[发明专利]机载燃油泵性能退化试验方法

说明书

本发明提出一种机载燃油泵性能退化试验方法，通过分析影响燃油泵寿命的三种应力，转速会影响燃油泵的正常工作，微粒污染度加速效率低，选取电应力作为实验应力。确定机载燃油泵标称电压为115V，高电压为122V，低电压为105V。选取最能反应燃油泵性能的出口压力、振动、温度进行监测，并设定停机阈值以判定燃油泵是否失效。制定电应力循环实验剖面，25％的时间输入电压为高电压，50％的时间输入电压为标称电压，其余25％的时间输入电压为低电压，三个实验阶段的输入电压变化构成一个完整周期的电应力循环。该实验方案科学合理，克服了燃油泵寿命实验只记录失效时间，忽略产品性能变化情况等不足，可用于机载燃油泵的寿命预测。

技术领域

本发明涉及机载燃油泵基于性能退化的寿命预测技术，具体涉及一种机载燃油泵性能退化试验方法。

背景技术

随着科技水平的飞跃式发展、制造工业精密化、新型复合材料的层出不穷，高可靠、长寿命产品在航空航天、电子工业、信息工业等各大工业领域应用越来越广泛。然而，随着产品可靠性的提高，对于这些产品，几乎无法通过寿命试验或加速寿命试验取得足够多的失效寿命数据，甚至还会出现“零失效”现象，因此很难利用传统的基于大数据的寿命预测理论对长寿命产品进行寿命预测。但是，产品性能退化过程中包含着大量可信、精确而又有用的与产品寿命有关的关键信息，所以需要从产品性能参数的变化着手，通过性能退化试验取得退化数据，利用退化数据对产品功能的退化过程进行分析，从而对产品寿命进行预测。

机载燃油泵是燃油系统的核心附件之一，也是飞机上高可靠、长寿命的机电产品的典型代表之一，能够为发动机提供规定流量和压力的燃油，其工作状态直接影响到燃油系统的安全性与可靠性。

在现有技术中，研究重点是燃油泵的故障诊断，由于缺乏性能退化的有效试验手段和数据，有关燃油泵性能退化试验的研究文献较为少见。

在同类产品中，航空液压泵通常选用转速和油液污染度作为敏感应力，但申请人发现燃油泵增大转速会导致泵工作点偏移较大，产生空化现象，所以转速不适合作为敏感应力；而航空液压泵的油液循环率高，磨粒残留较多，但燃油泵的油液只有部分油路循环，磨粒少，清洁度较好，所以油液污染度也不适合作为敏感应力，因此航空液压泵的方法不适合用于机载燃油泵。需要开展机载燃油泵性能退化试验方案研究，弥补燃油泵寿命预测无有效试验手段和失效数据的缺陷，获取刻画燃油泵退化规律的退化数据，从而推断燃油泵的寿命和可靠性特征。

发明内容

针对现有技术存在的问题，申请人从以下几个方面进行了深入研究，最终确定并提出了一种机载燃油泵性能退化试验方法：

(1)筛选试验应力：影响燃油泵寿命的应力主要包括转速、微粒污染物、电应力三种，燃油泵增大转速会导致泵工作点偏移较大，产生空化现象而不能正常工作，所以转速不适合作为敏感应力；燃油泵的油液只有部分油路循环，磨粒少，清洁度较好，微粒污染度加速效率低，所以也不适合作为敏感应力，因此在燃油泵失效机理不发生变化的前提下，选择电应力作为试验应力。

(2)确定应力水平：选定电应力作为试验应力，电应力过高会导致燃油泵电机的电流急剧增大，效率下降而发热严重，电应力过低会烧毁燃油泵电机，所以设定的试验应力水平在产品正常工作时的应力水平与产品在该应力下的工作极限之间选取。根据可靠性鉴定与验收试验(GJB899A-2009)关于直升机电应力的规定确定机载燃油泵标称电压为115V，高电压为122V，低电压为105V。

(3)测试方法及失效判据：对机载燃油泵电机故障进行影响分析，根据主要的故障现象选取最能反应燃油泵性能的参数进行监测，包括出口压力、温度、振动等，并制定相应的停机阈值判定燃油泵失效。电机故障是该型燃油泵最主要的故障模式，会引起出口压力不足、电机振动剧烈，有异常温升，因此通过检测出口压力、振动和温度三个参数来反映燃油泵性能。由于振动往往都是伴随出口压力信号和温度信号异常同步出现，所以在制定阈值时，考虑出口压力的均值小于正常出口压力的80％或者温度超过正常温度范围5℃判定燃油泵失效