Viimeisimmät edistysaskeleet ilmoittajien pyöräjärjestelmien luotettavuusanalyysissä

Turboprop-moottorin keskeisenä pyörivänä osana toimii rotorijärjestelmä kovaan korkean lämpötilan, korkean paineen ja korkean nopeuden ympäristössä pitkään ajan. Se täytyy vastata sarjaa tiukkoja ja ristiriitaisia vaatimuksia, kuten pitkää elinihintää, kevyt paino ja korkea luotettavuus. Monien satunnaispiirteiden vaikutuksena, kuten monikenttisten kuormien, materiaalin ominaisuuksien ja malliparametrien, ratorijärjestelmän jännitys-ja muodonvaihtovasteet näyttävät usein suurta hajontaa. Sen tarkka epäonnistumisen arviointi ja luotettavuusanalyysi ovat ydin tekniikoita edistyneiden lentomotoreiden kehittämisessä. Tässä artikkelissa käsitellään ensin nykyisin yleisesti käytettyjä luotettavuusanalyysimenetelmiä ja niiden mallintamiskäsityksiä sekä esitellään joitakin edustajamallien väreitä menetelmiä; sitten käyttämällä tyypillistä turbiiniratori-järjestelmää esimerkkinä analysoidaan useiden yleisesti käytettyjen luotettavuusanalyysimenetelmien etuja, huonoja puolia ja rajoituksia. Analyysin tulokset osoittavat, että edustajamallien menetelmillä on suuri potentiaali korkean tarkkuuden ennustosuorituksessa eikä niiden tarvitse suuria simulointilaskentoja. Se viittaa siihen, että näyteoteknologia, mallin muoto ja rakennusstrategia ovat avainasemia, jotka vaikuttavat edustajamallin tarkkuuteen ja tehokkuuteen, ja siten osoittaa tulevaisuuden kehityskohdat edustajamallien menetelmien soveltamiselle ratorijärjestelmien luotettavuusanalyysissä.

Numeerinen approksimointimenetelmä/ digitaalinen simulaatiomenetelmä:  Tämä katsaus järjestelmällisesti esittelee likimääräisiä analyysimenetelmiä, kuten ensimmäisen ja toisen luotettavuusmenetelmän sekä digitaalisia simulaatiomenetelmiä, joista yksi edustajana on Monte Carlo -menetelmä. Lentokoneen moottorijärjestelmien luotettavuusanalyysissä likimääräisellä analyysimenetelmällä on vika siinä, että se ei pysty tarkasti approksimoimaan todennäköisyysfunktion häntäominaisuuksia, ja digitaalinen simulaatiomenetelmä kärsii usein matalasta laskentatehokkuudesta, koska sitä tarvitaan kutsumaan suuria määriä todellisia epälineaarisia rajoitusfunktioita. Kuva 1 näyttää kummankin menetelmän yksityiskohtaisen luotettavuusanalyysiprosessin.

Sijoitusmallimenetelmä: Tarkkojen ja tehokkaiden matemaattisten malleiden rakentaminen korvaamaan korkealaulaisia, epälineaarisia implisiittisiä raja-tiloja-funktioita on tärkeä tapa ratkaista monimutkaisia rakenteita koskevat luotettavuusanalyysiongelmat, kuten lentokoneen moottoriroottijärjestelmät. Ensinnäkin yhteenvetään perinteisiä välimalleja, kuten polynomifunktiot, Kriging-mallit, tukivektorkoneet ja BP-neuronnverkot, ja annetaan niiden mallintamisprosessi sekä analyysiperiaatteet; sitten esitellään useita uudempia välimalleja näkökulmasta näytteenotto-tekniikka, mallin muoto ja rakennusstrategia, kuten aktiivinen oppimistechnologia, sumeusneuronnverkot, aaltoverkoregressio, optimoidut Kriging-mallit, äärimmäisten arvojen valintastrategia ja hajautettu yhteistyöstrategia, osoittaen välimallimenetelmän potentiaalista tutkimissuuntaa. Seuraa virallista kanavaa: Kaksi-kone voima ensin, saa suuren määrän kahden koneen tietoja ilmaiseksi ja keskitytään kahden koneen avainteknologioihin!

Turbiiniroottijärjestelmän luotettavuusanalyysi: Monen fysikaalisen kentän, kuten virtaus-kiinteä-lämpötila-koppiroseurannassa, turbiiniroottijärjestelmän sivukourti, reunus ja levykeskus sekä muut osat aiheuttavat erilaisia vauriomiotoja, kuten lyhytaikaisen väsymisen, pitkäaikaisen väsymisen ja korkean lämpötilan rikkoutumisen. Sen luotettavuusanalyysi on monimutkainen analyysiongelma, joka koskee useiden fysikaalisten kenttien kopppiroseurantaa ja useita vauriomiotoja. Tässä artikkelissa käytetään tyypillistä turbiiniroottijärjestelmää esimerkkinä ja käytetään useita edistyksellisiä proxy-mallimenetelmiä sen luotettavuuden ja luotettavuusherkkyyden analysointiin ja arviointiin. Artikkelissa vertaillaan erilaisten proxy-mallimenetelmien etuja ja haittoja turbiiniroottijärjestelmien luotettavuusanalyysissä. Kuvio 3 näyttää turbiiniroottijärjestelmän luotettavuusanalyysiprosessin proxy-mallin perusteella.

Pääjohtopäätökset ja tulevaisuudennäkymät ovat seuraavat:

Tämä artikkeli järjestelmällisesti esittelee kolme yleistä luotettavuusanalyysimenetelmää, nimittäin approksimatiivinen analyttinen menetelmä, numeerinen simulointimenetelmä ja sijoitusmallimenetelmä, keskustelee jokaisen menetelmän edut, haitat, rajoitukset ja soveltamisalat, korostaa sijoitusmallimenetelmän suositusta luotettavuusanalyysiongelmissa, jotka sisältävät monimutkaisia ja erittäin epälineaarisia implisiittisiä funktionaalifunktioita, ja antaa viitekehyksen mukaisia ohjeita käyttämään sijoitusmallimenetelmää ratkaisemaan lentokoneen moottorirotorijärjestelmän luotettavuusanalyysiongelmia. Seuraa virallista kanavaa: Kaksimoottorivoima ensin, saa suuren määrän kaksimoottoridatoja ilmaiseksi ja keskitytään kaksimoottoritekniikoiden avainteemoihin!

Lisäksi, laskentatarkkuuden ja laskentatehokkuuden näkökulmasta, tämä artikkeli tiivistää kolme keskeistä mallintamisen linkkiä, jotka määräävät väliaikaisen mallin tehokkuuden: näyteotekniikka, mallin muoto ja rakennusstrategia. Monenlaisten varteenotettavien luotettavuusmenetelmien syvällisen keskustelun kautta, joiden edustajat ilmestyvät jokaisessa mallintamisen linkissä, korostetaan, että otteiden teknologian, mallin muodon ja rakennusstrategian organisen yhdistelmän avulla voidaan tehokkuutta parantaa samalla kun varmistetaan laskennallinen tarkkuus. Komeiden rakenteiden, kuten lentokoneen moottorijärjestelmien, luotettavuusanalyysiosuuksissa on tärkeää selvittää, miten nämä kolme keskeistä mallintamisen linkkiä voidaan kehittää entisestään parantaakseen lentokoneen moottorijärjestelmien luotettavuusanalyysin uskottavuutta.