Останні досягнення у аналізі надійності роторних систем авіадвигунів

Як ключовий компонент, що обертається, у літакопроводному двигуні, роторна система працює в жорсткому середовищі високих температур, високого тиску та високої швидкості протягом довгого часу і повинна відповідати серії вимог, які є складними та суперечливими, такими як довга тривалість життя, невелика маса та висока надійність. Під впливом багатьох випадкових факторів, таких як навантаження у різних полях, властивості матеріалів та параметри моделі, напруження-деформаційні відгуки та життєздатність від фатиги роторної системи часто проявляють велику дисперсію. Їх точна оцінка на випадок виходу з ладу та аналіз надійності стали ключовими технологіями у розробці сучасних літакопроводних двигунів. У цій статті спочатку розглядаються поточні найбільш поширені методи аналізу надійності та їхні ідеї моделювання, а також представлена декілька передових методів замісного моделювання; далі, використовуючи типовий турбіновий роторний систему як приклад, аналізуються переваги, недоліки та обмеження кількох найпоширеніших методів аналізу надійності. Результати аналізу показують, що метод замісного моделювання має великі перспективи у високоточному прогнозуванні та відсутності необхідності великомасштабних симуляційних обчислень. Вказано, що технологія вибірки, форма моделі та стратегія побудови є ключовими етапами, що впливають на точність та ефективність замісного моделювання, таким чином вказуючи напрямки майбутнього розвитку для застосування методу замісного моделювання у аналізі надійності роторних систем.

Найближчий аналітичний метод/цифровий симуляційний метод:  Цей огляд систематично вводить найближчі аналітичні методи, такі як основний метод надійності та вторинний метод надійності, і цифрові симуляційні методи, що представляються методом Монте-Карло. Для аналізу надійності роторних систем двигунів літаків, найближчий аналітичний метод має недолік у тому, що важко точно наближувати хвостові характеристики функції щільності ймовірності, а цифровий симуляційний метод часто страждає від низької обчислювальної ефективності через необхідність викликати велику кількість справжніх нелінійних граничних функцій стану. Рисунок 1 показує детальний процес аналізу надійності двох методів.

Метод замісного моделювання: Створення точних і ефективних математичних моделей для заміни високорозмірних, нелінійних неявних функцій стану є важливим способом розв'язання проблем аналізу надійності складних структур, таких як роторні системи літака чи двигуна. Спочатку підсумовуються традиційні заміжні моделі, такі як поліноміальні функції, моделі Крігінгу, супорт-векторні машини та мережі BP, а також даються їх процеси моделювання та принципи аналізу; далі, з перспективи технологій вибірки, форм моделей та стратегії побудови, вводяться кілька більш передових заміжних моделей, таких як активне навчання, нечіткі нейронні мережі, хвильова регресія, оптимізований Крігінг, стратегія вибору екстремальних значень та розподілена колаборативна стратегія, що вказує на потенційний напрямок досліджень методу заміжних моделей. Підпишіться на офіційний канал: Два агрегати першими, отримайте велику кількість інформації про два агрегати безкоштовно та зосередьтеся на ключевих технологіях двох агрегатів!

Аналіз надійності системи турбінного ротора: Під впливом взаємодії багатьох фізичних полів, таких як гіdro-тверда-теплове, у частинках турбінного ротора, таких як корінь лопатки, обручик, центр диска тощо, виникають різні режими викину, такі як низькочастотна втома, високочастотна втома і високотемпературна крип. Їх аналіз надійності є складною проблемою аналізу, що стосується зв'язку багатьох фізичних полів та багатьох режимів викину. У цій роботі розглядається типова система турбінного ротора, застосовуються декілька передових методів замісних моделей для аналізу та оцінки її надійності та чутливості до надійності, а також узагальнюються переваги та недоліки різних методів замісних моделей у контексті аналізу надійності систем турбінного ротора. Рисунок 3 показує процес аналізу надійності системи турбінного ротора на основі замісної моделі.

Головні висновки та перспективи наступні:

Ця публікація систематично вводить три загальні методи аналізу надійності, а саме наближений аналітичний метод, числовий симуляційний метод та метод замісних моделей, розглядає переваги, недоліки, обмеження та сферу застосування кожного методу, вказує на переваги методу замісних моделей у задачах аналізу надійності, що стосуються складних і сильно нелінійних неявних функціональних функцій, і надає керівництво зі значущим посиланням для використання методу замісних моделей при розв'язанні проблем аналізу надійності систем ротора літака. Підпишіться на офіційний канал: Двомоторна енергія перша, отримайте велику кількість двомоторних даних безкоштовно та зосередьтеся на ключових технологіях двомоторних!

Крім того, виходячи з точності обчислень та їх ефективності, у цій роботі зосереджено три ключові етапи моделювання, які визначають ефективність замісного моделювання: технологія вибірки, форма моделі та стратегія побудови. Через глибоке розглядання різноманітних передових методів надійності, що виникають на кожному етапі моделювання, вказується, що за допомогою органічного поєднання технології вибірки, форми моделі та стратегії побудови можна ефективно зменшити вартість моделювання, забезпечуючи при цьому точність обчислень. Для складних задач аналізу надійності структур, таких як системи роторів літакового двигуна, як далі покращити достовірність аналізу надійності системи ротора літакового двигуна навколо цих трьох ключових етапів моделювання варто досліджувати далі.