民機(jī)襟翼機(jī)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)及維修策略研究.pdf

1、中國民用航空事業(yè)持續(xù)快速發(fā)展，但是制約整個(gè)民航業(yè)發(fā)展的，特別是制約中國航空維修業(yè)發(fā)展的主要矛盾還是航空業(yè)發(fā)展速度和維修能力的不匹配。現(xiàn)代航空企業(yè)中盲目維修和維修過剩的問題都比較嚴(yán)重，所以民航維修業(yè)發(fā)展想要趕上整個(gè)行業(yè)的發(fā)展速度和需求，就需要在民航維修理論和應(yīng)用方面下工夫。隨著現(xiàn)代維修理論的發(fā)展，目前的維修方法和理論往往同時(shí)結(jié)合定時(shí)維修、視情維修、狀態(tài)監(jiān)控等多種方式，并借助于高級(jí)的檢測(cè)技術(shù)和維修策略的應(yīng)用，進(jìn)一步優(yōu)化航空設(shè)備的維修間隔、減

2、少不適當(dāng)?shù)木S修并降低維修成本。
　　本文研究與國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要中提出的制造業(yè)的“基礎(chǔ)件和通用部件的高精度檢測(cè)儀器”優(yōu)先領(lǐng)域，先進(jìn)制造技術(shù)的“零部件壽命預(yù)測(cè)，重要系統(tǒng)的安全性、可靠性和壽命預(yù)測(cè)技術(shù)”前沿技術(shù)相一致，通過研究飛機(jī)襟翼零部件表面損傷實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合民機(jī)襟翼元件試驗(yàn)和仿真，探討先進(jìn)檢測(cè)技術(shù)在民航維修工程領(lǐng)域中的應(yīng)用，以期達(dá)到提高民機(jī)系統(tǒng)、元件可靠性、安全性和可用性要求。本文的具體研究內(nèi)容包括以下幾個(gè)

3、方面：
　　1.構(gòu)建臺(tái)架試驗(yàn)機(jī)，開展滑軌磨損性能臺(tái)架試驗(yàn)，獲得了滑軌的應(yīng)力-壽命數(shù)據(jù)。并通過分析典型試驗(yàn)件的表面形貌，對(duì)滾輪滑軌滾動(dòng)摩擦磨損過程中特有的邊緣應(yīng)力集中和涂層塑性變形直至剝落現(xiàn)象進(jìn)行了成因分析。
　　2.引入基于雙參數(shù)威布爾分布的可靠性系數(shù)，并由疲勞壽命分布及一定的可靠度和置信度求出疲勞壽命分散系數(shù)，從而來研究得到民機(jī)結(jié)構(gòu)的安全壽命。分別通過三參數(shù)密函數(shù)、最小二乘法的壽命曲線擬合以及斷裂力學(xué)理論方法，獲得兩類壽命

4、估算模型并進(jìn)行了對(duì)比。
　　3.針對(duì)在實(shí)際工程過程中，各種影響因素都會(huì)給疲勞壽命帶來不確定性，從而在壽命的分布上體現(xiàn)不確定性的影響問題，引入威布爾分布來研究同一應(yīng)力水平下的襟翼元件疲勞壽命可靠性。并研究了襟翼元件的預(yù)防維修策略和模型、維修間隔優(yōu)化模型和結(jié)構(gòu)疲勞損傷維修任務(wù)。
　　4.建立了基于單個(gè)傳感器的金屬接觸損傷靜電感應(yīng)模型，并基于靈敏度指標(biāo)和有限元模擬分析對(duì)傳感器設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。研究分析了典型試驗(yàn)件損傷信號(hào)，并在多

5、靜電傳感器的基礎(chǔ)上，引入靜電感應(yīng)模型和小波單支重構(gòu)信號(hào)處理方法對(duì)損傷進(jìn)行了定位研究；引入因子分析方法和支持向量機(jī)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)損傷分別進(jìn)行了定量研究。
　　5.引入了電荷層析圖像成像算法實(shí)現(xiàn)了陣列式靜電傳感器在線監(jiān)測(cè)損傷，包括：線性反投影算法（簡(jiǎn)稱LBP）、基于多元線性回歸正則化算法（簡(jiǎn)稱MLRR）等算法，并引入了兩個(gè)判據(jù)：(1)相對(duì)圖像的誤差、(2)重構(gòu)圖像與原圖像的相關(guān)系數(shù)，分別作出幾種典型損傷帶電情況的模擬，并能進(jìn)行成像評(píng)估。<

6、br>　　6.將金屬接觸損傷診斷中靜電信號(hào)的公共因子 f1、f2、f3和層析圖像指標(biāo)f4作為協(xié)變量，引入比例危險(xiǎn)（簡(jiǎn)稱PH）模型描述襟翼機(jī)構(gòu)的失效概率、可靠度等壽命指標(biāo)?；谀：碚撛诩骖櫩捎枚群唾M(fèi)用的周期的前提下，給出維修周期的最優(yōu)算法，并結(jié)合實(shí)例對(duì)其算法進(jìn)行優(yōu)化，將其應(yīng)用于工程實(shí)際情況。
　　7.在滾輪滑軌機(jī)構(gòu)力學(xué)分析的基礎(chǔ)上，通過滾輪和滑軌的支反力求解，建立了滾輪滑軌的機(jī)構(gòu)可靠性極限狀態(tài)函數(shù)和對(duì)應(yīng)的失效概率函數(shù)?；诰€性化的

7、逼近的思想，利用一次二階矩方法對(duì)滾輪滑軌機(jī)構(gòu)可靠性進(jìn)行求解，分別研究了線性化假設(shè)和非線性化假設(shè)下的機(jī)構(gòu)失效概率和可靠性靈敏度，并考察在襟翼機(jī)構(gòu)打開過程中，機(jī)構(gòu)失效累計(jì)分布概率最高的狀態(tài)下，各個(gè)基本變量對(duì)于機(jī)構(gòu)可靠性的靈敏度，得到結(jié)論為當(dāng)襟翼機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)的角速度的均值偏差比較大的時(shí)候，機(jī)構(gòu)可靠性受到影響也最大。
　　8.在機(jī)構(gòu)元件的狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)的前提下，借助機(jī)構(gòu)可靠性模型對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)可靠性進(jìn)行評(píng)估，在維修周期中失效概率的約束條件下，研究了