民機襟翼機構(gòu)健康監(jiān)測及維修策略研究.pdf

1、中國民用航空事業(yè)持續(xù)快速發(fā)展，但是制約整個民航業(yè)發(fā)展的，特別是制約中國航空維修業(yè)發(fā)展的主要矛盾還是航空業(yè)發(fā)展速度和維修能力的不匹配?，F(xiàn)代航空企業(yè)中盲目維修和維修過剩的問題都比較嚴重，所以民航維修業(yè)發(fā)展想要趕上整個行業(yè)的發(fā)展速度和需求，就需要在民航維修理論和應用方面下工夫。隨著現(xiàn)代維修理論的發(fā)展，目前的維修方法和理論往往同時結(jié)合定時維修、視情維修、狀態(tài)監(jiān)控等多種方式，并借助于高級的檢測技術(shù)和維修策略的應用，進一步優(yōu)化航空設備的維修間隔、減

2、少不適當?shù)木S修并降低維修成本。
　　本文研究與國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要中提出的制造業(yè)的“基礎件和通用部件的高精度檢測儀器”優(yōu)先領(lǐng)域，先進制造技術(shù)的“零部件壽命預測，重要系統(tǒng)的安全性、可靠性和壽命預測技術(shù)”前沿技術(shù)相一致，通過研究飛機襟翼零部件表面損傷實時監(jiān)測的先進技術(shù)，結(jié)合民機襟翼元件試驗和仿真，探討先進檢測技術(shù)在民航維修工程領(lǐng)域中的應用，以期達到提高民機系統(tǒng)、元件可靠性、安全性和可用性要求。本文的具體研究內(nèi)容包括以下幾個

3、方面：
　　1.構(gòu)建臺架試驗機，開展滑軌磨損性能臺架試驗，獲得了滑軌的應力-壽命數(shù)據(jù)。并通過分析典型試驗件的表面形貌，對滾輪滑軌滾動摩擦磨損過程中特有的邊緣應力集中和涂層塑性變形直至剝落現(xiàn)象進行了成因分析。
　　2.引入基于雙參數(shù)威布爾分布的可靠性系數(shù)，并由疲勞壽命分布及一定的可靠度和置信度求出疲勞壽命分散系數(shù)，從而來研究得到民機結(jié)構(gòu)的安全壽命。分別通過三參數(shù)密函數(shù)、最小二乘法的壽命曲線擬合以及斷裂力學理論方法，獲得兩類壽命

4、估算模型并進行了對比。
　　3.針對在實際工程過程中，各種影響因素都會給疲勞壽命帶來不確定性，從而在壽命的分布上體現(xiàn)不確定性的影響問題，引入威布爾分布來研究同一應力水平下的襟翼元件疲勞壽命可靠性。并研究了襟翼元件的預防維修策略和模型、維修間隔優(yōu)化模型和結(jié)構(gòu)疲勞損傷維修任務。
　　4.建立了基于單個傳感器的金屬接觸損傷靜電感應模型，并基于靈敏度指標和有限元模擬分析對傳感器設計參數(shù)進行了優(yōu)化。研究分析了典型試驗件損傷信號，并在多

5、靜電傳感器的基礎上，引入靜電感應模型和小波單支重構(gòu)信號處理方法對損傷進行了定位研究；引入因子分析方法和支持向量機神經(jīng)網(wǎng)絡對損傷分別進行了定量研究。
　　5.引入了電荷層析圖像成像算法實現(xiàn)了陣列式靜電傳感器在線監(jiān)測損傷，包括：線性反投影算法（簡稱LBP）、基于多元線性回歸正則化算法（簡稱MLRR）等算法，并引入了兩個判據(jù)：(1)相對圖像的誤差、(2)重構(gòu)圖像與原圖像的相關(guān)系數(shù)，分別作出幾種典型損傷帶電情況的模擬，并能進行成像評估。<

6、br>　　6.將金屬接觸損傷診斷中靜電信號的公共因子 f1、f2、f3和層析圖像指標f4作為協(xié)變量，引入比例危險（簡稱PH）模型描述襟翼機構(gòu)的失效概率、可靠度等壽命指標。基于模糊理論在兼顧可用度和費用的周期的前提下，給出維修周期的最優(yōu)算法，并結(jié)合實例對其算法進行優(yōu)化，將其應用于工程實際情況。
　　7.在滾輪滑軌機構(gòu)力學分析的基礎上，通過滾輪和滑軌的支反力求解，建立了滾輪滑軌的機構(gòu)可靠性極限狀態(tài)函數(shù)和對應的失效概率函數(shù)。基于線性化的

7、逼近的思想，利用一次二階矩方法對滾輪滑軌機構(gòu)可靠性進行求解，分別研究了線性化假設和非線性化假設下的機構(gòu)失效概率和可靠性靈敏度，并考察在襟翼機構(gòu)打開過程中，機構(gòu)失效累計分布概率最高的狀態(tài)下，各個基本變量對于機構(gòu)可靠性的靈敏度，得到結(jié)論為當襟翼機構(gòu)旋轉(zhuǎn)的角速度的均值偏差比較大的時候，機構(gòu)可靠性受到影響也最大。
　　8.在機構(gòu)元件的狀態(tài)在線監(jiān)測的前提下，借助機構(gòu)可靠性模型對整個機構(gòu)可靠性進行評估，在維修周期中失效概率的約束條件下，研究了