[发明专利]一种高精度航空发动机吞鸟安全性量化分析方法

说明书

本申请属于航空发动机吞鸟试验领域，特别涉及一种高精度航空发动机吞鸟安全性量化分析方法；步骤S1：基于外场历史吞鸟数据，获取未来多发吞鸟率，多发吞鸟危害比以及多发吞鸟失效率；步骤S2：结合未来多发吞鸟率，多发吞鸟危害比以及多发吞鸟失效率计算发动机灾难性失效率；其中，发动机灾难性失效率的获取还基于发动机的构型；步骤S3：对灾难性失效率不满足预设要求的发动机的构型进行修正并返回步骤S2；基于满足预设要求灾难性失效率给出发动机的吞鸟安全性的量化分析结论，研究建立发动机吞鸟引发飞机灾难性失效率分析的数学模型，实现了发动机吞鸟安全性的量化分析。

技术领域

本申请属于航空发动机吞鸟试验领域，特别涉及一种高精度航空发动机吞鸟安全性量化分析方法。

背景技术

随着航空发动机安全性要求越来越高，鸟群特殊风险环境对航空发动机运行带来的风险，是发动机研制中必须考虑的安全性问题之一。

发动机研制中吞鸟要求主要涉及国军标和适航标准，而这两类标准主要参考美国的相关标准规范制定，美国吞鸟标准制定的主要依据是历史发动机吞鸟数据，该数据主要来源于美国和欧洲，在中国境内采样数据很少，如：美国适航吞鸟条款制定过程中，采用的欧洲数据样本约占38％，采用的美国本土数据样本约占24％，采用中国境内的数据样本约占1.7％，美国的样本数据量约是中国的14倍。因此当前国内发动机正向设计中，为了更能真实模拟发动机实际遭遇鸟群环境，往往在参考国军标或适航通用标准基础上，部分结合国内环境中的发动机历史吞鸟数据，综合确定发动机吞鸟试验方案。

基于以上确定的发动机吞鸟试验方案，能保证发动机外场飞行中的吞鸟安全性水平能否满足安全性需求。目前国内这方面研究尚属空白。这就迫切需要研究掌握一种高精度的发动机吞鸟安全性量化分析方法，用于评估发动机吞鸟安全性水平，如果发动机设计不满安全性要求则迭代设计，直至满足要求为止，对保证发动机吞鸟安全性具有重要意义。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提供了一种高精度航空发动机吞鸟安全性量化分析方法，步骤S1：基于外场历史吞鸟数据，获取未来多发吞鸟率，多发吞鸟危害比以及多发吞鸟失效率；

步骤S2：结合未来多发吞鸟率，多发吞鸟危害比以及多发吞鸟失效率计算发动机灾难性失效率；其中，发动机灾难性失效率的获取还基于发动机的构型；

步骤S3：对灾难性失效率不满足预设要求的发动机的构型进行修正并返回步骤S2；基于满足预设要求灾难性失效率给出发动机的吞鸟安全性的量化分析结论。

优选的是，其中当发动机处于服役阶段时，多发吞鸟失效率通过外场历史吞鸟数据计算；当发动机处于研制阶段时，多发吞鸟失效率通过仿真分析获得。

优选的是，仿真分析多发吞鸟失效率的具体方法包括：建立发动机吞鸟能量的超越函数，给定发动机吞鸟安全的边界值，采用可靠性分析方法进行仿真计算出多发吞鸟失效率。

优选的是，获取未来多发吞鸟率的具体方法包括：

以外场历史吞鸟数据为基础，获取发动机单发吞鸟率以及多发吞鸟率；建立可靠性增长分析模型，基于单发吞鸟率计算单发吞鸟率的增长率，基于单发吞鸟率的增长率以及多发吞鸟率计算未来多发吞鸟率。

优选的是，多发吞鸟率获取方法包括：多发吞鸟事件包括双发吞鸟实践以及三发及以上吞鸟事件，采用比例折算的方法将三发及以上的事件折算成双发吞鸟事件；通过双发吞鸟事件与飞机飞行时间计算多发吞鸟率。

优选的是，发动机的构型包括发动机进口转子叶片的进出口角度的几何构型，发动机起飞状态对应的转速。

优选的是，外场历史吞鸟数据包括：飞行高度、发动机状态、鸟种类、鸟重、鸟数量、单发吞鸟/多发吞鸟、吞鸟后发动机损伤、飞机型号、发动机型号。

优选的是，多发吞鸟危害比通过发动机统计数据结果获得

本申请的优点包括：