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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