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新型水洗设备下航空发动机水洗可靠性研究

蔡峻青  
【摘要】:航空发动机水洗是一种恢复发动机性能、延长在翼时间的有效手段,现已成为发动机维护基本程序之一被列入了飞机维修手册。目前我国航空公司所采用的简易水洗设备清洗工序复杂,作业时间长,在机队规模飞速增长的情况下已无法满足要求,一款新型水洗设备便由此应运而生。由于航空发动机的使用可靠性与水洗后气路性能恢复状况高度相关,而以往的研究均以航空公司原有水洗设备为平台,因此,在新型水洗设备条件下执行航空发动机水洗并进行可靠性研究成为了当前急需研究的一个课题。本文首先介绍了可靠性的定义、包含要素、常用指标等基础理论,结合航空发动机的特点,分别描述了历史故障数据以及性能退化数据的可靠性分析方法。然后以某航空公司CFM56-7发动机在新型水洗设备及原有设备条件下的历史水洗间隔作为数据基础,结合假设检验、参数估计等统计学方法,分别建立了基于使用可靠性的水洗间隔预测模型,指出了两套设备水洗效果的维持时间及建议的水洗间隔,并与厂家建议的水洗间隔进行对比,结果显示:以目前两种水洗设备的性能,在厂家建议水洗间隔下均无法满足航空发动机高可靠性的要求。接着,为了使新型水洗设备清洗效果达到最佳,以某航空公司B737-800机队服役时间5年左右、受污程度相近的CFM56-7涡扇发动机作为水洗对象进行了基于响应曲面设计的清洗液配置优化实验,得到结论:水温85℃,水质为去离子水,清洗剂浓度6%时EGTM恢复最大,达到10.013℃。最后,针对水洗前后EGTM时间序列,提出了一种箱形图法与二次指数平滑法相结合的数据预处理方法,并在使用线性模型进行趋势项提取的基础上进行了性能退化可靠性的对比研究,通过综合比较,得出了相同情形下使用新型水洗设备进行水洗效果更佳的结论。本文以新型水洗设备为平台,以可靠性基本理论及分析手段为主干,结合统计学、实验设计、时间序列、比较分析等知识对新型水洗设备条件下航空发动机水洗可靠性进行深入研究,为提高我国水洗技术,进行科学的水洗计划安排提供参考。


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