[发明专利]一种航空发动机两部件关联故障概率风险评估方法

权利要求书

1.一种航空发动机两部件关联故障概率风险评估方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、航空发动机部件故障分析

包括确定发动机部件是直接故障模式或关联故障模式，基于部件故障特征确定适应的数学分布，利用蒙特卡洛仿真方法模拟部件直接故障次数，确定部件直接故障概率；

步骤二、涡轮盘油箱关联故障分析

包括涡轮盘碎片故障过程分析、碎片击穿燃油箱引燃判据分析；

步骤三、航空发动机部件故障风险模型构建

建立双阶段部件关联故障概率风险模型；

步骤四、关联故障风险案例分析

包括分析碎片击穿发动机机匣、机翼、燃油箱，进而导致飞机起火的关联概率；

步骤三中，所述的建立双阶段部件关联故障概率风险模型，具体步骤为：

步骤a、按照美国联邦航空局咨询通告AC39-8关于危险事件等级定义，判断飞机某部件故障能否导致三级及以上事件，若否，不予理会；若是，执行步骤b；

步骤b、基于部件样本拆换时间、故障时间、检查间隔，建立部件威布尔风险模型；设置初始条件，包括检查间隔、部件拆换时间、功能故障时间与上次检修时间差，确定两段威布尔风险模型参数，给出部件运行两阶段的累积概率函数；

步骤c、判断部件故障为直接故障或是关联故障；若为直接故障，确定O-P、P-F间隔期，利用蒙特卡罗方法，对O-P、P-F故障间隔分别模拟故障次数；模拟次数≥100000次时，故障发生频率趋近于故障概率；若该部件故障导致其他部件发生故障，执行步骤d；

步骤d、以涡轮盘碎片导致燃油箱故障进而导致起火为例，确定轮盘碎片击穿燃油箱需要达到的引燃临界比冲量，给出涡轮盘碎片击穿燃油箱发生起火概率；以涡轮盘与燃油箱的相对位置，通过蒙特卡罗方法，给出涡轮盘击中燃油箱概率；根据1/3轮盘碎片、中等碎片飞出时的速度、质量、角度，确定击穿燃油箱的运动范围、完全击穿机匣概率；经历了机匣、机翼多层结构碰撞后，确定经机匣吸收能量的碎片击中燃油箱的概率；涡轮盘高能碎片击穿燃油箱会在极短时间内完成，假设该过程在同一检查间隔内；确定所述1/3轮盘碎片、中等碎片两种碎片击中燃油箱中的起火概率；

步骤e、确定涡轮盘击穿燃油箱导致起火的严重度等级，评估航空发动机涡轮盘关联故障风险水平；

步骤f、判断风险值是否为可接受水平，若否，针对部件可能故障，制定、评估并采取改进措施，重新进行蒙特卡罗模拟，计算发动机故障风险，直至风险降至可接受水平，进行后续监控；若是，判断中止。

2.根据权利要求1所述的航空发动机两部件关联故障概率风险评估方法，其特征在于：步骤一中，所述的直接故障分析为：

定义以A点为部件开始发生损伤，以P点为部件损伤容限，以F点为部件发生功能故障，预测潜在故障发展趋势，给出部件状态变化；发动机某部件运行状态由可靠度表示，包括部件开始故障时间t_A、潜在故障时间t_P、功能故障时间t_F；

部件功能故障形成需要两个阶段，第一阶段是部件从开始运行到发生潜在故障P的时间；第二阶段是部件从潜在故障P发展到功能故障F的时间；

若在潜在故障发展为功能故障前通过检查手段检出，及时进行预防性维修，预防功能故障发生；否则，除去漏检情况，表明部件在发生功能故障之前不能检出，存在故障风险；

通过维修换件记录，将定时检查更换部件的累积时间估计为部件运行第一阶段中发生潜在故障时间间隔；将部件运行过程中从上次检查至发生功能故障的时间间隔作为部件运行第二阶段中发生功能故障时间间隔；假设航空发动机某部件有N个故障样本集合，通过双参数威布尔分布，确定相应运行时间、概率参数。

3.根据权利要求1所述的航空发动机两部件关联故障概率风险评估方法，其特征在于：步骤一中，所述的关联故障分析为：

假设某型发动机有部件A、部件B故障关联，部件A故障为涡轮盘破裂，部件B故障为燃油箱被碎片击中导致引燃；以蒙特卡罗方法模拟部件A故障发生次数，确定故障发生概率，分析部件A故障导致部件B故障的过程、后果及发生概率。