿命对应的模拟机修正系数；

40、基于所述标称疲劳寿命、对应的模拟机修正系数和所述加权平均调节频次确定机械调节疲劳寿命；

41、基于所述标称推杆磨损寿命、对应的模拟机修正系数、所述加权平均调节频次和所述标准调节频次确定推杆磨损寿命；

42、对所述机械调节疲劳寿命和所述推杆磨损寿命执行最小值筛选。

43、在其中一些具体实施例中，基于预设安全裕度对所述理论寿命执行折减，并输出包含时间更换阈值和次数更换阈值的维护阈值集合之后，还包括：

44、以预设跟踪周期采集核心航材的运行记录和维护更换记录；

45、将所述运行记录中的实际使用寿命与所述理论寿命进行差值计算，得到寿命偏差；

46、在所述寿命偏差满足预设偏差条件时，从所述维护更换记录提取偏差原因字段，并基于所述偏差原因字段对所述标称寿命、所述模拟机修正系数、频次加速因子或所述场景时长占比执行参数校准，得到更新后的寿命计算式；

47、在所述寿命偏差未满足预设偏差条件时，保留当前寿命计算式。

48、基于同一构思，本发明还提供一种面向多机型全动模拟机的核心航材寿命预测模型建立系统，包括：

49、数据采集模块，配置为采集核心航材在多个训练场景中的场景时长占比、单位时间操作频次、维护更换记录、真实飞机基准频次、航材结构类别、失效维度、标称寿命和模拟机修正系数；

50、频次计算模块，配置为基于各训练场景的场景时长占比对每种操作类型的单位时间操作频次执行加权计算，得到各操作类型的加权操作频次；

51、计算式选取模块，配置为识别所述航材结构类别，并从预设的多个寿命计算式中选取与所述航材结构类别对应的时长次数双约束计算式、威布尔频次加速计算式、等效机械循环与材料老化双约束计算式或疲劳磨损双约束计算式；

52、寿命预测模块，配置为将所述加权操作频次、所述失效维度、所述标称寿命和所述模拟机修正系数代入被选取寿命计算式，得到各失效维度寿命，并对所述各失效维度寿命执行最小值筛选，得到理论寿命；

53、阈值输出模块，配置为基于预设安全裕度对所述理论寿命执行折减，并输出包含时间更换阈值和次数更换阈值的维护阈值集合。

54、与现有技术相比，其有益效果在于：

55、本发明公开了一种面向多机型全动模拟机的核心航材寿命预测模型建立方法及系统，采集训练场景时长占比、单位时间操作频次、真实飞机基准频次、航材结构类别和维护更换记录，并对不同训练场景下的操作频次执行加权计算，能够把全动模拟机中正常程序训练、故障模拟训练、应急训练、初始改装训练和复训等场景差异转化为可参与寿命计算的频次输入，减少直接沿用真实飞机使用频次造成的预测偏差。

56、按照航材结构类别读取失效维度，并结合故障模式影响及危害性分析记录和历史故障统计记录生成失效维度权重，能够将电子显示类、机械旋转类、橡胶密封类、液压电动类核心航材的不同失效来源分别纳入寿命计算，使寿命预测过程与航材实际结构和失效机理相匹配。

57、按照航材结构类别选取时长次数双约束计算式、威布尔频次加速计算式、等效机械循环与材料老化双约束计算式或疲劳磨损双约束计算式，能够针对显示组件、编码器、氧气面罩和座椅作动器等不同核心航材采用不同计算链路，避免使用单一寿命模型处理全部航材导致的适配不足。

58、将加权操作频次、失效维度、标称寿命和模拟机修正系数代入对应寿命计算式，并对各失效维度寿命执行最小值筛选，能够识别限制核心航材实际寿命的主要失效维度，为时间更换阈值、次数更换阈值以及维护检查项的生成提供明确的数据来源。

59、按照预设安全裕度对理论寿命执行折减，并输出包含时间更换阈值和次数更换阈值的维护阈值集合，能够形成同时考虑运行时间和累计操作次数的维护规则，使维护决策能够适配模拟机高频操作和长期运行并存的使用条件。

60、在维护阈值集合输出之后继续采集运行记录和维护更换记录，并在寿命偏差满足预设偏差条件时校准标称寿命、模拟机修正系数、频次加速因子或场景时长占比，能够使寿命计算式随训练场景变化、维护记录变化和实际更换结果进行更新，形成核心航材寿命预测与维护管理之间的数据闭环。