基于多源数据的燃气涡轮风扇发动机使用载荷谱分析方法与流程

1.本发明属于发动机载荷谱分析的技术领域，具体涉及一种基于多源数据的燃气涡轮风扇发动机使用载荷谱分析方法。


背景技术：

2.我国航空发动机寿命指标相比欧美国家普遍偏低，主要原因一方面由于整个行业的发动机设计水平相对较低，另一方面因为发动机寿命管理模式为定时维修，与欧美国家普遍采用的视情维修理念差别较大。航空发动机寿命指标本质上是一项带有技术内涵的管理指标，需根据使用需求和研制方所掌握的发动机设计技术、研制经验来综合确定。
3.燃气涡轮风扇发动机在设计时会假定一个设计载荷谱，设计方会给出发动机在该设计载荷谱下的寿命指标。然而，由于诸多因素的影响，发动机在实际使用中的使用载荷谱往往与设计载荷谱偏差较大，进而导致发动机的使用寿命偏离设计方给出的寿命指标。当使用载荷谱轻于设计载荷谱时，即使到设计方给定的寿命指标，发动机各零部件的状态完好，依然可以继续使用，此时使用寿命高于设计寿命指标，但是按照现行的定时维修体制，发动机到达设计寿命指标后必须返厂大修，因此势必会造成较多的资源浪费，降低使用效益。
4.因此，航空发动机使用载荷谱的确定对于发动机定寿延寿等工作具有重要意义，科学合理的使用载荷谱也为发动机试验鉴定考核提供依据。而现有的燃气涡轮风扇发动机使用载荷谱分析并不准确，从而导致无法为发动机定寿延寿提供准确依据。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种基于多源数据的燃气涡轮风扇发动机使用载荷谱分析方法，以解决燃气涡轮风扇发动机使用载荷谱分析并不准确导致无法为发动机定寿延寿提供准确依据的技术难题。
6.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.一种基于多源数据的燃气涡轮风扇发动机使用载荷谱分析方法，包括在确定待分析的发动机的应用参数的情况下，获取上述发动机的实际使用载荷信息和运行数据；对上述实际使用载荷信息和运行数据进行统计处理，得到目标载荷信息，其中，上述目标载荷信息为上述发动机实际使用确定的目标参数数据；基于分布模型对上述目标载荷信息进行数理统计，得到满足预设可靠度要求的单机载荷谱和分散度，其中，上述单机载荷谱为上述目标参数满足预设可靠度要求的数值；根据上述单机载荷谱和上述分散度折合得到发动机使用载荷谱。
8.可选的，确定待分析的发动机的应用参数，包括：确定待分析的发动机的型号、装机对象、时间范围和地域范围。
9.可选的，获取上述发动机的实际使用载荷信息和运行数据，包括：获取上述发动机实际运行的飞参数据、履历数据、故障数据和重点工作状态数据。
10.可选的，对上述实际使用载荷信息和运行数据进行统计处理，包括：对上述飞参数据进行统计分析；对上述履历数据进行统计分析。
11.可选的，对上述飞参数据进行统计分析，包括：对上述发动机实际运行数据进行数据清洗，得到目标数据；根据实际使用的重点工作确定上述发动机在不同工作状态下高压转子的转速范围；确定统计分析的目标参数，并根据上述发动机的不同工作状态和重点工作状态对上述目标参数的工作范围进行区间划分；根据区间划分对上述目标数据进行统计分析，以通过数据区间分布确定上述发动机的高压转子转速和低压转子转速的循环矩阵。
12.可选的，对上述发动机实际运行数据进行数据清洗，得到目标数据，包括：将上述发动机实际运行数据文件转换为程序可读文件，并统一数据格式；识别并去除上述发动机实际运行数据中的残缺数据和错误数据；通过算法将上述发动机实际运行数据中的跳变数据转换为物理相符的数值；保存转换去除处理后的目标参数，得到目标数据。
13.可选的，对上述履历数据进行统计分析，包括：获取上述发动机的起动次数和各个状态工作时间；对上述起动次数和各个状态工作时间进行统计，得到每台发动机在预设时间内的累积起动次数、累积总工作时间、累积各个状态工作时间。
14.可选的，基于分布模型对上述目标载荷信息进行数理统计，包括：基于三参数威布尔分布模型或对数正态分布模型，对起动次数、发动机各个状态工作时间和主循环数进行概率统计分析。
15.可选的，根据上述单机载荷谱和上述分散度折合得到发动机使用载荷谱，包括：以上述飞参数据统计分析得到的平均载荷谱为基础，结合上述履历数据统计分析得到的载荷分散度，折合确定满足预设可靠度要求的发动机实际使用载荷谱。
16.一种基于多源数据的燃气涡轮风扇发动机使用载荷谱分析系统，包括获取模块，用于在确定待分析的发动机的应用参数的情况下，获取上述发动机的实际使用载荷信息和运行数据；统计分析模块，用于对上述实际使用载荷信息和运行数据进行统计处理，得到目标载荷信息，其中，上述目标载荷信息为上述发动机实际使用确定的目标参数数据；数理统计模块，用于基于分布模型对上述目标载荷信息进行数理统计，得到满足预设可靠度要求的单机载荷谱和分散度，其中，上述单机载荷谱为上述目标参数满足预设可靠度要求的数值；确定模块，用于以上述目标载荷信息为基础，根据上述单机载荷谱和上述分散度折合得到发动机使用载荷谱。
17.一种计算机可读的存储介质，该计算机可读的存储介质中存储有计算机程序，其中，该计算机程序被设置为运行时执行上述基于多源数据的燃气涡轮风扇发动机使用载荷谱分析方法。
18.一种电子设备，包括存储器和处理器，上述存储器中存储有计算机程序，上述处理器被设置为通过所述计算机程序执行上述基于多源数据的燃气涡轮风扇发动机使用载荷谱分析方法。
19.在本发明中，通过在确定待分析的发动机的应用参数的情况下，获取发动机的实际使用载荷信息和运行数据；对实际使用载荷信息和运行数据进行统计处理，得到目标载荷信息；基于分布模型对目标载荷信息进行数理统计，得到满足预设可靠度要求的单机载荷谱和分散度，其中，单机载荷谱为目标参数满足预设可靠度要求的数值；根据单机载荷谱和分散度折合得到发动机使用载荷谱，从而通过对燃气涡轮风扇发动机多源外场实际使用
数据的深入分析研究，获得对涡轮风扇发动机使用寿命有重要影响的关键件在实际使用条件下准确的使用载荷谱，解决了燃气涡轮风扇发动机使用载荷谱分析并不准确导致无法为发动机定寿延寿提供准确依据的技术问题，达到了为涡轮风扇发动机寿命管理、试验考核、维修保障决策提供关键技术支撑的技术效果。
附图说明
20.图1是本发明实施例中一种基于多源数据的燃气涡轮风扇发动机使用载荷谱分析方法的流程示意图；
21.图2是本发明实施例中一种基于多源数据的燃气涡轮风扇发动机使用载荷谱分析系统的结构示意图。
具体实施方式
22.以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且均适用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
23.需要说明的是，为了清楚地说明本发明的内容，本发明特举多个实施例以进一步阐释本发明的不同实现方式，其中，该多个实施例是列举式而非穷举式。此外，为了说明的简洁，前实施例中已提及的内容往往在后实施例中予以省略，因此，后实施例中未提及的内容可相应参考前实施例。
24.实施例1
25.一种基于多源数据的燃气涡轮风扇发动机使用载荷谱分析方法，如图1所示，该方法包括：
26.s102，在确定待分析的发动机的应用参数的情况下，获取发动机的实际使用载荷信息和运行数据；
27.s104，对实际使用载荷信息和运行数据进行统计处理，得到目标载荷信息，其中，目标载荷信息为发动机实际使用确定的目标参数数据；
28.s106，基于分布模型对目标载荷信息进行数理统计，得到满足预设可靠度要求的单机载荷谱和分散度，其中，单机载荷谱为目标参数满足预设可靠度要求的数值；
29.s108，根据单机载荷谱和分散度折合得到发动机使用载荷谱。
30.在本技术实施例中，通过对燃气涡轮风扇发动机多源外场实际使用数据的深入分析研究，获得对涡轮风扇发动机使用寿命有重要影响的关键件在实际使用条件下准确的使用载荷谱，解决了燃气涡轮风扇发动机使用载荷谱分析并不准确导致无法为发动机定寿延寿提供准确依据的技术问题，达到了为涡轮风扇发动机寿命管理、试验考核、维修保障决策提供关键技术支撑的技术效果。
31.作为一种可选的实施方式，确定待分析的发动机的应用参数，包括：确定待分析的发动机的型号、装机对象、时间范围和地域范围。
32.不限于针对载荷谱研究目标及用途，明确待分析的发动机的应用参数，具体包括但不限于发动机型号、装机对象、时间范围和地域范围。发动机使用载荷谱的分析不限于为特定研究目的，具体不限于为发动机寿命评估与考核提供载荷依据，为评估发动机寿命指
标中各个状态工作时间、使用循环数是否满足实际使用需求。
33.需要说明的是，发动机的使用载荷与地理环境(如海拔、纬度)、季节(春夏秋冬)密切相关，为使得到的使用载荷谱具有代表性，分析对象不限于覆盖不同纬度地区(如寒带、温带和热带)，同时还覆盖高原、平原等多种典型使用地理环境。在分析时间范围确定上至少包含完整的一年四季，更优的，完整年份越多越好。通过分析对象覆盖范围广增加得到的使用载荷谱的科学性。
34.作为一种可选的实施方式，获取发动机的实际使用载荷信息和运行数据，包括：获取发动机实际运行的飞参数据、履历数据、故障数据和重点工作状态数据。
35.可选的，根据发动机应用参数获取发动机实际应用的信息数据，不限于包括发动机实际运行数据(如飞参数据)、发动机履历数据(不限于包括发动机起动次数、各个状态工作时间)、发动机故障数据。
36.不限于通过调研飞行人员、地勤人员获取发动机实际使用过程中是存在给定寿命指标不满足使用需求、出现影响使用的故障以及重点关注的使用工况的信息，以充分获得发动机在实际应用中的使用特点、寿命消耗、故障特征等信息，为后续使用载荷谱分析提供有效输入，还可以对载荷谱分析结果进行相互印证。
37.作为一种可选的实施方式，对实际使用载荷信息和运行数据进行统计处理，包括：对飞参数据进行统计分析；对履历数据进行统计分析。
38.作为一种可选的实施方式，对飞参数据进行统计分析，包括：对发动机实际运行数据进行数据清洗，得到目标数据；根据实际使用的重点工作确定发动机在不同工作状态下高压转子的转速范围；确定统计分析的目标参数，并根据发动机的不同工作状态和重点工作状态对目标参数的工作范围进行区间划分；根据区间划分对目标数据进行统计分析，以通过数据区间分布确定发动机的高压转子转速和低压转子转速的循环矩阵。
39.作为一种可选的实施方式，对发动机实际运行数据进行数据清洗，得到目标数据，包括：将发动机实际运行数据文件转换为程序可读文件，并统一数据格式；识别并去除发动机实际运行数据中的残缺数据和错误数据；通过算法将发动机实际运行数据中的跳变数据转换为物理相符的数值；保存转换去除处理后的目标参数，得到目标数据。
40.可选的，飞参数据统计分析不限于包含数据清洗、参数区间划分、工作状态划分和统计分析。通过飞参数据统计分析，得到发动机的平均载荷谱，不限于包括各个运行状态工作时间比例(油门杆角度和高压转子转速区间分布)、发动机工作循环矩阵(高压转子转速、低压转子转速、油门杆角度等参数循环矩阵)、环境混频(发动机在地面工作时的进口温度区间分布)、发动机相关矩阵(高压转子转速－涡轮后排气温度、高压转子转速－飞行表速、高压转子转速－飞行高度以及飞行高度－环境温度等相关矩阵)的使用载荷。需要说明的是，使用载荷是基于统计样本得到的平均值。在飞参数据统计工作中，不限于根据发动机实际使用故障以及重点关注的工况点，科学确定参数区间划分。飞参数据统计分析不限于通过编制载荷谱分析软件，实现数据的快速自动化处理。
41.对于数据清洗，飞行参数记录系统不限于记录发动机运行过程中的各种参数，并以飞参文件的形式保存到存储介质中。文件可能会出现乱码、时间轴长短不一致以及由于传感器故障、环境干扰等内外因素导致的数据跳变等不符合物理实际的数据。数据清洗目的不限于是以所有待分析的飞行参数数据为对象，通过去伪存真，梳理得到载荷谱分析需
要用到的且符合物理实际的有效数据。
42.对于参数区间划分，发动机使用载荷谱不限于要给出与蠕变/应力断裂相关的状态时间占比、与低循环疲劳载荷相关的高低压转子转速循环数量和与载荷密切相关的环境混频(如大气温度)。而载荷统计，在实际操作层面均依赖于转子转速、涡轮后排气温度、发动机进口温度等载荷参数的分布特征。因而，在飞参数据统计分析中，对高压转子转速、低压转子转速、涡轮后排气温度、发动机进口温度、飞行速度、绝对气压高度、机动过载等参数进行区间划分，区间划分的原则为发动机工作状态定义、实际使用关注的特征点。
43.对于工作状态定义，涡轮风扇发动机在实际工作中会有多个工作状态，如慢车、巡航、中间、加力等工作状态，具体不限于通过查询发动机技术说明书确定各个状态的定义。在不同的工作状态中，发动机涡轮叶片、涡轮盘、机匣、主轴等关键零部件承受不同的离心载荷、气动载荷和热负荷，发动机使用载荷谱分析内容包括关键零部件在各个状态工作时间的比例。故在飞参数据统计分析中，在数据分析中区分发动机工作状态。
44.作为一种可选的实施方式，对履历数据进行统计分析，包括：获取发动机的起动次数和各个状态工作时间；对起动次数和各个状态工作时间进行统计，得到每台发动机在预设时间内的累积起动次数、累积总工作时间、累积各个状态工作时间。
45.发动机履历数据不限于为发动机履历本数据中记录的数据，可以准确提供发动机从使用开始的相关记录，通过对发动机履历本数据进行逐台统计，得到发动机起动次数、状态工作时间的数据，为后续单机载荷谱及分散度研究提供数据样本。
46.履历数据统计分析不限于包含发动机起动次数、各个状态工作时间，通过统计得到每台发动机在预设时间段内的累积起动次数、累积总工作时间、累积状态工作时间，统计结果作为单机载荷谱研究的输入，同时状态工作时间不限于与飞参数据统计结果互相验证。履历数据统计工作不限于获取发动机固定时间节点(如总工作时间为100小时、200小时、300小时
……
)的状态工作时间比例、起动次数，从而推断发动机给定寿命指标是否真实满足使用需求。
47.作为一种可选的实施方式，基于分布模型对目标载荷信息进行数理统计，包括：基于三参数威布尔分布模型或对数正态分布模型，对起动次数、发动机各个状态工作时间和主循环数进行概率统计分析。
48.采用三参数威布尔分布或对数正态分布或其他概率模型，研究发动机单机使用载荷谱及分散性。在应用概率模型时确保样本的独立性，对于每架飞机配装多台发动机的情况下，对每台发动机进行单机载荷谱分析，以确保单机载荷谱分析样本的独立性。通过单机载荷谱分析得到发动机起动次数、状态工作时间的分布特性，给出预设可靠度下使用载荷。必要时还应考虑置信度的影响。不限于给出95％可靠度下的发动机起动次数、状态工作时间的使用载荷。在寿命指标无法满足实际使用需求时不限于给出现有寿命指标能够覆盖实际使用多少比例。
49.作为一种可选的实施方式，根据单机载荷谱和分散度折合得到发动机使用载荷谱，包括：以飞参数据统计分析得到的平均载荷谱为基础，结合履历数据统计分析得到的载荷分散度，折合确定满足预设可靠度要求的发动机实际使用载荷谱。
50.通过飞参数据分析获得发动机平均载荷谱并从履历数据分析中得到载荷分散度后，结合两种数据源得到覆盖实际使用预设可靠度下的发动机使用载荷谱，作为发动机寿
命管理、试验考核、维修保障决策等工作的依据。
51.发动机实际使用载荷谱的结论包括发动机工作循环数、环境混频、考虑散度后的起动次数和状态工作时间的载荷数据，并将载荷数据按比例折合到规定时长(如500小时或1000小时的时间长度)。
52.不限于基于具体实施例对上述发动机使用载荷谱分析进行进一步说明。
53.s1，明确载荷谱研究目的及用途。某涡扇发动机使用寿命尚未确定，在给定寿命指标之前通过整机持久试车验证拟给定寿命指标，需开展实际使用载荷谱分析，为整机持久试车大纲编制提供依据，重点关注影响发动机关键件寿命的状态工作时间、工作循环数、起动次数和环境混频等载荷信息。
54.s2，获取发动机实际使用载荷信息。基于s1明确的研究目的和用途，确定了使用载荷谱研究工作待获取的目标型号发动机的实际使用载荷，拟对该型发动机所有使用方进行调研，获得该型发动机不少于1个完整自然年的运行数据。通过分析该型发动机履历数据得到起动次数等单机载荷信息，为单机载荷谱分析提供数据支撑。不限于获取该型发动机实际使用中存在的与使用载荷和寿命相关的故障特征以及重点关注的工况点等信息。
55.s3，实际使用载荷信息统计分析。(1)数据清洗。将该型发动机实际运行数据文件转换成程序可读文件，并统一数据格式；对数据记录不全、时间轴未对齐等错误文件进行识别并去除；针对存在数据跳变的文件通过算法将跳变数据转换为与物理实际相符的数值，确定载荷谱分析所用的参数并保存为新的数据文件。通过数据清洗缩小数据文件体积，提升数据文件读取速度，提高大批量自动处理数据的工作效率。
56.(2)发动机工作状态划分。不限于通过查询型发动机技术说明书，通过高压转子转速区分不同的工作状态，具体不限于如下表1所示：
57.表1发动机工作状态划分
58.发动机状态高压转子转速(％)慢车以下
‑‑
慢车
‑‑
0.9额定
‑‑
额定
‑‑
起飞状态
‑‑
59.(3)确定统计分析参数并划分参数区间。统计分析的参数不限于如下表2所示，参数区间划分依据发动机工作状态和工作范围：
60.表2统计参数列表
61.参数名单位参数名单位油门杆角度
°
发动机进口温度℃高压转子转速％法向加速度m/s2低压转子转速％侧向加速度m/s2排气温度℃纵向加速度m/s2机匣振动mm/s俯仰角速率m/s2指示空速km/h横滚角速率m/s2绝对气压高度m航向角速率m/s2
62.(4)平均载荷谱计算结果。在完成区间划分和工作状态定义后，通过编写载荷谱分析程序批量处理飞参文件，得到平均载荷谱，具体不限于如表3-表6所示。从表3-表6中确定起飞状态工作时间占比为xx。额定状态工作时间占比为占比为xx，慢车状态工作时间占比达xx。
63.表3高压转子转速区间分布
64.发动机状态高压转子转速n2(％)各状态时间占比(％)慢车以下
‑‑‑‑
慢车
‑‑‑‑
0.9额定
‑‑‑‑
额定
‑‑‑‑
起飞状态
‑‑‑‑
65.表4涡轮后排气温度区间分布
66.涡轮后排气温度(℃)各区间时间占比(％)[0,460)
‑‑
[460,480)
‑‑
[480,500)
‑‑
[500,540)
‑‑
[540,580)
‑‑
[580,620)
‑‑
[620,650)
‑‑
[650,700)
‑‑
[0067]
表5高压转子转速循环
[0068]
循环类别高压转子转速n2循环类型各区间数值(次数)i类循环零——起飞——零
‑‑
ii累循环慢车——起飞——慢车
‑‑
iii类循环巡航——起飞——巡航
‑‑
[0069]
表6高压转子转速－涡轮后温度(时间占比，％)
[0070]
n2_t4[0,460)[460,480)[480,500)[500,540)[540,580)[580,620)[620,650)[0,58.5)
‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
[58.5,61.5)
‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
[61.5,81.0)
‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
[81,83.5)
‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
[83.5,85.5)
‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
[85.5,88.0)
‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
[88,90.0)
‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
[90,91.0)
‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
[91,92.5)
‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
[92.5,94.5)
‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
[94.5,97.0)
‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
[97,100.0)
‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
[0071]
s4，基于数理统计工具确定单机载荷谱及分散度。通过统计发动机履历数据得到发动机逐台的起动次数，并以每台发动机的累积起动次数作为随机变量，选用三参数威布尔分布模型研究发动机起动次数的随机分布特性，得到折合到一定小时下的起动次数的最大值、最小值、平均值、标准差和变异系数。其中，标准差表示随机变量和均值的偏离程度；变异系数也称离散系数，为标准差与均值的比值，用于反应单位均值上的离散程度，为无量纲参数，具体结果不限于如下表7所示。
[0072]
表7单机载荷统计特征
[0073][0074][0075]
s5，获取使用载荷谱。通过上述步骤得到折合到一定小时下的发动机使用载荷谱，具体不限于如下表8所示：
[0076]
表8分析得到的使用载荷谱和数值
[0077]
载荷类别平均值95％可靠度数值起飞时间(占比)
‑‑‑‑
额定时间(占比)
‑‑‑‑
起动次数
‑‑‑‑
i类循环
‑‑‑‑
ii类循环
‑‑‑‑
iii类循环
‑‑‑‑
[0078]
在本技术实施例中，基于外场多源数据并应用概率模型，分析得到的发动机使用载荷谱覆盖大部分外场实际使用情况，较为真实反映发动机服役载荷，为发动机寿命管理、试验鉴定等工作提供准确输入。上述使用载荷谱获取不限于通过计算机程序实现，分析效率高，实现自动化和智能化数据处理。上述使用载荷谱获取方法适用于燃气涡轮风扇发动机和燃气涡轮涡喷发动机，通用性强、适用性广。
[0079]
最后说明的是：以上所述的实例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施案例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换，而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范
围。
[0080]
实施例2
[0081]
一种基于多源数据的燃气涡轮风扇发动机使用载荷谱分析系统，如图2所示，该系统包括：
[0082]
获取模块202，用于在确定待分析的发动机的应用参数的情况下，获取发动机的实际使用载荷信息和运行数据；
[0083]
统计分析模块204，用于对实际使用载荷信息和运行数据进行统计处理，得到目标载荷信息，其中，目标载荷信息为发动机实际使用确定的目标参数数据；
[0084]
数理统计模块206，用于基于分布模型对目标载荷信息进行数理统计，得到满足预设可靠度要求的单机载荷谱和分散度，其中，单机载荷谱为目标参数满足预设可靠度要求的数值；
[0085]
确定模块208，用于以目标载荷信息为基础，根据单机载荷谱和分散度折合得到发动机使用载荷谱。
[0086]
可选的，确定待分析的发动机的应用参数，包括：确定待分析的发动机的型号、装机对象、时间范围和地域范围。
[0087]
可选的，获取发动机的实际使用载荷信息和运行数据，包括：获取发动机实际运行的飞参数据、履历数据、故障数据和重点工作状态数据。
[0088]
可选的，对实际使用载荷信息和运行数据进行统计处理，包括：对飞参数据进行统计分析；对履历数据进行统计分析。
[0089]
可选的，对飞参数据进行统计分析，包括：对发动机实际运行数据进行数据清洗，得到目标数据；根据实际使用的重点工作确定发动机在不同工作状态下高压转子的转速范围；确定统计分析的目标参数，并根据发动机的不同工作状态和重点工作状态对目标参数的工作范围进行区间划分；根据区间划分对目标数据进行统计分析，以通过数据区间分布确定发动机的高压转子转速和低压转子转速的循环矩阵。
[0090]
可选的，对发动机实际运行数据进行数据清洗，得到目标数据，包括：将发动机实际运行数据文件转换为程序可读文件，并统一数据格式；识别并去除发动机实际运行数据中的残缺数据和错误数据；通过算法将发动机实际运行数据中的跳变数据转换为物理相符的数值；保存转换去除处理后的目标参数，得到目标数据。
[0091]
可选的，对履历数据进行统计分析，包括：获取发动机的起动次数和各个状态工作时间；对起动次数和各个状态工作时间进行统计，得到每台发动机在预设时间内的累积起动次数、累积总工作时间、累积各个状态工作时间。
[0092]
可选的，基于分布模型对目标载荷信息进行数理统计，包括：基于三参数威布尔分布模型或对数正态分布模型，对起动次数、发动机各个状态工作时间和主循环数进行概率统计分析。
[0093]
可选的，根据单机载荷谱和分散度折合得到发动机使用载荷谱，包括：以飞参数据统计分析得到的平均载荷谱为基础，结合履历数据统计分析得到的载荷分散度，折合确定满足预设可靠度要求的发动机实际使用载荷谱。
[0094]
在本技术实施例中，通过在确定待分析的发动机的应用参数的情况下，获取发动机的实际使用载荷信息和运行数据；对实际使用载荷信息和运行数据进行统计处理，得到
目标载荷信息；基于分布模型对目标载荷信息进行数理统计，得到满足预设可靠度要求的单机载荷谱和分散度，其中，单机载荷谱为目标参数满足预设可靠度要求的数值；根据单机载荷谱和分散度折合得到发动机使用载荷谱，从而通过对燃气涡轮风扇发动机多源外场实际使用数据的深入分析研究，获得对涡轮风扇发动机使用寿命有重要影响的关键件在实际使用条件下准确的使用载荷谱，解决了燃气涡轮风扇发动机使用载荷谱分析并不准确导致无法为发动机定寿延寿提供准确依据的技术问题，达到了为涡轮风扇发动机寿命管理、试验考核、维修保障决策提供关键技术支撑的技术效果。
[0095]
实施例3
[0096]
本发明实施例的又一个方面，还提供了一种用于实施上述基于多源数据的燃气涡轮风扇发动机使用载荷谱分析方法的电子设备，该电子设备不限于是雷达系统中的终端设备或服务器。电子设备不限于包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，处理器被设置为通过计算机程序执行上述任一项方法实施例中的步骤。
[0097]
实施例4
[0098]
本发明实施例的又一个方面，提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得计算机设备执行上述基于多源数据的燃气涡轮风扇发动机使用载荷谱分析方法的各种可选实施方式中提供的方法。其中，该计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。

技术特征：
1.一种基于多源数据的燃气涡轮风扇发动机使用载荷谱分析方法，其特征在于，包括：在确定待分析的发动机的应用参数的情况下，获取所述发动机的实际使用载荷信息和运行数据；对所述实际使用载荷信息和运行数据进行统计处理，得到目标载荷信息，其中，所述目标载荷信息为所述发动机实际使用确定的目标参数数据；基于分布模型对所述目标载荷信息进行数理统计，得到满足预设可靠度要求的单机载荷谱和分散度，其中，所述单机载荷谱为所述目标参数满足预设可靠度要求的数值；根据所述单机载荷谱和所述分散度折合得到发动机使用载荷谱。2.如权利要求1所述的基于多源数据的燃气涡轮风扇发动机使用载荷谱分析方法，其特征在于，确定待分析的发动机的应用参数，包括：确定待分析的发动机的型号、装机对象、时间范围和地域范围。3.如权利要求1所述的基于多源数据的燃气涡轮风扇发动机使用载荷谱分析方法，其特征在于，获取所述发动机的实际使用载荷信息和运行数据，包括：获取所述发动机实际运行的飞参数据、履历数据、故障数据和重点工作状态数据。4.如权利要求3所述的基于多源数据的燃气涡轮风扇发动机使用载荷谱分析方法，其特征在于，对所述实际使用载荷信息和运行数据进行统计处理，包括：对所述飞参数据进行统计分析；对所述履历数据进行统计分析。5.如权利要求4所述的基于多源数据的燃气涡轮风扇发动机使用载荷谱分析方法，其特征在于，对所述飞参数据进行统计分析，包括：对所述发动机实际运行数据进行数据清洗，得到目标数据；根据实际使用的重点工作确定所述发动机在不同工作状态下高压转子的转速范围；确定统计分析的目标参数，并根据所述发动机的不同工作状态和重点工作状态对所述目标参数的工作范围进行区间划分；根据区间划分对所述目标数据进行统计分析，以通过数据区间分布确定所述发动机的高压转子转速和低压转子转速的循环矩阵。6.如权利要求5所述的基于多源数据的燃气涡轮风扇发动机使用载荷谱分析方法，其特征在于，对所述发动机实际运行数据进行数据清洗，得到目标数据，包括：将所述发动机实际运行数据文件转换为程序可读文件，并统一数据格式；识别并去除所述发动机实际运行数据中的残缺数据和错误数据；通过算法将所述发动机实际运行数据中的跳变数据转换为物理相符的数值；保存转换去除处理后的目标参数，得到目标数据。7.如权利要求4所述的基于多源数据的燃气涡轮风扇发动机使用载荷谱分析方法，其特征在于，对所述履历数据进行统计分析，包括：获取所述发动机的起动次数和各个状态工作时间；对所述起动次数和各个状态工作时间进行统计，得到每台发动机在预设时间内的累积起动次数、累积总工作时间、累积各个状态工作时间。8.如权利要求1所述的基于多源数据的燃气涡轮风扇发动机使用载荷谱分析方法，其特征在于，基于分布模型对所述目标载荷信息进行数理统计，包括：
基于三参数威布尔分布模型或对数正态分布模型，对起动次数、发动机各个状态工作时间和主循环数进行概率统计分析。9.如权利要求4所述的基于多源数据的燃气涡轮风扇发动机使用载荷谱分析方法，其特征在于，根据所述单机载荷谱和所述分散度折合得到发动机使用载荷谱，包括：以所述飞参数据统计分析得到的平均载荷谱为基础，结合所述履历数据统计分析得到的载荷分散度，折合确定满足预设可靠度要求的发动机实际使用载荷谱。10.一种基于多源数据的燃气涡轮风扇发动机使用载荷谱分析系统，其特征在于，包括：获取模块，用于在确定待分析的发动机的应用参数的情况下，获取所述发动机的实际使用载荷信息和运行数据；统计分析模块，用于对所述实际使用载荷信息和运行数据进行统计处理，得到目标载荷信息，其中，所述目标载荷信息为所述发动机实际使用确定的目标参数数据；数理统计模块，用于基于分布模型对所述目标载荷信息进行数理统计，得到满足预设可靠度要求的单机载荷谱和分散度，其中，所述单机载荷谱为所述目标参数满足预设可靠度要求的数值；确定模块，用于以所述目标载荷信息为基础，根据所述单机载荷谱和所述分散度折合得到发动机使用载荷谱。

技术总结
本发明属于发动机载荷谱分析的技术领域，具体公开了一种基于多源数据的燃气涡轮风扇发动机使用载荷谱分析方法。该方法包括：在确定待分析的发动机的应用参数的情况下，获取发动机的实际使用载荷信息和运行数据；对实际使用载荷信息和运行数据进行统计处理，得到目标载荷信息，其中，目标载荷信息为发动机实际使用确定的目标参数数据；基于分布模型对目标载荷信息进行数理统计，得到满足预设可靠度要求的单机载荷谱和分散度，其中，单机载荷谱为目标参数满足预设可靠度要求的数值；根据单机载荷谱和分散度折合得到发动机使用载荷谱。本方案解决了燃气涡轮风扇发动机使用载荷谱分析并不准确导致无法为发动机定寿延寿提供准确依据的技术难题。依据的技术难题。依据的技术难题。


技术研发人员：付志忠 范天宇 孙燕涛 张生良 董立伟 郑小梅 纪鹏飞
受保护的技术使用者：北京航空工程技术研究中心
技术研发日：2023.05.24
技术公布日：2023/9/20