飞机结构防护体系日历寿命可靠度的确定方法

摘要

本发明公开了一种飞机结构防护体系日历寿命可靠度的确定方法，包括以下步骤：1、建立结构基体腐蚀损伤量与腐蚀时间的关系模型；2、开展防护体系试验件的腐蚀试验，建立防护体系的日历安全寿命表达式；3、建立维修成本与可靠度的关系模型，求得使机群维修成本最低的可靠度值；4、确定可靠度的限制条件。本发明的有益之处在于：本发明给出的飞机结构防护体系日历寿命可靠度的确定方法，为合理地确定飞机结构防护体系日历安全寿命奠定了基础，在保证飞机结构安全性的前提下，对降低飞机的维护成本和保持装备的战备率具有重要意义。

主权项

飞机结构防护体系日历寿命可靠度的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：根据结构基体的腐蚀损伤类型，开展结构基体模拟件在实验条件下的加速腐蚀试验，将试验件分为多组，各组经历不同的腐蚀周期并确定在不同腐蚀周期后的结构腐蚀损伤量，并建立结构基体的平均腐蚀损伤量与腐蚀时间的关系模型，所述模型为：h＝f(t)      (1)式(1)中，h为平均腐蚀损伤量，t为等效腐蚀时间；步骤2：开展防护体系试验件在等效加速腐蚀环境下的腐蚀试验，根据防护体系日历到寿的判据，得到不同试验件达到失效判据时的等效腐蚀时间，根据试验结果确定防护体系日历寿命的分布规律，得到防护体系的日历安全寿命表达式：$N_{\alpha }=\bar{N}-k_{\alpha }·S---\left(2\right)$式(2)中，N_α为可靠度α下的防护体系日历安全寿命，为试验得到的防护体系日历寿命的平均值，k_α为满足可靠度α与给定置信水平的单边容限系数，S为试验得到的防护体系日历寿命的标准差；步骤3：假设结构经济修理的费用为C₀，结构换件的费用为C₁，机群维修的其他费用为C₂，整个机群m件结构的维修总费用为C，结构达到换件要求的损伤临界值是h_C，结构基体的平均腐蚀损伤量与腐蚀时间的关系模型是h＝f(t)，这意味着防护体系失效的结构基体在经历了t_C＝f^‑1(h_C)时间后，大约有一半需要进行换件，再假设一个可靠度α′，在达到日历安全寿命N_α的m(1‑α)件防护体系失效结构中，有m(1‑α′)件结构的基体至少在腐蚀环境下经历了t_C长的时间，则N_α‑N_α′＝t_C，其中，N_α′为由可靠度α′确定的日历安全寿命，在日历安全寿命N_α时，到达换件要求的损伤临界值h_C的结构件数为0.5m(1‑α′)，可靠度α′与可靠度α之间存在的函数关系为：$k_{{\alpha }^{\prime }}=\frac{f^{-1}\left(h_C\right)}{S}+k_{\alpha }---\left(7\right)$选定可靠度α确定防护体系的日历安全寿命，则达到防护体系日历安全寿命时的机群维修总费用C为：C＝C₀·{m(1‑α)‑0.5m[1‑g(α)]}+C₁·0.5m[1‑g(α)]+C₂   (9)机群每服役一年所分摊的大修费用C_a为：$C_a=\frac{C}{N_{\alpha }}=\frac{C}{\bar{N}-k_{\alpha }·S}---\left(10\right)$将公式(10)的导数取0，得到使机群维修成本最低的可靠度α的值；步骤4：结构达到报废要求的损伤临界值是h_B，即防护体系失效的结构基体在经历了t_B＝f^‑1(h_B)时间后，大约有一半需要报废，假设一个可靠度β，在达到日历安全寿命N_α的m(1‑α)件防护体系失效结构中，有m(1‑β)件结构的基体至少在腐蚀环境下经历了t_β长的时间，则N_α‑N_β＝t_β，其中，N_β为由可靠度β确定的日历安全寿命，在日历安全寿命N_α时，到达报废要求的损伤临界值的结构件数为0.5m(1‑β)，可靠度β与可靠度α之间存在的函数关系为：$k_{\beta }=\frac{f^{-1}\left(h_B\right)}{S}+k_{\alpha }---\left(12\right)$则结构基体的可靠度λ为：$\lambda =1-\frac{0.5m(1-\beta )}{m}=0.5[1+l\left(\alpha \right)]---\left(14\right)$若由α值确定的结构基体实际可靠度满足结构可靠度要求，则选定此α值作为防护体系日历寿命的可靠度；若不能满足，则根据结构的可靠度要求通过公式(17)反推来确定防护体系日历寿命可靠度α：α＝l^‑1(2λ‑1)       (17)。