| 标题 | 关于航空发动机可靠性的分析 |
| 范文 | 王成 摘要：作为重大机械设备的代表，航空飞机的可靠性分析是整个可靠性领域中的重中之重。在现代军用飞机设计中，可靠性已成为与性能同等重要的设计准则，对飞机的可执行任务率、部署机动能力、维修人力和使用保障费用等都有着重要的影响。通过分析、评估和跟踪发动机可靠性各参数指标，一般为平均故障间隔时间（MTBF）、空中停车率（IFSD）、提前换发率，其中MTBF最常用，它可以及时为发动机设计人员和技术管理者，提供当前发动机定量可靠性水平，指出发动机近期的薄弱环节，进行分析与改进设计，给出提高发动机可靠性的改进方向，同时也为相关型号发动机的可靠性指标制定和可靠性工作提供参考。 关键词：航空 发动机 可靠性 中图分类号：G4 文献标识码：A 文章编号：（2021）-15-202 0、引言 可靠性是指产品在规定的时间内和规定的条件下，完成规定功能的能力。自某发动机及其改进、改型发动机配装部队后，总设计师系统对该发动机的可靠性进行评估，已成为一项常规分析工作。航空发动机可靠性指的是在规定的使用条件下和规定的寿命期内，发动机无故障工作的能力。评价发动机质量的指标包括性能、可靠性和維修性，性能指标是基本指标，但没有可靠性和维修性指标，也无法保证发动机的产品质量，提高发动机的可靠性和维修性还可以降低发动机的研制风险并加快研制进度。 一、对整机的可靠性分析 我国的飞机特别是民用飞机的研制现在还处于起步阶段，该阶段存在的根本性问题主要体现在基础数据的缺乏，尤其是一些通过研制和使用经验才能获取的数据信息。基础数据的匮乏直接导致了我国对大型民用飞机的可靠性分析仍不够深入，对飞机整体或一些结构复杂部件的可靠性研究还在进一步探索中。 二、对飞机结构单元的可靠性分析 大多数飞机可划分为机翼、机身、尾翼、起落装置和动力装置五个主要部分，并配备控制系统、电源系统、液压系统进行辅助。机身、起落装置和动力装置作为故障的多发区，国内外对其可靠性的关注比较集中，这其中的代表就是飞机的心脏——航空发动机。航空发动机的制造水平在一定程度上代表着一个国家整体的工业水平。另外，航空发动机的可靠性高低也直接影响着飞机的飞行安全。如何尽可能精确地分析航空发动机的可靠性正成为航空公司、发动机制造商和维修厂家共同关注的焦点问题。 三、发动机可靠性评估难点问题 1.故障定义与统计不清 定义故障是进行可靠性评估的前提。由于故障的判断是人根据标准定义决定的，因此主观因素对标准的理解不同，导致有些问题/故障介于可以判别发动机故障与非发动机故障之间的“模糊”地带，若从严评估的话，将其全部算为故障，则会导致评估结果偏低;若将其不算为故障，则导致评估结果偏高。因此，故障判据的不清晰、不固化导致反复统计变更故障数目，评估的权威性不高，有为了表面能达到可靠性指标而人为凑指标的可操作空间。 2.可靠性信息收集不畅 可靠性信息的收集与分析伴随着发动机各个阶段可靠性工程活动而进行。目前对批产型号，由总质量师系统建立FRACAS（故障报告、分析和纠正措施系统）进行故障数据收集。 3.评估方法不定 一般的可靠性评估样本中都会存在故障，对于零故障的情形一般出现在单项试验中，可采用定时截尾单侧下限估计对单项试验进行可靠性评估。但是这种零故障的极特殊情况一般不会存在某个具体型号的可靠性评估工作中。工业部门一般会选择均值法、单侧置信下限估计和双侧区间估计方法对发动机的MTBF进行评估，其他较复杂的评估方法如蒙特卡洛仿真、Bayes方法、D-S证据理论等因为计算模型复杂，在工程应用中较难，很少使用。 4.可靠性增长规律认识不清 发动机的可靠性增长是有其客观规律的。在研制阶段，必须严格按照有关生产规范和使用维护条件的规定开展工作，使航空发动机的可靠性得到体现和发挥。通过持续跟踪可靠性增长，并继续纠正使用中暴露的设计和制造方面的缺陷，经过足够的时间使发动机达到规定的可靠性目标值。 四、可靠性改进措施 1.构建可靠性信息传递平台 为便于厂、所、用户间发动机使用数据信息传递的及时性和有效性，通过对某发动机参研单位质量信息化平台建设现状进行调研后，进行可靠性综合数据管理平台方案建设可行性论证，规划外场发动机可靠性数据统一管理、高效数据传递路径、同源数据分析和大数据统计结果共享。目前，厂、所、用户间已经意识到外场大数据的重要性，正在积极推进大数据平台的搭建。可靠性信息也属于外场数据的范畴，可以依托类似平台进行信息的传递，保持信息的同源，减少错误的同时，也有利于信息的及时性。 2.建立可靠性信息数据库 依托现有型号的可靠性数据信息，建立可靠性信息数据库，便于统计故障模式，组织专家对信息分析，在国家军用标准定义的基础上，进行故障定义的进一步固化，减少人为因素判读错误，评估方法也应固化（建议采用均值法，评估结果不作为鉴定的否决项），保持评估结果的权威性、一致性。目前设计部门已经依据原型发动机初步开展了可靠性信息数据库雏形的建立，已经具备一定存储、查询、筛选功能，虽然暂时能满足目前的使用需求，但是随着后续型号的增多，建立完整的覆盖全型号的可靠性信息数据库的需求日益增加。 3.提高对可靠性增长规律客观认识 各相关机关、设计部门从事可靠性评估工作的人员应加强对可靠性增长规律的认识，重视设计，将可靠性工作的重心转到可靠性设计方面，如FMECA分析等，真正在设计阶段贯彻可靠性。不应过度重视最终指标的考核，指标达标与否应该作为参考，不应成为型号能否定型的重点关注对象。 五、结束语 总而言之，航空发动机可靠性是一项复杂的系统工程，可靠性试验是一项重要而又繁杂的工作，是保证发动机质量不可缺少的环节之一，应从型号方案论证阶段开始就详细规划和安排可靠性试验工程。通过在发动机研制阶段进行可靠性试验，可以验证发动机的工作可靠性，确保发动机达到设计指标要求。 参考文献 [1]张鸿，嵇炳翰，崔东泽.民用航空发动机可靠性设计指标计算方法[J].科学技术与工程，2019，19（29）：77-82. [2]刘魁，刘婷，魏杰，郑新前.数字孪生在航空发动机可靠性领域的应用探索[J].航空动力，2019（04）：61-64. |
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