基于民航发动机状态数据的涡轮叶片剩余寿命评估

机械工程学报 ›› 2015, Vol. 51 ›› Issue (23): 53-59.

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基于民航发动机状态数据的涡轮叶片剩余寿命评估

孙见忠, 左洪福, 梁坤

南京航空航天大学民航学院南京 210016

收稿日期:2014-12-18 修回日期:2015-08-01 出版日期:2015-12-05 发布日期:2015-12-05
通讯作者: 孙见忠，男，1983年出生，博士。主要研究方向为航空发动机可靠性与健康管理、维修工程。 E-mail：sunjianzhong@nuaa.edu.cn
作者简介:孙见忠，男，1983年出生，博士。主要研究方向为航空发动机可靠性与健康管理、维修工程。 E-mail：sunjianzhong@nuaa.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(61403198)和江苏省自然科学基金(BK20140827)资助项目

Remaining Useful Life Estimation Method for the Turbine Blade of a Civil Aircraft Engine Based on the QAR and Field Failure Data

SUN Jianzhong, ZUO Hongfu, LIANG Kun

College of Civil Aviation, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016

Received:2014-12-18 Revised:2015-08-01 Online:2015-12-05 Published:2015-12-05

摘要/Abstract

摘要： 针对民航发动机的特点，提出一种基于涡轮叶片外场故障数据及快速存取记录器(Quick access recorder, QAR)历史数据的涡轮叶片剩余寿命评估方法。从发动机QAR数据中提取涡轮叶片使用载荷谱，进而借助寿命损耗模型估算涡轮叶片的累积损伤量，并进一步评估涡轮叶片的剩余寿命。以涡轮叶片的蠕变损伤失效模式为例验证方法的可行性，方法可推广应用于热机械疲劳以及疲劳-蠕变交互作用失效模式下的涡轮叶片剩余寿命估计问题，为有限信息条件下外场发动机涡轮叶片的寿命评估提供了一种可行的工程方法，可为民航发动机在翼寿命评估及送修方案的制定提供决策支持。

关键词: QAR数据, 民航发动机, 蠕变寿命, 失效数据, 涡轮叶片

Abstract: Based on the limited information on the civil aircraft engine, a remaining useful life prediction method for the turbine blade based on the quick access recorder(QAR) history data and the field failure data is proposed. The stress and temperature spectrum of the critical location of the turbine blade is extracted from the engine QAR data using the empirical models, the cumulative damage of the blade is estimated through the life consumption model, and further the remaining useful life can be predicted. A simulation case study is carried out to validate the proposed method. Although the method is developed based on the creep damage accumulation, it might be extended to take thermal mechanical fatigue and creep-fatigue interaction into account.

Key words: civil aircraft engine, field failure data, QAR data, remaining useful life, turbine blade

孙见忠, 左洪福, 梁坤. 基于民航发动机状态数据的涡轮叶片剩余寿命评估[J]. 机械工程学报, 2015, 51(23): 53-59.

SUN Jianzhong, ZUO Hongfu, LIANG Kun. Remaining Useful Life Estimation Method for the Turbine Blade of a Civil Aircraft Engine Based on the QAR and Field Failure Data[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2015, 51(23): 53-59.

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