● 摘要
航空发动机安全性是航空发动机适航性的重要组成部分，已成为现代军、民用航空发动机的必要开发手段。本文分析了现代航空发动机安全性技术面临的核心问题，提出了“四强”（强整体、强耦合、强瞬变、强非线性）趋势下航空发动机安全性技术的必备新特征包括：经验分析与模型分析相结合、局部内因分析与全局外因分析相结合、解耦分析与耦合分析相结合、稳态分析与瞬态分析相结合、确定性分析与概率分析相结合。而相关研究在国内尚属空白。本文的研究重点是航空发动机整机容差风险的模型分析方法及其应用，其核心内容包括：方法框架、数据基础和工具基础。主要创新工作如下：
方法框架方面：本文从“经验分析与模型分析相结合”的系统安全新视角，建立了整机容差风险的模型分析方法框架，并探索了其工程应用。该框架突出了模型在航空发动机风险分析中的作用，有效减少了系统安全性设计与评估活动对经验分析的依赖。
数据基础方面：本文以失效内因判据为数据基础，结合主流系统安全性分析方法，提出了“局部内因分析与全局外因分析相结合”的分析流程和方法，分析了整机容差环境下寿命限制件的局部失效风险。结果表明：寿命限制件局部失效风险对全局容差环境非常敏感，只有综合考虑局部内因和全局外因才能捕捉航空发动机的失效规律。
工具基础方面：本文建立了“解耦分析与耦合分析相结合”、“稳态分析与瞬态分析相结合”、“确定性分析与概率分析相结合”的航空发动机一体化模型，用标准部件接口、标准连接件和创新性的求解方式实现了高效的整机建模，编制了一体化模型的计算机程序。一体化模型与传统方法的对比分析表明：一体化模型在多系统耦合分析、过渡过程峰值载荷捕捉和载荷概率特征获取方面有显著优势。
在航空发动机整机容差风险的模型分析方法要素齐备的前提下，本文开展了分别排气涡扇发动机整机容差风险的模型分析研究。该项研究以典型的寿命限制件失效模式为研究对象，使用一体化模型分析并获得了加速过渡过程中寿命限制件确定性的和有概率特征的瞬态工作边界，基于两类工作边界分析了两类整机容差风险，研究了整机容差风险的偏差敏感性，进行了一体化模型与传统方法的对比分析。
面向工程应用需求，本文发展了容差环境下的航空发动机系统安全性设计与验证流程，确定了容差环境下的主要系统安全性设计与验证活动是容差指标的分解确认与综合验证，必备方法基础是整机容差风险的模型分析方法。随后，通过要素分析，讨论了整机容差风险的模型分析方法的工程应用。
综上，本文面向航空发动机“四强”趋势，借鉴国外先进航空发动机安全性技术发展经验，围绕现代航空发动机安全性技术的必备新特征，从经验分析与模型分析相结合的系统安全新视角，建立了解耦分析与耦合分析相结合、稳态分析与瞬态分析相结合、确定性分析与概率分析相结合的一体化模型，发展了局部内因分析与全局外因分析相结合的航空发动机整机容差风险分析新方法，并探索了该方法的工程应用，此研究在国内尚属空白。