毕业设计(论文)中期报告

毕业设计（论文）中期报告题目：基于MATLAB的航空发动机可靠性分析

院（系）机电工程学院

专业机械设计制造及其自动化

班级100220

姓名陈洪江

学号101002101

导师丁锋

2014年4月23日

一、设计（论文）进展状况

1.在开题报告后，学习了MATLAB软件在绘制三角函数图像、求解线性方程组中的实例应用。通过学习《航空发动机机构分析》开始熟悉航空发动机的结构，了解航空发动机典型故障产生的原因。

2.搜集了有关航空发动机可靠性分析的大量文献，从中获取了宝贵的轴承可靠性寿命数据，为使用MATLAB软件分析轴承可靠性奠定了基础，也参考前人的可靠性分析方法确定了总体的设计方案。

3.由浅入深地开始学习《航空发动机可靠性工程》，掌握了故障模式影响分析（FMEA）的实施步骤与故障树（FTA）的构建过程。

关于某直升飞机涡轮轴发动机的FMEA实施步骤如下：

(1)收集信息。为了进行FMEA工作，广泛地收集分析航空发动机上具有代表性故

障的资料，如发动机的设计图纸，轴承失效的可靠性数据。

(2)实施FMEA程序。

①定义系统。某航空发动机包括启动系统、滑油系统、燃油调节系统、燃气发

生器、测试系统等部分组成。由自由涡轮输出轴马力带动直升机的旋叶旋转，产生升力。本例的分析对象为燃气发生器的涡轮部件。

②构造功能框图和可靠性框图。

图1.某涡轮轴发动机功能框图

图2.某涡轮轴发动机层次图

图3.某涡轮轴发动机燃气涡轮部件功能框图

图4.某涡轮轴发动机可靠性框图

③填写FMEA信息表

(3)危害性分析

①用危害性矩阵图估计法进行定性分析。

a.确定严酷度等级：将燃气涡轮部件的每一故障模式，按照严酷度分类标准进

行分类并填入FMEA表中。

b.确定故障模式发生的概率：按照国军标中规定的故障模式发生的概率等级，

判断燃气涡轮部件的每一故障模式发生的概率并填入FMEA表中。

c.确定危害性矩阵图。

②定量分析。

a.求系统危害性指数s CR 的基本公式：在特定严酷等级下，系统中某一零部件 的哪些故障模式中的某一模式所具有的危害性量值为ij CR ，系统某零部件i 的 第j 个故障模式的危害性指数t K K CR i E A ij ij ij •••••=λβα。

b.以“风险”大小计算危害性指数s CR 。当各种故障模式引起系统故障的概率 和损失大小已知时，系统的危害性指数∑==n

i i i s C P CR 1 ()n i ,,3,2,1 =

(4)确定燃气涡轮部件的关键件和重要件

经过FMEA 的分析，可以确定燃气涡轮部件的关键件和重要件清单。涡轮部件 共由27个零组件组成，其中重要关键件有11件，关键件有7键，本文主要分 析高速滚动轴承的可靠性。

(5)确定高危害性故障模式

经过FMEA 分析后，确定了48个高危害性的故障模式，其中转子零件组件有26个高危害性模式，对具有高危害性的零组件采取预防措施，可降低其故障率。

(6)编写分析报告

3.建立轴承失效故障树

通过FTA，我们可以加深对系统的认识，把系统最不希望出现的故障状态作为分析目标，进而得知导致这一故障状态的原因，找出相应的排故和防止故障发生的有效措施。如果知道了各个底事件的的故障概率，也就能够定量地计算出顶事件的故障概率。

二、存在问题及解决措施

1.对航空发动机结构与工作原理的理解仍不够透彻，从现有的航空发动机三维模型图很难导出二维图。由于发动机较为复杂，自己搜集不到详细的设计图纸，即使能从三维图形中导出二维图纸，修改图纸也变得非常困难。在画A0图纸之前，需更加深入地学习发动机结构，搜集一些典型航空发动机（如，涡喷，涡轴，涡扇等）的设计图纸，只有熟悉它的每个零部件才能画出A0装配图纸。

2.由于查阅的数理统计书籍较少，对一些分布函数（如，威布尔分布，指数分布，正太分布等）的学习较为肤浅，还停留在表面层次，从而在分析轴承可靠性数据时，无法下手选择相关的分析工具。因此在分析轴承可靠性数据符合哪种统计分布类型之前，要吃透一些典型的可靠性统计方法（如，最小二乘法，蒙特卡洛法，图估法）和可靠性模型。

3.还未开始学习MATLAB软件在数据统计分析中的应用。根据现有的轴承可靠性寿命数据，通过分析它符合哪种统计分布，今后在网上有针对性地学习MATLAB软件在统计分布应用中的相应算法，同时积极听讲一些老师的关于