基于单元数据重组的航空发动机多层级可靠性评估方法与流程

技术特征：
1.基于单元数据重组的航空发动机多层级可靠性评估方法，其特征在于，包括：步骤1：根据发动机结构和故障树，划定发动机可靠性评估的系统边界，厘清发动机整机系统与分系统、部组件、零部件各单元之间的层级关系和逻辑关系；步骤2：借助monte carlo方法，从用于试验获得寿命数据的分系统、部组件、零部件中按照层级关系随机抽样、组合构成发动机整机系统，根据逻辑关系通过系统中各单元的寿命数据得出发动机整机系统的寿命数据，形成整机系统的对等寿命数据样本或混合寿命数据样本；步骤3：利用步骤2中的整机系统的对等寿命数据样本或混合寿命数据样本，根据数据分布类型通过现有方法进行系统寿命概率分布参数估计，实现从单元寿命样本到系统可靠性的直接评估。2.如权利要求1所述的基于单元数据重组的航空发动机多层级可靠性评估方法，其特征在于，所述步骤1中厘清发动机整机与分系统、部组件、零部件之间的层级关系和逻辑关系具体为：1)根据航空发动机的服役载荷环境、零部件的功能、材料及设计准则，从失效物理方面对零部件进行分析，筛选出对整机系统可靠性有显著影响、需要考虑的零部件及其对应的部组件和分系统，划定系统边界；2)将影响整机系统可靠性的单元划分为分系统、部组件和零部件三个层次，一个分系统包含若干部组件，一个部组件又由若干个零部件组成；3)绘制金字塔式可靠性框图，分析、表达整机系统和组成单元之间的层级关系和逻辑关系。3.如权利要求1所述的基于单元数据重组的航空发动机多层级可靠性评估方法，其特征在于，所述步骤2中形成对等的系统寿命试验样本具体为：步骤2.1：根据发动机层级关系，从最低一级开始，对零部件级单元寿命数据统计重构，将寿命信息传递到对应的部组件，获得部组件的对等寿命数据样本或部组件的混合寿命数据样本；步骤2.2：按照步骤2.1将寿命数据逐级向上综合，直至获得整机系统的对等寿命数据样本或混合寿命数据样本。4.如权利要求3所述的基于单元数据重组的航空发动机多层级可靠性评估方法，其特征在于，所述步骤2.1具体为：1)整理数据：保证构成部组件的各零部件均有寿命数据且数据可靠；各零部件样本量不要相差太大，样本量过小的应进行补充；对于部组件中存在相同零部件的，根据该零部件寿命试验数据估计出寿命分布参数，然后通过monte carlo方法进行随机抽样；每抽出一组数值，就相当于得到了一个同类单元的寿命样本，用来参与样本重构；2)采用monte carlo方法随机从构成部组件的每个零部件样本中各抽出一件，组合出一个部组件样本；3)根据零部件、部组件之间的逻辑关系得出该部组件样本的寿命数据，航空发动机中各单元多为串联关系，串联系统寿命随机变量等于构成系统的全部单元寿命随机变量的最小顺序统计量，因此该部组件样本的寿命即为其零部件寿命的最小值；对并联系统，系统寿命为单元寿命的最大顺序统计量，此时取零部件寿命的最大值为部组件寿命；
4)按照2)、3)有放回地抽样n次，即可得到n个部组件样本，获得一组由零部件寿命数据重组得到的部组件的对等寿命数据样本；显然，能够组合出的部组件数量n取决于零部件中样本量最小的那个零件数量；5)若存在部组件真实寿命数据，则将部组件的对等寿命数据样本和部组件真实寿命数据结合得到部组件的混合寿命数据样本；当部组件、零部件试验条件一致时，这两种数据直接混合；实际中部组件、零部件的试验载荷、试验环境有时不同，这种情况下若环境因子已知，则通过环境因子修正部组件的对等寿命数据样本；若环境因子未知，根据系统寿命数据的分散性应在一定范围内，按6σ原则对部组件的对等寿命数据样本进行修正，即若真实寿命数据和部组件的对等寿命数据样本最大距离在后者标准差的6倍外，则平移所有部组件的对等寿命数据样本保证最大距离为6σ。5.如权利要求1所述的基于单元数据重组的航空发动机多层级可靠性评估方法，其特征在于，所述步骤3具体为：1)根据经验确定整机寿命数据分布，不同的分布类型有相应的分布检验方法用来验证所选的分布类型是否合适；2)根据寿命数据分布类型，采用现有方法利用系整机系统的对等寿命数据样本或混合寿命数据样本进行分布参数估计，进而估计整机系统可靠度r；3)借助bootstrap方法思想，多次重复上述步骤，获得多个整机系统可靠度r，据此对整机系统可靠度进行区间估计，由下式计算置信度γ下的可靠度置信下限r
l
：式中s
r
分别为整机系统可靠度r的均值、标准差，μ
1-γ
为标准正态分布的1-γ分位数。

技术总结
本发明的基于单元数据重组的航空发动机多层级可靠性评估方法包括：根据发动机结构和故障树，厘清发动机整机系统与分系统、部组件、零部件各单元之间的层级关系和逻辑关系；借助Monte Carlo方法从各单元中按层级关系随机抽样、组合构成发动机整机系统，根据逻辑关系通过各单元的寿命数据得出整机系统的对等寿命数据样本或混合寿命数据样本；利用整机系统的对等寿命数据样本或混合寿命数据样本，通过现有方法进行系统寿命概率分布参数估计，实现从单元寿命样本到系统可靠性的直接评估。本发明的评估方法适用于各种寿命分布类型，能在足够保守的前提下利用多层级数据更精确、更稳健、更有效地评估航空发动机可靠性。更有效地评估航空发动机可靠性。更有效地评估航空发动机可靠性。


技术研发人员：谢里阳 刘永泉 杜少辉 王艺 吴宁祥 钱文学
受保护的技术使用者：中国航发沈阳发动机研究所
技术研发日：2022.11.07
技术公布日：2023/2/3