飛機結構防護體系日歷壽命可靠度的確定方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種飛機結構防護體系日歷壽命可靠度的確定方法，包括以下步驟：1、建立結構基體腐蝕損傷量與腐蝕時間的關系模型；2、開展防護體系試驗件的腐蝕試驗，建立防護體系的日歷安全壽命表達式；3、建立維修成本與可靠度的關系模型，求得使機群維修成本最低的可靠度值；4、確定可靠度的限制條件。本發(fā)明的有益之處在于：本發(fā)明給出的飛機結構防護體系日歷壽命可靠度的確定方法，為合理地確定飛機結構防護體系日歷安全壽命奠定了基礎，在保證飛機結構安全性的前提下，對降低飛機的維護成本和保持裝備的戰(zhàn)備率具有重要意義。
【專利說明】飛機結構防護體系日歷壽命可靠度的確定方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種飛機結構防護體系日歷壽命可靠度的確定方法，屬于飛機結構定 壽【技術領域】。

【背景技術】
[0002] 飛機的壽命是指飛機在正常服役狀態(tài)下從投入使用到退役停飛的使用期限，一般 指飛機機體的結構壽命，有兩個主要指標：一是考慮飛行交變載荷對結構影響的疲勞壽命， 以飛行小時數(shù)或起落次數(shù)表征；二是考慮環(huán)境腐蝕對結構影響的日歷壽命，以使用年限表 征。
[0003] 用于飛機結構定壽的疲勞壽命，并不是指飛機結構破壞時的壽命，而是一個具有 高可靠度的安全壽命限制值，即疲勞安全壽命。例如，若飛機結構疲勞壽命服從對數(shù)正態(tài)分 布，通常要給出滿足0. 999可靠度與0. 90置信水平的疲勞安全壽命，對應的疲勞分散系數(shù) 取4。
[0004] 用于飛機結構定壽的日歷壽命，現(xiàn)階段的日歷定壽直接由試驗分析結果給出，其 中并不存在統(tǒng)計分析的過程。而實際上，飛機結構的日歷壽命也是一個概率值，實際飛機結 構發(fā)生腐蝕失效的時間是具有分散性的，即存在日歷安全壽命的概念。
[0005] 飛機結構防護體系的日歷安全壽命是飛機結構在使用環(huán)境和使用條件下，按照安 全壽命設計準則所確定的飛機結構防護體系能夠完成其使用功能的日歷使用時間，也就是 通過可靠性分析所獲得的飛機結構防護體系具有特定腐蝕失效概率的日歷壽命限制。
[0006] 飛機結構防護體系的日歷安全壽命不僅與防護體系本身以及飛機的使用環(huán)境有 關，還與選取的可靠度有關。若可靠度選取的偏低，則到達防護體系日歷安全壽命時會有較 多的結構防護體系發(fā)生失效，導致較多的結構基體材料發(fā)生腐蝕，從而需要在飛機大修時 對較多的部位進行修理，某些部位由于防護體系失效后未能得到及時修復甚至可能導致結 構換件，增加了飛機的使用維護成本；若可靠度選取的偏高，將導致由此確定的防護體系日 歷安全壽命偏短，使得結構大修偏于頻繁，不僅使飛機的檢查維護成本增加，還會影響飛機 的戰(zhàn)備率；此外，結構防護體系日歷壽命可靠度的選取，必須還要確保結構基體在此可靠度 對應的日歷周期內不發(fā)生失效。
[0007] 為了合理地確定飛機結構防護體系日歷安全壽命，很有必要提出一種飛機結構防 護體系日歷壽命可靠度的確定方法。


【發(fā)明內容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于提供一種飛機結構防護體系日歷壽命可靠度的確定方法，在保 證結構安全的前提下，使結構的維修成本最低，為合理地確定飛機結構防護體系日歷安全 壽命，經濟、安全地使用飛機結構提供理論和方法支持。
[0009] 為了實現(xiàn)上述目標，本發(fā)明采用如下的技術方案：
[0010] 一種飛機結構防護體系日歷壽命可靠度的確定方法，其特征在于，包括以下步 驟： toon] 步驟I :根據(jù)結構基體的腐蝕損傷類型，開展結構基體模擬件在實驗條件下的加 速腐蝕試驗，將試驗件分為多組，各組經歷不同的腐蝕周期并確定在不同腐蝕周期后的結 構腐蝕損傷量，并建立結構基體的平均腐蝕損傷量與腐蝕時間的關系模型，前述模型為：
[0012] h = f (t) (1)
[0013] 式⑴中，h為平均腐蝕損傷量，t為等效腐蝕時間；
[0014] 步驟2 :開展防護體系試驗件在等效加速腐蝕環(huán)境下的腐蝕試驗，根據(jù)防護體系 日歷到壽的判據(jù)，得到不同試驗件達到失效判據(jù)時的等效腐蝕時間，根據(jù)試驗結果確定防 護體系日歷壽命的分布規(guī)律，得到防護體系的日歷安全壽命表達式：

【權利要求】
1.飛機結構防護體系日歷壽命可靠度的確定方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1:根據(jù)結構基體的腐蝕損傷類型，開展結構基體模擬件在實驗條件下的加速腐 蝕試驗，將試驗件分為多組，各組經歷不同的腐蝕周期并確定在不同腐蝕周期后的結構腐 蝕損傷量，并建立結構基體的平均腐蝕損傷量與腐蝕時間的關系模型，所述模型為： h=f(t) (1) 式（1)中，h為平均腐蝕損傷量，t為等效腐蝕時間； 步驟2:開展防護體系試驗件在等效加速腐蝕環(huán)境下的腐蝕試驗，根據(jù)防護體系日歷 到壽的判據(jù)，得到不同試驗件達到失效判據(jù)時的等效腐蝕時間，根據(jù)試驗結果確定防護體 系日歷壽命的分布規(guī)律，得到防護體系的日歷安全壽命表達式： Na = N-ka-S (2) 式（2)中，Na為可靠度α下的防護體系日歷安全壽命，及為試驗得到的防護體系日歷 壽命的平均值，ka為滿足可靠度a與給定置信水平的單邊容限系數(shù)，S為試驗得到的防護 體系日歷壽命的標準差； 步驟3 :假設結構經濟修理的費用為Q1，結構換件的費用為C1，機群維修的其他費用為C2，整個機群m件結構的維修總費用為C，再假設一個可靠度a'，在達到日歷安全壽命Na 的m(l_a)件防護體系失效結構中，有m(l-a')件結構的基體至少在腐蝕環(huán)境下經歷了 &長的時間，可靠度a'與可靠度a之間存在函數(shù)關系： =g(a) (8) 選定可靠度a確定防護體系的日歷安全壽命，則達到防護體系日歷安全壽命時的機 群維修總費用C為： C=C0 · {m(l-a)-〇. 5m[l-g(a) ]}+C1 · 0. 5m[l-g(a) ]+C2 (9) 機群每服役一年所分攤的大修費用Ca為： ca= - =^^- (10) NaN-K-S 將公式（10)的導數(shù)取0,得到使機群維修成本最低的可靠度α的值； 步驟4:假設一個可靠度β，在達到日歷安全壽命Na的!11(1-〇)件防護體系失效結構 中，有πι(Ι-β)件結構的基體至少在腐蝕環(huán)境下經歷了 ％長的時間，可靠度β與可靠度a 之間存在函數(shù)關系： β=I(a) (13) 則結構基體的可靠度λ為：
若由a值確定的結構基體實際可靠度滿足結構可靠度要求，則選定此a值作為防護 體系日歷壽命的可靠度； 若不能滿足，則根據(jù)結構的可靠度要求通過公式（17)反推來確定防護體系日歷壽命 可靠度a: a=Γ1(2λ-1) (17)。
2. 根據(jù)權利要求1所述的飛機結構防護體系日歷壽命可靠度的確定方法，其特征在 于，在步驟（1)中，所述結構基體模擬件無表面防護體系且能夠反映出結構基體的局部特 征，所述實驗條件能夠反映出飛機結構的實際服役環(huán)境且具有明確的等效關系。
3. 根據(jù)權利要求1所述的飛機結構防護體系日歷壽命可靠度的確定方法，其特征在 于，在步驟（2)中，對于正態(tài)分布函數(shù)下的ka值，由公式（4)近似求得：
) 式（4)中，η為試驗件的個數(shù)，μa是與可靠度a相關的標準正態(tài)偏量，μγ是與置信 度Y相關的標準正態(tài)偏量。
【文檔編號】G01N17/00GK104316457SQ201410659300
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月18日 優(yōu)先權日:2014年11月18日
【發(fā)明者】何宇廷, 張騰, 李曉虹, 崔榮洪, 李昌范, 伍黎明, 安濤 申請人:中國人民解放軍空軍工程大學