民航发动机大修决策和大修成本估算研究
发布时间：2021-09-09 15:25
发动机送修决策不但影响发动机在翼性能和可靠性,而且直接影响航空公司的运营成本,大修成本估算是评估大修方案的必要手段。本文采用离散事件仿真的方法,考虑发动机工作条件和环境建立了发动机维修决策和大修成本预测模型。首先基于发动机实际EGTM数据和硬件损伤引起的下发数据,采用随机维纳过程、威布尔分布和指数分布,分别表征发动机的性能衰退、硬件损伤和偶然性损伤三种故障模式,并引入严酷度因子概念,对分布函数进行修正,基于竞争失效原则建立了发动机下发模型,用以预测发动机的下发时间与下发原因;基于已建立的发动机下发模型,采用先进先出的排队规则,建立了备发仿真模型。以每3年为规划期,为机队制定了15年的备发规划,并对MRO的维修能力进行评估。仿真结果表明,在发动机15年寿命周期内最大备发率为8%,MRO厂家具备10工位可满足机队维修需求。对比航空公司现行的备发率,属于在合理范围;最后基于V2500与CFM56发动机的大修指导维修手册,制定了单元体维修级别判定流程。以V2500发动机为例,建立了发动机寿命周期大修成本估算模型。仿真结果表明在严酷度因子为1.2696的情况下,发动机在15年使用寿命周期内下发4...
【文章来源】：中国民航大学天津市
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
发动机维修成本组成
中国民航大学硕士学位论文8过程中温度过高损坏发动机，在高于拐角温度的所有外界温度(OutsideAirTemperature,OAT)上，发动机的全权限数字控制(FullAuthorityDigitalEngineControl,FADEC)系统会通过减小发动机的推力来保持EGT的恒定[31]。当OAT降低时，EGT相应的降低。换句话说，较低的环境温度会降低发动机的气路温度，减少了发动机硬件上的热应力，达到延长发动机在翼时间的目的。因此，起飞环境温度越低，严酷度因子越校图2-1小时循环比示意图2.2发动机下发的原因1、发动机性能衰退在诸多发动机性能参数中，发动机排气温度裕度(ExhaustGasTemperatureMargin,EGTM)最能代表发动机的性能衰退情况[32]。EGTM的定义为：在海平面温度下，发动机排气温度的红线值与产生额定推力时的发动机排气温度之差[33]。如图2-2所示,涡轮风扇发动机的EGT“红线值”是EGT不能超过的最大温度，否则会存在严重损坏发动机的风险。随着发动机老化，部件开始磨损，导致运行效率降低。发动机必须燃烧更多的燃料，以提供与新发动机相同的推力。因此EGTM会逐渐减小，直到其降低到EGTM警戒值时，发动机需下发送修。2、发动机硬件损伤
中国民航大学硕士学位论文9发动机中可能发生硬件损伤的部件有很多，如齿轮、轴承等旋转件容易发生磨损，发动机叶片长时间在周期性应力的作用下易发生疲劳损伤[34]。对于发生硬件损伤的零部件，MRO厂家有详细的指导性维修手册。基于零部件损伤程度和历史故障记录，判断其应继续使用或者更换、维修。若可以继续使用，需比较使用的总飞行循环数与当前使用循环数，预测最佳的更换或者维修时机；若损伤程度过高，需更换零部件，此时发动机需下发送修。图2-2EGTM示意图3、时寿件到寿时寿件（LifeLimitPart）是指安装发动机上的那些带有明确的使用期限的零部件，通常为盘类或者轴类。其使用期限是以循环数或者飞行小时数来计量的，称为硬时限(hardtime)。当使用时间到达硬时限时发动机必须下发，更换时寿件，不论时寿件失效与否。4、其他非计划下发发动机的非计划下发包括在运行过程中外来物损伤(ForeignObjectDamage,FOD)、发动机的整体退化以及部分发动机系统的故障。FOD是由于摄入异物而造成的发动机损坏，包括鸟、冰、灰以及跑道碎屑等。当摄入较大的物体（例如鸟类）时会导致风扇叶片和低压压气机叶片严重损坏。诸如此类严重损伤情况发生时，发动机需下发送修。5、适航指令/服务通告
【参考文献】：
期刊论文
[1]民用航空发动机维修市场发展分析[J]. 王翔宇. 航空动力. 2019(06)
[2]An aero-engine life-cycle maintenance policy optimization algorithm: Reinforcement learning approach[J]. Zhen LI,Shisheng ZHONG,Lin LIN. Chinese Journal of Aeronautics. 2019(09)
[3]基于随机效应Wiener退化模型的剩余寿命预测[J]. 冯海林,李秀秀. 浙江大学学报(理学版). 2018(06)
[4]基于Wiener和Copula函数性能退化模型的减推力起飞可靠性收益评估研究[J]. 周义蛟,郭基联,万巍,姜禹呈,邵帅. 推进技术. 2019(03)
[5]基于K-S检验的瑞利衰落信道统计特性评估[J]. 方坤,何怡刚,黄源,隋永波,吴裕庭. 电子测量与仪器学报. 2018(08)
[6]假设检验中关于检验问题探讨[J]. 王丽丽. 科技视界. 2018(22)
[7]基于牛顿迭代法高温光谱温度和发射率的反演研究[J]. 杨艺帆,李喆,蔡红星,李艳,李霜. 光谱学与光谱分析. 2017(05)
[8]中国民航国际航空运输发展现状及政策建议[J]. 赵桂红,邓珺怡,郑兴. 综合运输. 2016(12)
[9]牛顿迭代法的直观诠释[J]. 李光华,李双娥. 哈尔滨职业技术学院学报. 2016(03)
[10]浅谈适航指令的符合性[J]. 王瀛. 航空维修与工程. 2016(03)
硕士论文
[1]发动机大修决策建模仿真研究[D]. 段朝鹏.中国民航大学 2019
[2]发动机返厂大修策略仿真研究[D]. 徐甘生.中国民航大学 2019
[3]航空发动机维修保障体系的评估及优化[D]. 徐拓.中国民航大学 2018
[4]航空公司发动机送修决策研究[D]. 李永广.中国民航大学 2018
[5]民航发动机维修工作范围优化方法及其应用[D]. 李臻.哈尔滨工业大学 2014
[6]民航发动机目标在翼时间确定方法及其应用[D]. 陈银.哈尔滨工业大学 2013
[7]基于视情维修的航空发动机调度系统的研究开发[D]. 沈石松.南京航空航天大学 2008
本文编号：3392334
【文章来源】：中国民航大学天津市
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
发动机维修成本组成
中国民航大学硕士学位论文8过程中温度过高损坏发动机，在高于拐角温度的所有外界温度(OutsideAirTemperature,OAT)上，发动机的全权限数字控制(FullAuthorityDigitalEngineControl,FADEC)系统会通过减小发动机的推力来保持EGT的恒定[31]。当OAT降低时，EGT相应的降低。换句话说，较低的环境温度会降低发动机的气路温度，减少了发动机硬件上的热应力，达到延长发动机在翼时间的目的。因此，起飞环境温度越低，严酷度因子越校图2-1小时循环比示意图2.2发动机下发的原因1、发动机性能衰退在诸多发动机性能参数中，发动机排气温度裕度(ExhaustGasTemperatureMargin,EGTM)最能代表发动机的性能衰退情况[32]。EGTM的定义为：在海平面温度下，发动机排气温度的红线值与产生额定推力时的发动机排气温度之差[33]。如图2-2所示,涡轮风扇发动机的EGT“红线值”是EGT不能超过的最大温度，否则会存在严重损坏发动机的风险。随着发动机老化，部件开始磨损，导致运行效率降低。发动机必须燃烧更多的燃料，以提供与新发动机相同的推力。因此EGTM会逐渐减小，直到其降低到EGTM警戒值时，发动机需下发送修。2、发动机硬件损伤
中国民航大学硕士学位论文9发动机中可能发生硬件损伤的部件有很多，如齿轮、轴承等旋转件容易发生磨损，发动机叶片长时间在周期性应力的作用下易发生疲劳损伤[34]。对于发生硬件损伤的零部件，MRO厂家有详细的指导性维修手册。基于零部件损伤程度和历史故障记录，判断其应继续使用或者更换、维修。若可以继续使用，需比较使用的总飞行循环数与当前使用循环数，预测最佳的更换或者维修时机；若损伤程度过高，需更换零部件，此时发动机需下发送修。图2-2EGTM示意图3、时寿件到寿时寿件（LifeLimitPart）是指安装发动机上的那些带有明确的使用期限的零部件，通常为盘类或者轴类。其使用期限是以循环数或者飞行小时数来计量的，称为硬时限(hardtime)。当使用时间到达硬时限时发动机必须下发，更换时寿件，不论时寿件失效与否。4、其他非计划下发发动机的非计划下发包括在运行过程中外来物损伤(ForeignObjectDamage,FOD)、发动机的整体退化以及部分发动机系统的故障。FOD是由于摄入异物而造成的发动机损坏，包括鸟、冰、灰以及跑道碎屑等。当摄入较大的物体（例如鸟类）时会导致风扇叶片和低压压气机叶片严重损坏。诸如此类严重损伤情况发生时，发动机需下发送修。5、适航指令/服务通告
【参考文献】：
期刊论文
[1]民用航空发动机维修市场发展分析[J]. 王翔宇. 航空动力. 2019(06)
[2]An aero-engine life-cycle maintenance policy optimization algorithm: Reinforcement learning approach[J]. Zhen LI,Shisheng ZHONG,Lin LIN. Chinese Journal of Aeronautics. 2019(09)
[3]基于随机效应Wiener退化模型的剩余寿命预测[J]. 冯海林,李秀秀. 浙江大学学报(理学版). 2018(06)
[4]基于Wiener和Copula函数性能退化模型的减推力起飞可靠性收益评估研究[J]. 周义蛟,郭基联,万巍,姜禹呈,邵帅. 推进技术. 2019(03)
[5]基于K-S检验的瑞利衰落信道统计特性评估[J]. 方坤,何怡刚,黄源,隋永波,吴裕庭. 电子测量与仪器学报. 2018(08)
[6]假设检验中关于检验问题探讨[J]. 王丽丽. 科技视界. 2018(22)
[7]基于牛顿迭代法高温光谱温度和发射率的反演研究[J]. 杨艺帆,李喆,蔡红星,李艳,李霜. 光谱学与光谱分析. 2017(05)
[8]中国民航国际航空运输发展现状及政策建议[J]. 赵桂红,邓珺怡,郑兴. 综合运输. 2016(12)
[9]牛顿迭代法的直观诠释[J]. 李光华,李双娥. 哈尔滨职业技术学院学报. 2016(03)
[10]浅谈适航指令的符合性[J]. 王瀛. 航空维修与工程. 2016(03)
硕士论文
[1]发动机大修决策建模仿真研究[D]. 段朝鹏.中国民航大学 2019
[2]发动机返厂大修策略仿真研究[D]. 徐甘生.中国民航大学 2019
[3]航空发动机维修保障体系的评估及优化[D]. 徐拓.中国民航大学 2018
[4]航空公司发动机送修决策研究[D]. 李永广.中国民航大学 2018
[5]民航发动机维修工作范围优化方法及其应用[D]. 李臻.哈尔滨工业大学 2014
[6]民航发动机目标在翼时间确定方法及其应用[D]. 陈银.哈尔滨工业大学 2013
[7]基于视情维修的航空发动机调度系统的研究开发[D]. 沈石松.南京航空航天大学 2008
本文编号：3392334
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