目錄
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)壽命監(jiān)控的意義與技術(shù)途徑 1
1.1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命 1
1.1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)壽命可靠性管理 2
1.1.3 實(shí)施單機(jī)壽命監(jiān)控的意義 7
1.2 國(guó)外航空發(fā)動(dòng)機(jī)壽命監(jiān)控技術(shù)發(fā)展與壽命管理情況綜述 8
1.2.1 壽命監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展 8
1.2.2 英國(guó)皇家空軍航空發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命管理與監(jiān)控 11
1.2.3 美國(guó)軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命管理與監(jiān)控 13
1.2.4 法國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命管理方法 16
1.2.5 加拿大航空發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命管理方法 18
1.2.6 德國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命管理方法 18
1.2.7 其他國(guó)家軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命管理與監(jiān)控 19
參考文獻(xiàn) 20
第2章 航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)壽命消耗監(jiān)測(cè)技術(shù) 24
2.1 航空發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)測(cè)與健康管理技術(shù)簡(jiǎn)介 24
2.2 關(guān)鍵件的壽命控制方法 27
2.2.1 安全壽命法 27
2.2.2 因故退役法 27
2.2.3 損傷容限法 29
2.3 影響航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件使用壽命的因素 30
2.3.1 疲勞機(jī)理 32
2.3.2 低循環(huán)疲勞 33
2.3.3 高周疲勞 34
2.3.4 熱機(jī)械疲勞 37
2.3.5 蠕變 39
2.3.6 腐蝕 40
2.3.7 機(jī)械磨蝕 41
2.3.8 微動(dòng)磨損、磨損和擦傷 42
2.3.9 其他 43
2.4 發(fā)動(dòng)機(jī)壽命預(yù)測(cè)和壽命消耗測(cè)量 46
2.4.1 壽命設(shè)計(jì) 46
2.4.2 使用壽命消耗的確定 48
2.4.3 飛行任務(wù)剖面分析 49
2.4.4 最佳使用壽命的確定 49
2.4.5 壽命消耗測(cè)量 50
2.4.6 測(cè)量參數(shù) 54
2.5 渦噴-6發(fā)動(dòng)機(jī)一級(jí)渦輪盤(pán)損傷容限法確定壽命舉例 55
2.5.1 概述 55
2.5.2 槽底裂紋產(chǎn)生的原因和性質(zhì)分析 61
2.5.3 裂紋尖端參量的計(jì)算 63
2.5.4 臨界裂紋長(zhǎng)度的確定 65
2.5.5 槽底裂紋的擴(kuò)展和剩余壽命的計(jì)算 68
2.5.6 工程允許裂紋長(zhǎng)度的確定 71
參考文獻(xiàn) 72
第3章 基于可靠性和安全性的零部件分類(lèi)與劃分 74
3.1 航空發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性和安全性 74
3.2 航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件分類(lèi) 76
3.2.1 關(guān)鍵部位和關(guān)鍵件 76
3.2.2 英國(guó)羅·羅公司對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的分類(lèi) 77
3.2.3 美國(guó)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的分類(lèi) 77
3.2.4 國(guó)內(nèi)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的分類(lèi) 79
參考文獻(xiàn) 80
第4章 航空發(fā)動(dòng)機(jī)飛行載荷參數(shù)處理模型 81
4.1 偽讀數(shù)去除 81
4.2 發(fā)動(dòng)機(jī)熱端系數(shù)模型 83
4.2.1 用發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)表示的熱端系數(shù) 83
4.2.2 某型發(fā)動(dòng)機(jī)熱端系數(shù)模型 84
4.3 航空發(fā)動(dòng)機(jī)飛行載荷實(shí)時(shí)壓縮處理模型 85
4.3.1 峰谷值檢測(cè) 85
4.3.2 無(wú)效幅值去除 85
4.3.3 程序框圖 88
4.4 航空發(fā)動(dòng)機(jī)飛行載荷實(shí)時(shí)雨流計(jì)數(shù)模型 89
4.4.1 雨流計(jì)數(shù)法簡(jiǎn)介 89
4.4.2 實(shí)時(shí)雨流計(jì)數(shù)循環(huán)判讀規(guī)則 91
4.4.3 封閉波形處理 92
4.4.4 程序框圖 94
參考文獻(xiàn) 96
第5章 結(jié)構(gòu)件壽命研究關(guān)鍵技術(shù) 97
5.1 常用的關(guān)鍵件定壽方法和關(guān)鍵技術(shù)簡(jiǎn)介 97
5.2 拉伸應(yīng)變能壽命預(yù)測(cè)模型 100
5.2.1 常用的疲勞壽命分析方法 100
5.2.2 單軸應(yīng)力循環(huán)拉伸變形功 104
5.2.3 拉伸應(yīng)變能低循環(huán)疲勞壽命預(yù)測(cè)模型 106
5.2.4 拉伸應(yīng)變能低循環(huán)疲勞壽命預(yù)測(cè)舉例 108
5.3 發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)件疲勞模擬試驗(yàn)件設(shè)計(jì)方法及壽命考核 113
5.3.1 模擬件的意義 113
5.3.2 模擬件設(shè)計(jì)基本準(zhǔn)則 113
5.3.3 模擬件典型樣式及遵循的準(zhǔn)則 114
5.3.4 典型工程實(shí)例 116
5.4 基于殘余應(yīng)力確定最大應(yīng)變循環(huán)研究 142
5.4.1 國(guó)內(nèi)外常用的殘余應(yīng)力測(cè)試方法 142
5.4.2 輪盤(pán)最大應(yīng)力-應(yīng)變循環(huán) 146
5.4.3 以應(yīng)力釋放位移為邊界條件的有限元法及密柵云紋法確定殘余應(yīng)力 149
5.4.4 基于殘余應(yīng)力推導(dǎo)最大工作循環(huán) 151
5.4.5 具體工程實(shí)例 156
5.5 基于殘存比率法確定活塞六甲發(fā)動(dòng)機(jī)主連桿疲勞壽命 164
5.5.1 活塞六甲發(fā)動(dòng)機(jī)主連桿斷裂故障 164
5.5.2 活塞六甲發(fā)動(dòng)機(jī)主連桿斷裂機(jī)理分析 166
5.5.3 活塞六甲發(fā)動(dòng)機(jī)主連桿疲勞壽命評(píng)估 174
參考文獻(xiàn) 179
第6章 基于低循環(huán)疲勞的使用壽命監(jiān)控技術(shù) 181
6.1 壽命監(jiān)控的意義 181
6.2 監(jiān)控的壽命參數(shù) 181
6.3 壽命消耗監(jiān)控的技術(shù)手段和方法 182
6.3.1 壽命消耗監(jiān)控技術(shù)階段劃分 182
6.3.2 發(fā)動(dòng)機(jī)綜合換算率 185
6.3.3 基于飛行參數(shù)記錄系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理技術(shù) 198
6.3.4 發(fā)動(dòng)機(jī)歷程記錄儀 204
6.4 典型的基于低循環(huán)疲勞的使用壽命監(jiān)控模型及系統(tǒng) 208
6.4.1 美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)等國(guó)家部分發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命監(jiān)控模型及系統(tǒng) 208
6.4.2 俄羅斯、烏克蘭等國(guó)家發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命監(jiān)控模型 217
6.4.3 帶反推力的民用航空發(fā)動(dòng)機(jī) 220
6.4.4 對(duì)比分析 222
6.5 航空發(fā)動(dòng)機(jī)壽命監(jiān)控技術(shù)與控制技術(shù)發(fā)展的關(guān)系 226
6.5.1 基于控制和維修技術(shù)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)五個(gè)時(shí)代的劃分 226
6.5.2 航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展史的階段劃分 226
6.5.3 航空發(fā)動(dòng)機(jī)壽命監(jiān)控技術(shù)與控制系統(tǒng)的發(fā)展協(xié)調(diào)關(guān)系 229
參考文獻(xiàn) 232
第7章 使用載荷及載荷譜隨機(jī)分布特性 233
7.1 載荷的隨機(jī)化影響結(jié)構(gòu)疲勞可靠性 233
7.2 載荷分類(lèi) 234
7.2.1 強(qiáng)度相關(guān)載荷和壽命相關(guān)載荷 234
7.2.2 實(shí)際飛行譜中的低循環(huán)疲勞相關(guān)載荷的作用分析 235
7.3 發(fā)動(dòng)機(jī)載荷譜 238
7.3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)載荷譜基本知識(shí) 238
7.3.2 監(jiān)控參數(shù)采樣頻率對(duì)損傷計(jì)算的影響 243
7.3.3 載荷譜和應(yīng)力譜的轉(zhuǎn)換處理 245
7.3.4 載荷譜轉(zhuǎn)換應(yīng)力譜舉例 248
7.4 使用載荷及載荷譜隨機(jī)性 251
7.4.1 影響結(jié)構(gòu)件可靠性的內(nèi)因和外因 251
7.4.2 某渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)次數(shù)固定服役期的隨機(jī)性研究 252
7.4.3 某型發(fā)動(dòng)機(jī)大狀態(tài)工作時(shí)間固定服役期的隨機(jī)性研究 257
7.4.4 某渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)次數(shù)隨工作時(shí)間的累積值隨機(jī)性研究 259
7.4.5 某渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)大狀態(tài)工作時(shí)間隨工作時(shí)間的累積值隨機(jī)性研究 260
7.5 基于固定任務(wù)混頻的壽命相關(guān)載荷分布特性研究 262
7.5.1 基于固定任務(wù)混頻的飛行載荷累積過(guò)程 262
7.5.2 基于固定任務(wù)混頻的飛行模擬 264
7.5.3 基于固定任務(wù)混頻的壽命相關(guān)載荷基本分布特性 267
7.6 變?nèi)蝿?wù)混頻壽命相關(guān)載荷累積量分布特性 268
7.6.1 變?nèi)蝿?wù)混頻下的壽命相關(guān)載荷累積量隨機(jī)分布特性規(guī)律 268
7.6.2 變?nèi)蝿?wù)混頻的壽命相關(guān)載荷累積量分布特性的飛行模擬 272
7.6.3 變?nèi)蝿?wù)混頻的壽命相關(guān)載荷累積量分布特性結(jié)論 276
7.6.4 發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際使用載荷算例 276
7.7 使用中載荷分布特性的處理和發(fā)動(dòng)機(jī)之間分散度的定量確定 281
7.7.1 實(shí)際使用中載荷分布特性的技術(shù)處理 281
7.7.2 國(guó)內(nèi)某渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)載荷和換算率分散性 284
參考文獻(xiàn) 286
第8章 修理中的零部件壽命控制技術(shù) 288
8.1 不同的維修方式及其主要影響因素 288
8.2 基于裝機(jī)對(duì)象的發(fā)動(dòng)機(jī)分類(lèi) 289
8.2.1 民用和軍用發(fā)動(dòng)機(jī) 289
8.2.2 軍用發(fā)動(dòng)機(jī)分類(lèi) 289
8.3 基于低循環(huán)疲勞壽命監(jiān)控的零部件修理技術(shù) 291
8.3.1 基于安全壽命和損傷容限的兩種壽命控制方法 291
8.3.2 壽命控制和修理的成功案例 294
8.4 典型的維修方式和程序 300
參考文獻(xiàn) 313
第9章 整機(jī)壽命和翻修壽命 314
9.1 整機(jī)翻修壽命和總壽命 314
9.1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)翻修壽命和總壽命的決定因素 314
9.1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)兩種壽命管理體系 317
9.2 定壽、延壽常用的關(guān)鍵技術(shù) 318
9.2.1 幾種臺(tái)架持久試車(chē) 318
9.2.2 外場(chǎng)領(lǐng)先使用 323
9.3 某渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)任務(wù)化持久試車(chē)大綱 325
9.3.1 某渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)載荷譜 326
9.3.2 兩種溫度條件下的地面試車(chē)剖面處理 326
9.3.3 海平面標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下的任務(wù)化持久試車(chē)譜 330
參考文獻(xiàn) 335