基于竞争失效的航空发动机可靠性评估研究

【类型】学位论文

【作者】李伟 

【关键词】 竞争失效 随机过程 无失效数据 贝叶斯模型平均 可靠性评估

【摘要】航空发动机的可靠性直接影响民航安全，可靠性评估是了解航空发动机可靠性水平的重要手段。航空发动机作为复杂系统，往往是多种失效模式并存，性能退化和突发失效两类失效模式相互作用，在系统运行不同阶段其表现形式和作用机制不断变换，本质上是一个竞争失效问题，增加了可靠性评估的复杂性。 本文从竞争失效的角度出发，研究了航空发动机的系统可靠性评估问题，结合工程物理失效分析机理，分别建立了发动机系统基于性能退化失效的可靠性评估模型和基于突发失效的可靠性评估模型，并在此基础上，建立了包括退化失效和突发失效的竞争失效复合可靠性评估模型，以复杂数据的处理和分析结果作为输入变量，定量分析各种失效之间的作用机制，进行模型的选择和优化，并结合实例进行分析，验证了方法的有效性。因此，本文将从以下几个方面进行深入研究： （1）首先对国内外基于退化失效和竞争失效的研究文献和方法进行了梳理，全面分析了多种失效模式之间的联系，为进一步研究航空发动机的竞争失效问题奠定了基础。 （2）利用随机过程来描述航空发动机的退化失效过程，将多个监测参数进行数据融合，融合后的新参数用来表示发动机退化程度，将综合参数作为航空发动机退化失效模型的输入，并对其进行可靠性分析。基于随机过程的可靠性评估模型不仅体现了退化过程的随机性，而且体现了监测参数的随机性，采用多参数的数据融合避免了单参数描述能力不足的问题。 （3）利用传统Bayes方法对发动机的突发失效过程进行了分析，由于发动机高可靠性的特征，难以收集到足够的失效数据，因此在分析发动机的突发失效时，采用了无失效数据的方法，建立起基于无失效数据的可靠性分析模型。另外，还考虑了退化量对突发失效的影响，建立了基于退化量的突发失效模型，并利用实例验证了方法的有效性。 （4）在前两章的基础上，将退化失效的可靠性评估与突发失效的可靠性评估结合起来，建立了基于退化失效和突发失效的竞争失效复合评估模型，利用贝叶斯模型平均的方法，分析了发动机竞争失效的可靠性评估问题。采用贝叶斯模型平均的方法，不仅解决了单失效模式下的评估精度问题，而且解决了多种失效模式下的不确定性问题，使得评估结果更加准确科学。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】南京航空航天大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】王华伟

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