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第1章 绪论 1

1.1 发动机寿命监控的意义与技术途径 1

1.1.1 发动机使用寿命 1

1.1.2 发动机寿命可靠性管理 2

1.1.3 实施单机寿命监控的意义 7

1.2 国外航空发动机寿命监控技术发展与寿命管理情况综述 8

1.2.1 寿命监控技术的发展 8

1.2.2 英国皇家空军航空发动机的寿命管理与监控 11

1.2.3 美国军用航空发动机的寿命管理与监控 13

1.2.4 法国航空发动机的寿命管理方法 16

1.2.5 加拿大航空发动机的寿命管理方法 18

1.2.6 德国航空发动机的寿命管理方法 18

1.2.7 其他国家军用航空发动机的寿命管理与监控 19

参考文献 20

第2章 航空燃气涡轮发动机寿命消耗监测技术 24

2.1 航空发动机预测与健康管理技术简介 24

2.2 关键件的寿命控制方法 27

2.2.1 安全寿命法 27

2.2.2 因故退役法 27

2.2.3 损伤容限法 29

2.3 影响航空发动机零部件使用寿命的因素 30

2.3.1 疲劳机理 32

2.3.2 低循环疲劳 33

2.3.3 高周疲劳 34

2.3.4 热机械疲劳 37

2.3.5 蠕变 39

2.3.6 腐蚀 40

2.3.7 机械磨蚀 41

2.3.8 微动磨损、磨损和擦伤 42

2.3.9 其他 43

2.4 发动机寿命预测和寿命消耗测量 46

2.4.1 寿命设计 46

2.4.2 使用寿命消耗的确定 48

2.4.3 飞行任务剖面分析 49

2.4.4 最佳使用寿命的确定 49

2.4.5 寿命消耗测量 50

2.4.6 测量参数 54

2.5 涡喷-6发动机一级涡轮盘损伤容限法确定寿命举例 55

2.5.1 概述 55

2.5.2 槽底裂纹产生的原因和性质分析 61

2.5.3 裂纹尖端参量的计算 63

2.5.4 临界裂纹长度的确定 65

2.5.5 槽底裂纹的扩展和剩余寿命的计算 68

2.5.6 工程允许裂纹长度的确定 71

参考文献 72

第3章 基于可靠性和安全性的零部件分类与划分 74

3.1 航空发动机的可靠性和安全性 74

3.2 航空发动机零部件分类 76

3.2.1 关键部位和关键件 76

3.2.2 英国罗·罗公司对发动机零部件的分类 77

3.2.3 美国对发动机零部件的分类 77

3.2.4 国内对发动机零部件的分类 79

参考文献 80

第4章 航空发动机飞行载荷参数处理模型 81

4.1 伪读数去除 81

4.2 发动机热端系数模型 83

4.2.1 用发动机参数表示的热端系数 83

4.2.2 某型发动机热端系数模型 84

4.3 航空发动机飞行载荷实时压缩处理模型 85

4.3.1 峰谷值检测 85

4.3.2 无效幅值去除 85

4.3.3 程序框图 88

4.4 航空发动机飞行载荷实时雨流计数模型 89

4.4.1 雨流计数法简介 89

4.4.2 实时雨流计数循环判读规则 91

4.4.3 封闭波形处理 92

4.4.4 程序框图 94

参考文献 96

第5章 结构件寿命研究关键技术 97

5.1 常用的关键件定寿方法和关键技术简介 97

5.2 拉伸应变能寿命预测模型 100

5.2.1 常用的疲劳寿命分析方法 100

5.2.2 单轴应力循环拉伸变形功 104

5.2.3 拉伸应变能低循环疲劳寿命预测模型 106

5.2.4 拉伸应变能低循环疲劳寿命预测举例 108

5.3 发动机结构件疲劳模拟试验件设计方法及寿命考核 113

5.3.1 模拟件的意义 113

5.3.2 模拟件设计基本准则 113

5.3.3 模拟件典型样式及遵循的准则 114

5.3.4 典型工程实例 116

5.4 基于残余应力确定最大应变循环研究 142

5.4.1 国内外常用的残余应力测试方法 142

5.4.2 轮盘最大应力-应变循环 146

5.4.3 以应力释放位移为边界条件的有限元法及密栅云纹法确定残余应力 149

5.4.4 基于残余应力推导最大工作循环 151

5.4.5 具体工程实例 156

5.5 基于残存比率法确定活塞六甲发动机主连杆疲劳寿命 164

5.5.1 活塞六甲发动机主连杆断裂故障 164

5.5.2 活塞六甲发动机主连杆断裂机理分析 166

5.5.3 活塞六甲发动机主连杆疲劳寿命评估 174

参考文献 179

第6章 基于低循环疲劳的使用寿命监控技术 181

6.1 寿命监控的意义 181

6.2 监控的寿命参数 181

6.3 寿命消耗监控的技术手段和方法 182

6.3.1 寿命消耗监控技术阶段划分 182

6.3.2 发动机综合换算率 185

6.3.3 基于飞行参数记录系统数据处理技术 198

6.3.4 发动机历程记录仪 204

6.4 典型的基于低循环疲劳的使用寿命监控模型及系统 208

6.4.1 美国、英国、法国等国家部分发动机的寿命监控模型及系统 208

6.4.2 俄罗斯、乌克兰等国家发动机的寿命监控模型 217

6.4.3 带反推力的民用航空发动机 220

6.4.4 对比分析 222

6.5 航空发动机寿命监控技术与控制技术发展的关系 226

6.5.1 基于控制和维修技术的航空发动机五个时代的划分 226

6.5.2 航空发动机控制系统发展史的阶段划分 226

6.5.3 航空发动机寿命监控技术与控制系统的发展协调关系 229

参考文献 232

第7章 使用载荷及载荷谱随机分布特性 233

7.1 载荷的随机化影响结构疲劳可靠性 233

7.2 载荷分类 234

7.2.1 强度相关载荷和寿命相关载荷 234

7.2.2 实际飞行谱中的低循环疲劳相关载荷的作用分析 235

7.3 发动机载荷谱 238

7.3.1 发动机载荷谱基本知识 238

7.3.2 监控参数采样频率对损伤计算的影响 243

7.3.3 载荷谱和应力谱的转换处理 245

7.3.4 载荷谱转换应力谱举例 248

7.4 使用载荷及载荷谱随机性 251

7.4.1 影响结构件可靠性的内因和外因 251

7.4.2 某涡轮风扇发动机起动次数固定服役期的随机性研究 252

7.4.3 某型发动机大状态工作时间固定服役期的随机性研究 257

7.4.4 某涡轮风扇发动机起动次数随工作时间的累积值随机性研究 259

7.4.5 某涡轮风扇发动机大状态工作时间随工作时间的累积值随机性研究 260

7.5 基于固定任务混频的寿命相关载荷分布特性研究 262

7.5.1 基于固定任务混频的飞行载荷累积过程 262

7.5.2 基于固定任务混频的飞行模拟 264

7.5.3 基于固定任务混频的寿命相关载荷基本分布特性 267

7.6 变任务混频寿命相关载荷累积量分布特性 268

7.6.1 变任务混频下的寿命相关载荷累积量随机分布特性规律 268

7.6.2 变任务混频的寿命相关载荷累积量分布特性的飞行模拟 272

7.6.3 变任务混频的寿命相关载荷累积量分布特性结论 276

7.6.4 发动机实际使用载荷算例 276

7.7 使用中载荷分布特性的处理和发动机之间分散度的定量确定 281

7.7.1 实际使用中载荷分布特性的技术处理 281

7.7.2 国内某涡扇发动机载荷和换算率分散性 284

参考文献 286

第8章 修理中的零部件寿命控制技术 288

8.1 不同的维修方式及其主要影响因素 288

8.2 基于装机对象的发动机分类 289

8.2.1 民用和军用发动机 289

8.2.2 军用发动机分类 289

8.3 基于低循环疲劳寿命监控的零部件修理技术 291

8.3.1 基于安全寿命和损伤容限的两种寿命控制方法 291

8.3.2 寿命控制和修理的成功案例 294

8.4 典型的维修方式和程序 300

参考文献 313

第9章 整机寿命和翻修寿命 314

9.1 整机翻修寿命和总寿命 314

9.1.1 发动机翻修寿命和总寿命的决定因素 314

9.1.2 发动机两种寿命管理体系 317

9.2 定寿、延寿常用的关键技术 318

9.2.1 几种台架持久试车 318

9.2.2 外场领先使用 323

9.3 某涡轮轴发动机任务化持久试车大纲 325

9.3.1 某涡轴发动机设计载荷谱 326

9.3.2 两种温度条件下的地面试车剖面处理 326

9.3.3 海平面标准大气条件下的任务化持久试车谱 330

参考文献 335