[发明专利]高温重载工况航空尾喷管典型运动副摩擦磨损测试方法和系统

权利要求书

1.一种高温重载工况航空尾喷管典型运动副摩擦磨损测试方法，其特征在于，包括：

步骤S1：进行航空尾喷管典型运动副摩擦学系统的解构，包括开展尾喷管运动调节机构分析，建立尾喷管运动调节机构运动学仿真模型，开展尾喷管喉道面积和矢量方向调节过程的动力学仿真，研究典型运动副的加载方式及其相对运动形式特征；

步骤S2：进行航空尾喷管典型运动副材料级别摩擦磨损试验，包括计算材料级别试验等效工况，开展实验设计，加工制备航空尾喷管典型运动副材料级别摩擦磨损试验用销-盘试验件，并基于Rtec多功能试验机开展销-盘试验，试验结束后开展摩擦磨损分析；

步骤S3：进行航空尾喷管典型运动副样件级别摩擦磨损试验，包括计算样件级别试验等效工况，开展实验设计，准备实际装备航空尾喷管典型运动副试验件，基于航空尾喷管典型运动副模拟工况摩擦磨损测试系统开展样件级试验，试验过程中在线测量试验过程中试样件振动与应变数据，在位测量表面磨损形貌，试验结束后开展离线磨损测量分析；

步骤S4：进行航空尾喷管典型运动副摩擦磨损寿命预测建模，包括建立运动副磨损寿命评价指标，通过相关性分析探究影响典型运动副磨损寿命的因素，基于神经网络和机器学习算法，建立适用于重载高温工况的样件磨损寿命预测模型。

2.根据权利要求1所述的高温重载工况航空尾喷管典型运动副摩擦磨损测试方法，其特征在于，在步骤S1中，所述尾喷管运动调节机构运动学仿真模型包括凸轮、滚子、调节片、三脚架和尾管外环，所述运动调节机构中包含三类典型运动副，所述典型运动副包括凸轮与滚子之间的凸轮副、凸轮与调节片之间的球副、三脚架与尾管外环之间的销钉副；

研究典型运动副的加载方式及其相对运动形式特征需要对航空尾喷管典型运动副的工况进行量化分析和对航空尾喷管运动调节机构进行摩擦学解耦分析；

其中对航空尾喷管典型运动副的工况进行量化分析，包括以下步骤：

步骤S11：对航空尾喷管运动调节机构调节片所受的气体压强转化为所受的力，将调节片分为多个微元，计算出每个微元上的受力，受力垂直于调节片，受力的计算公式如下：

步骤S12：对航空尾喷管运动调节机构调节片所受的合力进行求和计算，表现为对调节片面积进行积分求和，合力的计算公式为：

F_合＝ΔPdS

其中，ΔS/dS为每个微元的面积；F为每个微元上的受力，F_合为航空尾喷管运动调节机构调节片所受的合力；ΔP为每个单元上的压强；

步骤S13：对航空尾喷管运动调节机构调节片所受的压强P，考虑对称特性简化为沿Y轴分布相等，建立随X轴拟合公式为：

P＝Y*(aX⁶+bX⁵+cX⁴+dX³+eX²+fX+g)

其中，a,b,c,d,e,f,g为拟合参数，Y为调节片横向尺寸，X为调节片距左端纵向距离；

步骤S14：对航空尾喷管运动调节机构典型运动副的工作温度进行仿真计算，根据已有测得航空尾喷管工作时所处环境温度，通过仿真计算来得出航空尾喷管运动调节机构典型运动副的实际工作温度，摩擦力产生热量使用以下公式进行拟合计算：

Q＝μF_NSe

其中，Q为摩擦力产生的热量；μ为摩擦系数；F_N为垂直于物体表面的正压力；S为两个物体表面之间的实际接触面积；e为表面之间的有效能量转化率；

再根据摩擦力产生的热量计算航空尾喷管运动调节机构典型运动副工作上升的温度，公式为：

其中，Q为摩擦力产生的热量；m为运动副的质量；c为运动副基体材料的比热容。