التقدم الأخير في تحليل موثوقية أنظمة المكرنات في محركات الطائرات

بصفتها مكونًا دوارًا رئيسيًا في محرك الطيران، يعمل نظام الدوار في بيئة قاسية تتسم بالحرارة العالية والضغط العالي والسpped العالي لفترات طويلة، ويحتاج إلى تلبية مجموعة من المؤشرات المتناقضة والمطلوبة بشدة مثل العمر الطويل، الوزن الخفيف والموثوقية العالية. تحت تأثير العديد من العوامل العشوائية مثل الأحمال المتعددة الحقول، خصائص المواد ومتغيرات النموذج، غالبًا ما تظهر استجابات الإجهاد-التشوه وعمر التعب للمادة بشكل متباين كبير. أصبح تقييم الفشل الدقيق وتحليل الموثوقية تقنيات رئيسية في تطوير محركات الطيران المتقدمة. يناقش هذا البحث أولاً الطرق الشائعة حاليًا لتحليل الموثوقية وأفكار نمذجتها، ويقدم عدة طرق نموذجية بديلة متقدمة؛ ثم، باعتبار نظام الدوار الشبيه كمثال نموذجي، يتم تحليل المزايا والعوائق والقيود لبعض الطرق الشائعة لتحليل الموثوقية. تشير نتائج التحليل إلى أن طريقة النموذج البديل لها إمكانات كبيرة في الأداء التنبؤي بدقة عالية ولا حاجة لحسابات محاكاة على نطاق واسع. يشير إلى أن تقنية العينة، شكل النموذج واستراتيجية البناء هي الروابط الرئيسية التي تؤثر على دقة وكفاءة النموذج البديل، مما يحدد اتجاه التطوير المستقبلي لتطبيق طريقة النموذج البديل في تحليل الموثوقية لأنظمة الدوار.

الطريقة التحليلية التقريبية/طريقة المحاكاة الرقمية:  هذا المراجعة تقدم بشكل منهجي الطرق التحليلية التقريبية مثل الطريقة الأساسية للاعتمادية والطريقة الثانوية للاعتمادية، والطرق الرقمية للمحاكاة ممثلة بطريقة مونتي كارلو. بالنسبة لتحليل الاعتمادية لأنظمة دوار محركات الطائرات، فإن الطريقة التحليلية التقريبية تعاني من عيب صعوبة تقريب دقيق لخصائص الذيل للدالة الكثافة الاحتمالية، وطريقة المحاكاة الرقمية عرضة لأن تكون كفاءتها الحسابية منخفضة بسبب الحاجة إلى استدعاء عدد كبير من الدوال الحدودية غير الخطية الحقيقية. يوضح الشكل 1 عملية تحليل الاعتمادية التفصيلية للطرائقين.

طريقة النموذج البديل: بناء نماذج رياضية دقيقة وكفiciente لاستبدال وظائف الحالة الضمنية غير الخطية ذات الأبعاد العالية هو طريقة مهمة لحل مشاكل تحليل الموثوقية للهياكل المعقدة مثل أنظمة دوارات محركات الطائرات. أولاً، يتم تلخيص النماذج البديلة التقليدية مثل الدوال متعددة الحدود، ونماذج كريغينغ، وأجهزة دعم المتجهات، والشبكات العصبية BP، ويتم تقديم عملية النمذجة ومبادئ التحليل الخاصة بها؛ ثم، من وجهات نظر تقنية العينات، وشكل النموذج واستراتيجية البناء، يتم تقديم عدة نماذج بديلة أكثر حداثة مثل تقنية التعلم النشط، والشبكات العصبية الضبابية، والانحدار الشبكي المويجي، وكريغينغ المُحسّن، واستراتيجية اختيار القيم المتطرفة، واستراتيجية التعاون الموزع، مما يشير إلى اتجاه البحث المحتمل لطريقة النموذج البديل. اتبع الحساب الرسمي: قوة المحركين أولاً، احصل على كمية كبيرة من معلومات المحركين مجانًا، وركز على التكنولوجيات الرئيسية للمحركين!

تحليل موثوقية نظام التوربين الدوار: تحت تأثير Kopplung لعدة حقول فيزيائية مثل السوائل-المواد الصلبة-الحرارة، ستنتج أجزاء مختلفة من الدوار مثل جذر الشفرة، الحافة، مركز القرص وغيرها أنماط فشل مختلفة مثل التعب المنخفض الدورة، التعب العالي الدورة، والزحف العالي الحرارة. يعتبر تحليل الموثوقية الخاص به مشكلة تحليل معقدة تتضمن Kopplung متعدد الحقول الفيزيائية وأنماط الفشل المتعددة. يأخذ هذا البحث نظام دوار توربين نموذجي كمثال، ويستخدم عدة طرق نموذجية بديلة قطعية لتحليل وتقييم موثوقيته وحساسيته للموثوقية، ويقدم ملخصًا عن المزايا والعيوب المختلفة لهذه الطرق النموذجية البديلة في تحليل موثوقية نظام دوار التوربين. يوضح الشكل 3 عملية تحليل الموثوقية لنظام دوار التوربين بناءً على النموذج البديل.

أهم الاستنتاجات والتطلعات هي كما يلي:

يقدم هذا البحث مقدمة منهجية لثلاث طرق شائعة للتحليل الاحتمالي، وهي الطريقة التحليلية التقريبية، والطريقة المحاكاة العددية، وطريقة النموذج البديل، ويناقش المزايا والعوائق والقيود ومجالات التطبيق لكل طريقة، ويوضح التفوق الذي تتمتع به طريقة النموذج البديل في مشاكل التحليل الاحتمالي التي تتضمن وظائف دالة معقدة وغير خطية بشكل كبير، ويوفر إرشادات ذات أهمية مرجعية لاستخدام طريقة النموذج البديل لحل مشاكل التحليل الاحتمالي لنظام الدوار في محرك الطائرة. اتبع الحساب الرسمي: قوة المحركين أولاً، للحصول على كمية كبيرة من بيانات المحركين مجانًا، واستكشاف التكنولوجيات الرئيسية للمحركين!

بالإضافة إلى ذلك، انطلاقًا من دقة الحساب وكفاءة الحساب، يركز هذا البحث على تكثيف ثلاث روابط نموذجية رئيسية تحديدًا فعالية النموذج البديل: تقنية العينة، شكل النموذج، واستراتيجية البناء. ومن خلال مناقشة عميقة لعدد من الأساليب الموثوقة المتقدمة التي ظهرت في كل رابط نموذجي، يُشير البحث إلى أنه من خلال الجمع العضوي بين تقنية العينة، شكل النموذج واستراتيجية البناء، يمكن تقليل تكلفة النموذج مع ضمان دقة الحساب. بالنسبة للتحليل المعقد لموثوقية الهياكل مثل أنظمة محرّكات المحركات الدوارة للطائرات، كيف يمكن تحسين موثوقية تحليل نظام محرّكات المحركات الدوارة للطائرات حول هذه الروابط النموذجية الثلاثة يستحق المزيد من الدراسة.