航空发动机寿命控制体系和寿命评定方法
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董红联，
严严
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(中国航发西安航空发动机有限公司，
西安
严严
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严严710021)
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有影响安全性的故障或隐患；计算平均故障间隔时
间等可靠性指标，分析各项指标随寿命的变化趋势，
第1期
董红联等：航空发动机寿命控制体系和寿命评定方法
评估继续使用安全性、可靠性是否可以接受。
(2) 统计不同寿命段发动机性能衰减情况，确
定其衰减程度是否可以接受。
(3) 对不同寿命段的修理、换件、试车情况进行
and repair work of one type of aero-engine, and also has certain reference value for the life research work of
other aero-engines.
Key words：aero-engine；life control system；
不一，引进、测仿型号原始设计技术资料缺乏，给发
动机寿命确定和控制管理带来很大困难[1-3]。
国内在发动机寿命控制方面开展了大量的研
究。如甘晓华[1]研究了常用发动机定寿方法及现役
收稿日期：2020-06-25
发动机定寿特点；王通北等[2]研究并提出了西方发动
机定寿考虑的主要因素及思路、关键件安全循环寿
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航空发动机寿命控制体系和寿命评定方法
摘
要：介绍了航空发动机“整机寿命+大部件翻修寿命+A 类件安全循环寿命”的寿命控制体系根据危害性分类分层
(盘轴类关键件)安全循环寿命”的寿命控制体系和
“领先使用分阶段综合评估”的寿命评定方法，解决
了该发动机的寿命控制问题。
本文结合国产机寿命研究及控制实践，剖析了
国产机寿命控制体系的核心思想和优点，阐述了“领
先使用分阶段综合评估”寿命评定方法的总体思路、
定寿标准以及技术途径。以期通过实践经验、技术
的总结，提升我国发动机寿命控制管理水平，对其他
素，
降低了用户管理的难度。具体如下：
(1) 盘、轴等关键零件(即 A 类件)疲劳破裂失效
可能会导致危害性大的非包容性安全事故，因此对
每个 A 类件，通过疲劳寿命试验和使用评估，准确确
定安全循环寿命，使其失效概率极片等零件，因其具有包容性设计特
点，一般不会产生影响安全的危险性破坏，轻微损伤
gine total life by early access and multistage inspection. This set of life control system and life assessment
method was precise, accurate, safe and economical. It has been effectively used in the life control research
匣和叶片类重要零件开展了大量的寿命、强度考核
等试验，这些试验工作是保证安全、确定发动机使用
寿命的基础。
•通过先锋批发动机(2～6 台)实际使用、分解
检查，暴露问题、积累经验，解决试验、试车无法完全
模拟实际发动机工况的问题。通过分阶段评估、逐
步放行控制领先使用风险。
•整个机群大量发动机长时间的使用实践和修
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(1) 寿命评定考虑的主要因素
发动机寿命对安全性、可靠性、性能及使用经济
性有很大影响。寿命太长，导致安全性、可靠性下降
和性能恶化，影响用户正常使用；寿命太短，提前报
废，会造成很大浪费。因此，确定发动机总寿命应全
面考虑安全性、可靠性、性能和经济性等因素[2]。
(2) 寿命评定的技术途径
国产机寿命长，长期试车成本高，且试车载荷谱
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严严严严严颜建兴，
严严严严严蒋学军
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进行寿命控制和修理的优点。结合某型发动机寿命研究，阐述了基于大量实际使用、修理数据，通过领先使用、分阶
段检查评估确定发动机总寿命的评定方法、标准以及可靠性、安全性、性能衰减等分析评估技术。这套寿命控制体
系、寿命评定方法，精细准确、安全经济，在该型发动机寿命控制和修理工作得到有效运用，且效果良好，对其他型号
为因变量，估计母体分布参数( β ，η，t 0)，确定威布尔
4 可靠性分析方法
分布的概率密度函数。
4.1 常用可靠性参数计算方法
常用的可靠性数据分析方法可分为非参数法和
[7]
(1) 非参数法(数学平均值法)
非参数法是不知母体的分布，直接用子样统计
and class A safety cycle life was introduced. The system had advantage of the hierarchical classification of
control life and repair based on hazard degrees. Meanwhile, combined with the aero-engine life research
命确定方法；徐可君等[3-5]分析了单元体发动机寿命
控制和管理的基本要素和方法等。
国内某型航空发动机为国外某型发动机(简称
原型机)的国产化发动机(简称国产机)。该原型机按
“单元体翻修寿命和关键件安全循环寿命”控制发动
机使用，没有给出发动机总寿命控制指标，与国内传
统的发动机寿命控制方法不同，给用户的发动机寿
DONG Hong-lian，YAN Jian-xin，JIANG Xue-jun
(AECC Xi’an Aero-Engine Co. Ltd，Xi’an 710021，China)
Abstract：The aero-engine life control system consisting of the whole engine life, large parts overhaul life
修复后可继续使用；另外，导致其故障的因素很多
(如疲劳、打伤等)，无法准确定寿。因此，对于机匣、
叶片等零件，采用大部件翻修寿命控制其使用和修
理。通过使用评估分别确定各大部件寿命，到寿返
厂对所装机匣、叶片等零件进行定时检查、视情维
修，
保证发动机使用的可靠性和修理的经济性。
(3) 由于国内传统上采用整机寿命控制方法，
统计，分析修理、维护成本及变化规律，确定继续修
理是否经济可行。
(4) 根据各阶段返厂检查、评估结果，综合考虑
安全性、可靠性、经济性、性能衰减等因素，结合 A 类
件等零、附件寿命和大部件寿命，确定发动机技术总
寿命。
43
寿命数据近似中位秩的计算公式为：
A - 0.3
F n (t k) = k
(3)
n + 0.4
发动机的寿命研究工作具有一定的参考价值。
关键词：航空发动机；寿命控制体系；
寿命评定方法；
安全性；
可靠性；
性能；
经济性
中图分类号：V263.5
文献标识码：A
文章编号：1672-2620 (2021) 01-0041-06
Aero-engine life control system and life assessment method
命管理和修理带来了困难，加之国产机的材料、工艺
作者简介：董红联(1973-)，男，陕西兴平人，
研究员，
主要从事航空发动机强度、寿命和可靠性研究。
42
燃气涡轮试验与研究
等与原型机的也不同，因此需要建立国产机的寿命
控制指标体系。国产机借鉴西方经验、结合国情，建
立了“整机寿命+大部件(即单元体)翻修寿命+A 类件
理维护，使问题得到充分暴露，也为发动机安全性、
经济性等评估提供了丰富、真实的数据支撑。
•形成了定寿的具体技术途径、方法和标准，可
操作性强。
3.2 评定基本方法
(1) 通过对返厂发动机的分解检查、评估，对外
场所有发动机使用故障情况的统计、分析，确定是否
3 国产机寿命评定方法
国产机整机、大部件、A 类件三类寿命均有各自
第 34 卷 第 1 期
燃气涡轮试验与研究
2021 年 2 月
Gas Turbine Experiment and Research
Vol.34, No.1
Feb., 2021
41
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分阶段综合评估”的方法评定[6]，即在零部件试验的
基础上，主要通过先锋批发动机分阶段领先使用、检
查评估、逐步放行，
给出发动机的使用寿命。
(3) 寿命评定方法的特点
•全面考虑安全性、可靠性、性能和经济性等因
素，以保证安全为底线，以达到可接受的可靠性和性
能衰减程度为目标，同时兼顾好的经济性。
•国产化研制及综合治理过程中，对盘、轴、机
难以准确确定，不一定能真正达到考核目的。同时，
其寿命控制分别由整机、大部件、A 类件三个主体承
担。根据其设计特点，已通过大量零部件试验、A 类
件安全循环寿命控制等措施，识别并控制了主要安
全风险。其余的可靠性问题，需通过使用逐步暴露；
修理的经济性问题，需结合后续修理工作进行评
估。基于以上特点，国产机整机寿命采取“领先使用
life assessment method；safety；
reliability；
performance；
affordability
1 引言
航空发动机的寿命与使用可靠性、安全性、性能
及经济性紧密相关且相互影响，发动机的寿命研究
是贯穿发动机产品全寿命周期的重要工作。在我
国，由于现役各型号发动机设计制造、寿命控制体制
n + 1 - Ak - 1
式中：A k = A k - 1 +
，是故障样本的平均顺序
n-i+2
号，下标k表示故障样本的顺序号，A k - 1即为前一个故
障样本的平均顺序号；i 表示所有样本的排列顺序
号，即故障时间和中止时间按大小一起排列的顺序
号。
(3) 概率分布拟合。
以样本工作时间为自变量，以式(3)中计算的秩
and a large amount of operation and repair data, the aero-engine life assessment method and technology
(standard, reliability, safety and performance degradation, et al.) were introduced to determine the aero-en⁃
且该方法操作简单，因此引入整机寿命控制的方法，
用于用户对外场发动机的寿命控制。整机到翻修寿
命(即某个大部件到寿)返厂，由承制厂或修理厂对
到寿大部件和 A 类件进行修理或更换[3]；使用到规定
总寿命，
发动机退役。
第 34 卷
不同的寿命评定方法，以下重点介绍整机总寿命评
定方法。
3.1 寿命评定总体思路和特点
型号发动机寿命研究提供参考。
2 国产机寿命控制管理体系
国产机以原型机寿命控制方法为基础，建立了
“整机寿命+大部件翻修寿命+A 类件安全循环寿命”
的寿命控制体系。该体系按照发动机整机、大部件、
关键零件三个层级，针对失效后危害性不同的零部
件，采用了不同的寿命控制和维修方法，精细、准确，
安全性、经济性好；结合国情增加“整机寿命”控制要
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有影响安全性的故障或隐患；计算平均故障间隔时
间等可靠性指标，分析各项指标随寿命的变化趋势，
第1期
董红联等：航空发动机寿命控制体系和寿命评定方法
评估继续使用安全性、可靠性是否可以接受。
(2) 统计不同寿命段发动机性能衰减情况，确
定其衰减程度是否可以接受。
(3) 对不同寿命段的修理、换件、试车情况进行
and repair work of one type of aero-engine, and also has certain reference value for the life research work of
other aero-engines.
Key words：aero-engine；life control system；
不一，引进、测仿型号原始设计技术资料缺乏，给发
动机寿命确定和控制管理带来很大困难[1-3]。
国内在发动机寿命控制方面开展了大量的研
究。如甘晓华[1]研究了常用发动机定寿方法及现役
收稿日期：2020-06-25
发动机定寿特点；王通北等[2]研究并提出了西方发动
机定寿考虑的主要因素及思路、关键件安全循环寿
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航空发动机寿命控制体系和寿命评定方法
摘
要：介绍了航空发动机“整机寿命+大部件翻修寿命+A 类件安全循环寿命”的寿命控制体系根据危害性分类分层
(盘轴类关键件)安全循环寿命”的寿命控制体系和
“领先使用分阶段综合评估”的寿命评定方法，解决
了该发动机的寿命控制问题。
本文结合国产机寿命研究及控制实践，剖析了
国产机寿命控制体系的核心思想和优点，阐述了“领
先使用分阶段综合评估”寿命评定方法的总体思路、
定寿标准以及技术途径。以期通过实践经验、技术
的总结，提升我国发动机寿命控制管理水平，对其他
素，
降低了用户管理的难度。具体如下：
(1) 盘、轴等关键零件(即 A 类件)疲劳破裂失效
可能会导致危害性大的非包容性安全事故，因此对
每个 A 类件，通过疲劳寿命试验和使用评估，准确确
定安全循环寿命，使其失效概率极片等零件，因其具有包容性设计特
点，一般不会产生影响安全的危险性破坏，轻微损伤
gine total life by early access and multistage inspection. This set of life control system and life assessment
method was precise, accurate, safe and economical. It has been effectively used in the life control research
匣和叶片类重要零件开展了大量的寿命、强度考核
等试验，这些试验工作是保证安全、确定发动机使用
寿命的基础。
•通过先锋批发动机(2～6 台)实际使用、分解
检查，暴露问题、积累经验，解决试验、试车无法完全
模拟实际发动机工况的问题。通过分阶段评估、逐
步放行控制领先使用风险。
•整个机群大量发动机长时间的使用实践和修
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(1) 寿命评定考虑的主要因素
发动机寿命对安全性、可靠性、性能及使用经济
性有很大影响。寿命太长，导致安全性、可靠性下降
和性能恶化，影响用户正常使用；寿命太短，提前报
废，会造成很大浪费。因此，确定发动机总寿命应全
面考虑安全性、可靠性、性能和经济性等因素[2]。
(2) 寿命评定的技术途径
国产机寿命长，长期试车成本高，且试车载荷谱
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进行寿命控制和修理的优点。结合某型发动机寿命研究，阐述了基于大量实际使用、修理数据，通过领先使用、分阶
段检查评估确定发动机总寿命的评定方法、标准以及可靠性、安全性、性能衰减等分析评估技术。这套寿命控制体
系、寿命评定方法，精细准确、安全经济，在该型发动机寿命控制和修理工作得到有效运用，且效果良好，对其他型号
为因变量，估计母体分布参数( β ，η，t 0)，确定威布尔
4 可靠性分析方法
分布的概率密度函数。
4.1 常用可靠性参数计算方法
常用的可靠性数据分析方法可分为非参数法和
[7]
(1) 非参数法(数学平均值法)
非参数法是不知母体的分布，直接用子样统计
and class A safety cycle life was introduced. The system had advantage of the hierarchical classification of
control life and repair based on hazard degrees. Meanwhile, combined with the aero-engine life research
命确定方法；徐可君等[3-5]分析了单元体发动机寿命
控制和管理的基本要素和方法等。
国内某型航空发动机为国外某型发动机(简称
原型机)的国产化发动机(简称国产机)。该原型机按
“单元体翻修寿命和关键件安全循环寿命”控制发动
机使用，没有给出发动机总寿命控制指标，与国内传
统的发动机寿命控制方法不同，给用户的发动机寿
DONG Hong-lian，YAN Jian-xin，JIANG Xue-jun
(AECC Xi’an Aero-Engine Co. Ltd，Xi’an 710021，China)
Abstract：The aero-engine life control system consisting of the whole engine life, large parts overhaul life
修复后可继续使用；另外，导致其故障的因素很多
(如疲劳、打伤等)，无法准确定寿。因此，对于机匣、
叶片等零件，采用大部件翻修寿命控制其使用和修
理。通过使用评估分别确定各大部件寿命，到寿返
厂对所装机匣、叶片等零件进行定时检查、视情维
修，
保证发动机使用的可靠性和修理的经济性。
(3) 由于国内传统上采用整机寿命控制方法，
统计，分析修理、维护成本及变化规律，确定继续修
理是否经济可行。
(4) 根据各阶段返厂检查、评估结果，综合考虑
安全性、可靠性、经济性、性能衰减等因素，结合 A 类
件等零、附件寿命和大部件寿命，确定发动机技术总
寿命。
43
寿命数据近似中位秩的计算公式为：
A - 0.3
F n (t k) = k
(3)
n + 0.4
发动机的寿命研究工作具有一定的参考价值。
关键词：航空发动机；寿命控制体系；
寿命评定方法；
安全性；
可靠性；
性能；
经济性
中图分类号：V263.5
文献标识码：A
文章编号：1672-2620 (2021) 01-0041-06
Aero-engine life control system and life assessment method
命管理和修理带来了困难，加之国产机的材料、工艺
作者简介：董红联(1973-)，男，陕西兴平人，
研究员，
主要从事航空发动机强度、寿命和可靠性研究。
42
燃气涡轮试验与研究
等与原型机的也不同，因此需要建立国产机的寿命
控制指标体系。国产机借鉴西方经验、结合国情，建
立了“整机寿命+大部件(即单元体)翻修寿命+A 类件
理维护，使问题得到充分暴露，也为发动机安全性、
经济性等评估提供了丰富、真实的数据支撑。
•形成了定寿的具体技术途径、方法和标准，可
操作性强。
3.2 评定基本方法
(1) 通过对返厂发动机的分解检查、评估，对外
场所有发动机使用故障情况的统计、分析，确定是否
3 国产机寿命评定方法
国产机整机、大部件、A 类件三类寿命均有各自
第 34 卷 第 1 期
燃气涡轮试验与研究
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分阶段综合评估”的方法评定[6]，即在零部件试验的
基础上，主要通过先锋批发动机分阶段领先使用、检
查评估、逐步放行，
给出发动机的使用寿命。
(3) 寿命评定方法的特点
•全面考虑安全性、可靠性、性能和经济性等因
素，以保证安全为底线，以达到可接受的可靠性和性
能衰减程度为目标，同时兼顾好的经济性。
•国产化研制及综合治理过程中，对盘、轴、机
难以准确确定，不一定能真正达到考核目的。同时，
其寿命控制分别由整机、大部件、A 类件三个主体承
担。根据其设计特点，已通过大量零部件试验、A 类
件安全循环寿命控制等措施，识别并控制了主要安
全风险。其余的可靠性问题，需通过使用逐步暴露；
修理的经济性问题，需结合后续修理工作进行评
估。基于以上特点，国产机整机寿命采取“领先使用
life assessment method；safety；
reliability；
performance；
affordability
1 引言
航空发动机的寿命与使用可靠性、安全性、性能
及经济性紧密相关且相互影响，发动机的寿命研究
是贯穿发动机产品全寿命周期的重要工作。在我
国，由于现役各型号发动机设计制造、寿命控制体制
n + 1 - Ak - 1
式中：A k = A k - 1 +
，是故障样本的平均顺序
n-i+2
号，下标k表示故障样本的顺序号，A k - 1即为前一个故
障样本的平均顺序号；i 表示所有样本的排列顺序
号，即故障时间和中止时间按大小一起排列的顺序
号。
(3) 概率分布拟合。
以样本工作时间为自变量，以式(3)中计算的秩
and a large amount of operation and repair data, the aero-engine life assessment method and technology
(standard, reliability, safety and performance degradation, et al.) were introduced to determine the aero-en⁃
且该方法操作简单，因此引入整机寿命控制的方法，
用于用户对外场发动机的寿命控制。整机到翻修寿
命(即某个大部件到寿)返厂，由承制厂或修理厂对
到寿大部件和 A 类件进行修理或更换[3]；使用到规定
总寿命，
发动机退役。
第 34 卷
不同的寿命评定方法，以下重点介绍整机总寿命评
定方法。
3.1 寿命评定总体思路和特点
型号发动机寿命研究提供参考。
2 国产机寿命控制管理体系
国产机以原型机寿命控制方法为基础，建立了
“整机寿命+大部件翻修寿命+A 类件安全循环寿命”
的寿命控制体系。该体系按照发动机整机、大部件、
关键零件三个层级，针对失效后危害性不同的零部
件，采用了不同的寿命控制和维修方法，精细、准确，
安全性、经济性好；结合国情增加“整机寿命”控制要