基于主要狀態(tài)識(shí)別的渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)載荷譜研究

滕懷亮，李本威，韋 祥，張 赟，王永華

(海軍航空大學(xué) 航空基礎(chǔ)學(xué)院，山東 煙臺(tái) 264001)

載荷譜是航空發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)及零部件的應(yīng)力分析、壽命監(jiān)控、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及可靠性分析的基礎(chǔ)條件。美軍的B-1轟炸機(jī)、F-16戰(zhàn)斗機(jī)等發(fā)動(dòng)機(jī)均出現(xiàn)了耐久性問題，其原因主要是與原設(shè)計(jì)任務(wù)譜相比，發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際使用載荷譜條件更為嚴(yán)苛，循環(huán)情況更復(fù)雜[1-3]。進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)零部件試驗(yàn)時(shí)，根據(jù)已有的飛行數(shù)據(jù)編制載荷譜是需要首先解決的具有挑戰(zhàn)性的工作[4]。國內(nèi)宋迎東[5-6]，趙福星[7]等對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)載荷譜的相關(guān)工作進(jìn)行了深入研究，但渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)的載荷使用特點(diǎn)與渦噴、渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)相比有較大不同[8]，在編制載荷譜時(shí)應(yīng)予以特別關(guān)注。

編制渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)載荷譜的一個(gè)主要問題在于確定其主要工作狀態(tài)及持續(xù)時(shí)間。顧永根[9]，楊興宇[10]等在劃分發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)時(shí)采取確定某參數(shù)保持平穩(wěn)的時(shí)間段，并將其作為一個(gè)狀態(tài)的方法。宋迎東等[11]采用平滑處理和多參數(shù)同時(shí)穩(wěn)定的方式識(shí)別發(fā)動(dòng)機(jī)載荷狀態(tài)。上述文獻(xiàn)中確定不同發(fā)動(dòng)機(jī)不同參數(shù)穩(wěn)定狀態(tài)范圍的上下限主要依賴經(jīng)驗(yàn)，或直接采用設(shè)計(jì)狀態(tài)，而渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際載荷與設(shè)計(jì)狀態(tài)相比有很大差異。本文依據(jù)雨流計(jì)數(shù)低幅值轉(zhuǎn)速循環(huán)的分布規(guī)律，利用聚類的方法確定了發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際使用過程中的主要工作狀態(tài)。

編制載荷譜的另一個(gè)主要問題是處理眾多的發(fā)動(dòng)機(jī)載荷循環(huán)類型，一般采用壓縮等效的方法，將眾多的循環(huán)類型歸類為幾個(gè)典型的循環(huán)類型[10,12]。壓縮等效時(shí)需要依據(jù)根據(jù)疲勞、蠕變和熱沖擊損傷一致的原則[8]，保證載荷譜和實(shí)際飛行任務(wù)譜的一致性。史海秋等[13]研究了某型發(fā)動(dòng)機(jī)承力機(jī)匣疲勞載荷譜的編制方法，但只分析了與轉(zhuǎn)速成線性關(guān)系的應(yīng)力循環(huán)的等壽命線形式，沒有給出通用的等壽命帶劃分方法。本研究推導(dǎo)了等壽命線的轉(zhuǎn)速循環(huán)峰谷值表達(dá)形式，給出了基于等壽命線和發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際主要工作狀態(tài)的距離判別方法，將發(fā)動(dòng)機(jī)的眾多循環(huán)狀態(tài)歸類為11種主要循環(huán)。

1 渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)主要工作狀態(tài)

該型直升機(jī)飛行過程中多數(shù)不會(huì)用到發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速狀態(tài)ng,d，因此多數(shù)飛行剖面的主循環(huán)峰值轉(zhuǎn)速nmp小于設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速，且發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際使用的主要工作狀態(tài)普遍小于設(shè)計(jì)狀態(tài)，需要獲取發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際使用過程中的主要載荷狀態(tài)及循環(huán)情況。根據(jù)疲勞理論，包含相同的循環(huán)數(shù)的兩個(gè)載荷譜對(duì)零部件造成的疲勞損傷基本相同，所以要提取實(shí)際飛行任務(wù)數(shù)據(jù)的載荷循環(huán)。小幅值循環(huán)反映了轉(zhuǎn)速在某一狀態(tài)附近的小幅波動(dòng)[14-15]，其密集分布的區(qū)域?qū)嶋H上反映出發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速主要工作在以該類循環(huán)的均值為代表的工作狀態(tài)，因而可以利用小幅值循環(huán)的分布規(guī)律確定發(fā)動(dòng)機(jī)的主要工作狀態(tài)。

1.1 雨流計(jì)數(shù)

循環(huán)計(jì)數(shù)的方法主要分為單參數(shù)計(jì)數(shù)法和雙參數(shù)計(jì)數(shù)法，雙參數(shù)計(jì)數(shù)法中的雨流計(jì)數(shù)因其與應(yīng)力變化過程一致而在工程中得到了廣泛應(yīng)用[14]。如圖1所示，引用文獻(xiàn)[14]中的例子對(duì)雨流計(jì)數(shù)法進(jìn)行檢驗(yàn)和說明，其中1、3、5、7、9為谷值點(diǎn)，2、4、6、8為峰值點(diǎn)，雨流計(jì)數(shù)規(guī)則可以總結(jié)為雨流的起點(diǎn)和終點(diǎn)兩個(gè)部分：

1) 起點(diǎn)：雨流從各峰谷值1-9點(diǎn)內(nèi)側(cè)開始向下流；

2) 終點(diǎn)：從峰值開始的雨流到峰值更大的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)間即停止；從谷值開始的雨流到谷值更小的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)間即停止；遇到上面落下的雨流即停止。

圖1 雨流計(jì)數(shù)示意圖

保留起點(diǎn)時(shí)間作為循環(huán)開始時(shí)間，終點(diǎn)時(shí)間與起點(diǎn)時(shí)間之差作為循環(huán)持續(xù)時(shí)間。相鄰兩個(gè)雨流若峰谷值相同則構(gòu)成一個(gè)全循環(huán)，如2-3-2’，若不相同，則自成一個(gè)半循環(huán)，如1-2-4。經(jīng)驗(yàn)證，程序統(tǒng)計(jì)結(jié)果與手工統(tǒng)計(jì)結(jié)果一致，得到全循環(huán)：2-3-2’，5-6-5’，7-8-7’和半循環(huán)：1-2-4，4-7-9。選取某次飛行的轉(zhuǎn)速-時(shí)間剖面，對(duì)其進(jìn)行雨流計(jì)數(shù)后，共得到1861個(gè)循環(huán)，并獲得了每個(gè)循環(huán)的幅值、均值、循環(huán)開始時(shí)間和循環(huán)持續(xù)時(shí)間、循環(huán)類型(半循環(huán)：用0.5表示或全循環(huán)：用1表示)，部分循環(huán)信息如表1所示。

表1 雨流計(jì)數(shù)結(jié)果

統(tǒng)計(jì)所有循環(huán)均值、幅值的不同區(qū)間的循環(huán)數(shù)，如圖2所示，高均值、低幅值的循環(huán)數(shù)最多，即主要工作轉(zhuǎn)速區(qū)間的小幅值循環(huán)較多；高幅值循環(huán)數(shù)較少，即對(duì)零部件造成疲勞損傷較大的循環(huán)較少。將各個(gè)循環(huán)以“谷峰值對(duì)”的形式作為橫縱坐標(biāo)在圖中表示出來，如圖3所示。從圖3可以發(fā)現(xiàn)，實(shí)際載荷循環(huán)包含大量接近零幅值的小幅值循環(huán)，且分布呈現(xiàn)圍繞幾個(gè)主要工作狀態(tài)聚集的簇狀分布。

圖2 雨流矩陣示意圖

圖3 轉(zhuǎn)速循環(huán)在峰谷值等壽命線中的分布圖

1.2 主要工作狀態(tài)識(shí)別

對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)件，影響蠕變的主要參數(shù)為轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速保持相對(duì)穩(wěn)定的階段即為發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定狀態(tài)，使用頻次大的轉(zhuǎn)速狀態(tài)則為發(fā)動(dòng)機(jī)的主要工作狀態(tài)。

如圖4所示，黑色表示載荷變化過程，彩色表示雨流計(jì)數(shù)的循環(huán)情況，該過程中有一個(gè)大幅值循環(huán)，其余均為圍繞某一均值的小幅值循環(huán)。小幅值轉(zhuǎn)速循環(huán)實(shí)際為轉(zhuǎn)速較為穩(wěn)定狀態(tài)下的循環(huán)，所以可以通過對(duì)小幅值循環(huán)進(jìn)行聚類進(jìn)而確定發(fā)動(dòng)機(jī)的主要工作狀態(tài)。k-means聚類算法具有速度快和可擴(kuò)展性良好等特點(diǎn)，在數(shù)據(jù)處理等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[16]。進(jìn)行聚類要選定分類數(shù)據(jù)集的屬性，根據(jù)小幅值循環(huán)的峰谷值分布情況，采用峰谷值對(duì)作為分類屬性，但k均值聚類算法的劣勢(shì)在于需要預(yù)先確定分類數(shù)目，在不知道最佳分類數(shù)的情況下，可以采用肘部法確定最佳分類數(shù)[17]，首先定義一個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象和其所在的聚類域的目標(biāo)函數(shù)，然后通過不同分類數(shù)目對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)值的大小評(píng)價(jià)聚類效果。常用的目標(biāo)函數(shù)是中心誤差平方和J。

其中：xi為第j類數(shù)據(jù)中的第i個(gè)數(shù)據(jù)向量；μj表示第j類數(shù)據(jù)的中心向量；向量xi的維數(shù)為數(shù)據(jù)的屬性值個(gè)數(shù)，在本例中即為峰值和谷值兩個(gè)；Nj為第j類數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)；k表示數(shù)據(jù)分類的數(shù)目。

計(jì)算不同分類數(shù)的目標(biāo)函數(shù)值即平均畸變程度J值，其變化規(guī)律如圖5所示。選取肘部位置的分類數(shù)5作為最佳分類數(shù)，得到目標(biāo)數(shù)據(jù)的分類情況及各類別中心如圖6所示。

圖4 穩(wěn)定狀態(tài)示意圖

圖5 不同聚類數(shù)的平均畸變程度曲線

圖6 數(shù)據(jù)分類情況及聚類中心圖

根據(jù)聚類中心峰谷值可以得到峰谷值均值對(duì)應(yīng)的主要狀態(tài)，如表2所示，其中實(shí)際使用主要狀態(tài)1(0.591 4)和狀態(tài)2(0.759 0)與發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)地慢(0.598 8)和設(shè)計(jì)空慢(0.748 5)狀態(tài)非常接近。但使用時(shí)間最長的巡航狀態(tài)(0.827 3、0.852 1)和最大狀態(tài)(0.901 9)均遠(yuǎn)小于發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)狀態(tài)(即起飛狀態(tài))(1.000 0)。

表2 主要狀態(tài)的時(shí)間分配情況

這是因?yàn)樵撔椭鄙龣C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)三發(fā)總功率比直升機(jī)所需功率大很多，所以執(zhí)行訓(xùn)練任務(wù)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際使用狀態(tài)要小于設(shè)計(jì)使用狀態(tài)，單純使用巡航、最大連續(xù)、起飛等設(shè)計(jì)狀態(tài)進(jìn)行分析會(huì)與實(shí)際使用載荷狀態(tài)有較大出入。依據(jù)主要載荷狀態(tài)，可以將發(fā)動(dòng)機(jī)主要循環(huán)類型分為表3所示的11類。

表3 主要循環(huán)類型

2 循環(huán)類型壓縮

編制發(fā)動(dòng)機(jī)載荷譜的另一個(gè)主要問題是處理類型眾多的循環(huán)。單次飛行的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)，忽略雨流計(jì)數(shù)的小幅值循環(huán)后，仍然有幾十個(gè)循環(huán)類型，在工程應(yīng)用中對(duì)所有載荷剖面進(jìn)行零部件和壽命分析是非常困難的，所以需要進(jìn)行循環(huán)類型壓縮。壓縮時(shí)需要遵循疲勞、蠕變及熱沖擊損傷等效的原則，蠕變和熱沖擊損傷等效時(shí)需要保證載荷狀態(tài)及循環(huán)類型較為接近。疲勞損傷的等效需要依據(jù)等壽命線，將非脈動(dòng)循環(huán)轉(zhuǎn)化為脈動(dòng)循環(huán)。為在歸類轉(zhuǎn)速循環(huán)時(shí)將與轉(zhuǎn)速幅值有關(guān)的疲勞損傷和與發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)有關(guān)的熱沖擊損傷和蠕變損傷統(tǒng)一起來，需要推導(dǎo)等壽命線的轉(zhuǎn)速表達(dá)形式。

2.1 等壽命線相關(guān)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化

為在統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)下進(jìn)行比較，需將燃?xì)鉁u輪轉(zhuǎn)速ng換算至標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下的換算轉(zhuǎn)速ng,c，并利用該型渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)鉁u輪最大轉(zhuǎn)速將其化為標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)速n，n∈[0,1]。

如圖7所示，某轉(zhuǎn)速循環(huán)的最小值(即谷值)為nmin，最大值(即峰值)為nmax。應(yīng)力幅σa，平均應(yīng)力σm如式(1)、式(2)所示

(1)

(2)

圖7 正弦轉(zhuǎn)速循環(huán)與應(yīng)力循環(huán)曲線

根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)件的局部應(yīng)力-應(yīng)變特點(diǎn)，離心應(yīng)力與轉(zhuǎn)速的平方成線性關(guān)系：

σ=σmv+a·n2

(3)

式中：σmv為0轉(zhuǎn)速時(shí)的殘余應(yīng)力；a為轉(zhuǎn)速和應(yīng)力之間的比例系數(shù)；n為轉(zhuǎn)速。

若該型發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)速ng,d對(duì)應(yīng)的應(yīng)力為σmp時(shí)，則標(biāo)準(zhǔn)化后的應(yīng)力循環(huán)對(duì)應(yīng)的均值σm、幅值σa及強(qiáng)度極限σb分別為

式中，σb為材料的強(qiáng)度極限，根據(jù)需要分析的旋轉(zhuǎn)件材料進(jìn)行選取。

如圖8所示，等壽命線的表達(dá)式變?yōu)槭?4)

(4)

圖8 等壽命線

2.2 等壽命線轉(zhuǎn)換

定義轉(zhuǎn)速的幅值函數(shù)Na和均值函數(shù)Nm如式(5)、式(6)所示：

(5)

(6)

則由式(1)—式(3)可得

代入式(4)，可得

(7)

令

式(7)變?yōu)槭?8)

Na=k(Nm-b)

(8)

一般取b=1.2，即等壽命線輻射點(diǎn)為P(1.2,0)，由式(8)可知圖8中的等壽命曲線123就轉(zhuǎn)化為圖9中PB、PC、PD。

圖9 轉(zhuǎn)速循環(huán)等壽命線

其中，OA線表示谷值為0的脈動(dòng)循環(huán)，AF線表示峰值為最大轉(zhuǎn)速nmp的循環(huán)，所以O(shè)AF三角形內(nèi)側(cè)表示旋轉(zhuǎn)機(jī)械工作區(qū)域。ABCD分別對(duì)應(yīng)峰值轉(zhuǎn)速為nmp、0.9nmp、0.8nmp、0.7nmp，谷值為0的脈動(dòng)循環(huán)。ABCD對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速幅值函數(shù)Na的值可以由式(7)計(jì)算得到，進(jìn)而求得不同壽命的等壽命線所對(duì)應(yīng)的斜率kPA,kPB,kPC,kPD。

由Na=k(Nm-b)可以得到峰谷值之間的函數(shù)關(guān)系式

(9)

其中ki為不同等壽命線的斜率，i=1,2,…,10時(shí)分別對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速谷值為0、轉(zhuǎn)速峰值為0.1nmp、0.2nmp、…、0.9nmp的脈動(dòng)循環(huán)所在等壽命線，如k9=kPB,k10=kPA。可以得到以峰谷值表示的等壽命線如圖10所示，3條紅色邊界線nmax=1，nmin=0和nmax=nmin分別表示峰值轉(zhuǎn)速為最大轉(zhuǎn)速的循環(huán)、谷值轉(zhuǎn)速為最小轉(zhuǎn)速的循環(huán)和循環(huán)幅值為0的轉(zhuǎn)速循環(huán)?？梢钥闯?，推導(dǎo)出的等壽命循環(huán)的峰谷值關(guān)系滿足公式(9)，該公式的優(yōu)勢(shì)在于在考慮疲勞損傷的同時(shí)，沒有忽略高均值低幅值循環(huán)造成的與狀態(tài)變化相關(guān)的熱沖擊及蠕變等損傷，可以在同一標(biāo)準(zhǔn)下根據(jù)主要循環(huán)狀態(tài)將造成熱沖擊損傷較大、疲勞損傷較小的高均值低幅值循環(huán)考慮進(jìn)來，使得載荷譜更接近實(shí)際載荷狀態(tài)。

2.3 判別歸類

圖10 峰谷值表示的等壽命曲線

3 編制模擬任務(wù)試車譜

根據(jù)飛行數(shù)據(jù)編制模擬任務(wù)試車譜的流程如圖11所示。雨流計(jì)數(shù)得到載荷循環(huán)信息，對(duì)小幅值循環(huán)進(jìn)行k-means聚類，確定主要狀態(tài)和主要循環(huán)類型，依據(jù)等壽命線和主要循環(huán)類型，通過距離判別壓縮大幅值循環(huán)類型，得到模擬任務(wù)載荷譜。

3.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理

飛參數(shù)據(jù)中存在很多等值點(diǎn)，將轉(zhuǎn)速大小相同的相鄰各點(diǎn)合并為1個(gè)點(diǎn)，該轉(zhuǎn)速點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)間為各相鄰等轉(zhuǎn)速點(diǎn)的時(shí)間均值。同時(shí)，需要將超出轉(zhuǎn)速范圍及傳感器誤采集等原因造成的不符合實(shí)際情況的數(shù)據(jù)剔除，或?qū)ζ溥M(jìn)行平滑處理。雨流計(jì)數(shù)前需要先提取峰谷值，判斷第i個(gè)轉(zhuǎn)速點(diǎn)ng(i)是否為峰谷值，即判斷相鄰兩點(diǎn)與該點(diǎn)的差值ng(i)-ng(i-1)和ng(i)-ng(i+1)是否同號(hào)[18]：若兩轉(zhuǎn)速差異號(hào)，則ng(i)非峰谷值；若兩轉(zhuǎn)速差均為正，則ng(i)為峰值，若均為負(fù)，則ng(i)為谷值。

圖11 編制載荷譜流程框圖

3.2 生成載荷譜

根據(jù)疲勞理論，小于疲勞極限的載荷循環(huán)造成的損傷可以忽略，所以只需保留造成疲勞損傷較大的大幅值循環(huán)。疲勞極限可以作為舍棄小幅值循環(huán)，保留大幅值循環(huán)的臨界點(diǎn)。在具體分析時(shí)應(yīng)根據(jù)分析對(duì)象的不同，利用零部件材料S-N曲線確定應(yīng)力疲勞極限，計(jì)算其對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速。本文取疲勞極限對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速為0.2npm，經(jīng)雨流計(jì)數(shù)后舍棄小幅值循環(huán)，得到大幅值速循環(huán)和主要循環(huán)狀態(tài)在等壽命線中的分布情況如圖12所示。

圖12 大幅值循環(huán)和主要循環(huán)類型在等壽命圖中的分布

根據(jù)2.3節(jié)的距離判別公式，將造成疲勞損傷較大的51個(gè)轉(zhuǎn)速循環(huán)歸類為表4所示的11類循環(huán)。由表4所列的判別歸類結(jié)果可以看出，該型渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)主要循環(huán)類型為空慢-最大-空慢和巡航-最大-巡航。

3.3 載荷譜生成及方法驗(yàn)證

將判別歸類后的轉(zhuǎn)速按循環(huán)開始時(shí)間進(jìn)行排序并連接。根據(jù)蠕變理論，各級(jí)載荷大小和保持時(shí)間相同的兩個(gè)載荷譜對(duì)零部件造成的蠕變損傷相同。主要狀態(tài)的保持時(shí)間可以由屬于該類別的低幅值循環(huán)的循環(huán)時(shí)間確定，統(tǒng)計(jì)該次飛行中5種類別的低幅值循環(huán)的持續(xù)時(shí)間[19]，得到5種主要狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間比例，如表2所示。根據(jù)總飛行時(shí)間生成平均分配各狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間，保證每個(gè)狀態(tài)的總持續(xù)時(shí)間與實(shí)測(cè)載荷譜相同，生成如圖13所示載荷譜。

表4 主要循環(huán)類型的計(jì)數(shù)結(jié)果

圖13 模擬任務(wù)載荷譜

渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)的使用可分為訓(xùn)練飛行、任務(wù)飛行和地面維護(hù)開車三部分，訓(xùn)練飛行是使用的主要部分。選取訓(xùn)練飛行某一科目3個(gè)架次的3臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)共9組飛行數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，比較同一發(fā)動(dòng)機(jī)不同飛行架次，以及同一飛行架次三臺(tái)不同渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)的主要狀態(tài)誤差情況、循環(huán)類別分散度情況，對(duì)比情況見表5及表6所示，序號(hào)1-1表示直升機(jī)第1飛行架次的1號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)。由于同一飛行架次的三臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)使用載荷狀態(tài)較為接近，從表5可以看出，該方法識(shí)別的主要狀態(tài)誤差較小，保持在5%以內(nèi)。

表5 主要狀態(tài)誤差對(duì)比

表6 主要狀態(tài)誤差對(duì)比

從表6可以看出，同一飛行架次的各循環(huán)類型數(shù)量較為接近，第2和3飛行架次的2發(fā)循環(huán)數(shù)與1發(fā)循環(huán)數(shù)和3發(fā)發(fā)循環(huán)數(shù)有部分區(qū)別，主要由于2發(fā)進(jìn)氣環(huán)境不同導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)狀態(tài)與1發(fā)循環(huán)數(shù)和3發(fā)發(fā)循環(huán)數(shù)不完全匹配。

4 結(jié)論

1) 實(shí)際載荷歷程通過雨流計(jì)數(shù)后得到大量接近零幅值的小幅值循環(huán)，且其峰谷值呈現(xiàn)圍繞幾個(gè)核心狀態(tài)的簇狀分布，通過對(duì)其峰谷值的聚類確定發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際主要工作狀態(tài)，同一飛行架次的三臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)主要工作狀態(tài)的識(shí)別誤差在5%以內(nèi)；

2) 實(shí)際使用轉(zhuǎn)速載荷循環(huán)以高均值小幅值循環(huán)為主，造成疲勞損傷較大的大幅值循環(huán)較少，但高均值低幅值循環(huán)造成熱沖擊及蠕變損傷不可忽略。推導(dǎo)出以轉(zhuǎn)速循環(huán)的峰谷值表示的等壽命線，利用該曲線進(jìn)行循環(huán)類型壓縮時(shí)可同時(shí)考慮疲勞、熱沖擊和蠕變損傷；

3) 該型渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際使用的地慢與空慢狀態(tài)與設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速較為接近，實(shí)際使用的巡航及最大載荷狀態(tài)遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)狀態(tài)；實(shí)際使用過程中的主要循環(huán)類型為空慢-最大-空慢和巡航-最大-巡航。