● 摘要
大型军用运输机作为航空运载工具带来了新的军事文明,改变了现代战争的模式,提高了战斗部队的快速反应能力,保障了军队从空中实施机动作战的能力。随着飞机服役时间的增加,机载机电产品会出现不同程度的耗损特征,恶劣环境使大量机载设备发生明显的性能劣化,各种退化性故障呈现较快发展的趋势,如老化范围增大、磨损程度加剧、腐蚀部位增多、疲劳裂纹扩大等。机载机电产品作为大型军用运输机上的关键设备,其日益复杂的功能和结构使它不可避免要发生退化性故障,退化性故障对飞机的可靠性、使用寿命和战备出勤率造成了严重危害。现代飞机高可靠和长寿命特点使传统可靠性方法对其评估、设计、试验成了根本性的难题,传统可靠性理论与实际工程应用存在不相适用的问题,而退化行为研究作为一种新兴起的分析方法,结合机载机电产品退化过程中含有的大量可靠性与寿命信息,为高可靠、长寿命机载机电产品研制提供了新的途径。因此,为满足我国自行设计大型军用运输机的需要,弄清楚退化行为对机载机电产品可靠性及寿命的影响,以及完善、拓展现有可靠性工程的基本理论,就必须开展机载机电产品退化行为建模技术的深入研究。本文首先对国内外退化行为建模技术的发展历程和研究现状进行了调研,详细报告了退化性故障及其故障行为的已有研究成果,对与退化性故障行为有关的文献资料作了综述,全面调查了国内外退化建模研究的发展动态与趋势,分析总结了当前退化行为建模研究中存在的若干问题,得出了进行机载机电产品退化行为建模技术研究的必要性和紧迫性,并给出了论文研究的背景、范围、结构安排和主要内容,指出对机载机电产品退化行为进行建模是可行的和有意义的。论文分析了机载机电产品退化行为的基本概念。在阐述故障、退化、行为、可靠性和寿命等名词术语的基础上,确定了产品性能退化、退化性故障、故障行为之间的相互联系与区别。通过剖析退化性故障行为的构成、特性、要素和本质属性,指出了退化行为的产生因素、作用要素、层次结构等特性,进而给出了机载机电产品退化行为基本概念的科学表述,明确了机载机电产品退化行为概念的内涵和外延。论文提出了机载机电产品退化行为建模研究的体系框架。通过采用系统工程方法对产品退化性故障行为进行的分析,确定了机载机电产品退化行为与各主要退化性故障的关系,指出退化行为建模是退化性故障行为的内因和外因综合对时间的再现,明确了退化行为建模研究应从退化行为的概念、故障机理和退化行为模型等方面进行探讨,从而提出了机载机电产品退化行为建模的分层研究理论,指出了机载机电产品退化行为建模的研究方向,奠定了机载机电产品退化行为建模研究的体系框架。论文研究了机载机电产品退化行为的故障机理。针对机载机电产品的老化、腐蚀、磨损和疲劳等主要退化性故障,从分析这些主要退化性故障的产生机制入手,探讨了主要退化性故障对机载机电产品退化行为的作用;从分析机载机电产品各主要退化性故障的特点出发,研究了主要退化性故障行为的发生过程和发展规律,给出了机载机电产品退化性故障行为的机理规律,得到了反映机载机电产品退化行为的故障机理。论文给出了机载机电产品主要退化性故障行为的描述模型。按照机载机电产品退化行为建模的分层研究理论,对产品的主要退化性故障进行了故障模式影响分析、故障树或事件树分析,建立了机载机电产品的老化行为描述模型、磨损行为描述模型、腐蚀行为描述模型和疲劳行为描述模型,深化了产品的退化行为研究和建模理论,实现了对机载机电产品退化行为建模的分类分步研究。论文建立了机载机电产品退化行为的定性和定量模型,初步形成了机载机电产品的退化行为模型库。在明确机载机电产品退化行为内涵与外延的基础上,经过对产品退化行为模型作用因素的进一步分析,确定了多重退化机理共同作用下故障行为的特征、要素和属性,建立了机载机电产品退化行为的图形描述模型、基本概念模型、普适模型、一般模型、故障树模型、故障率模型、参数模型、预期模型、预测模型、功能模型和模糊综合模型,从而初步构建了机载机电产品退化行为模型库。论文应用工程实例验证了所提出的各种退化行为模型,并总结概括了机载机电产品退化行为建模的技术路线。采用工程实例演算了相关的机载机电产品退化行为模型,验证了这些退化行为模型的正确性和适用性,给出了机载机电产品退化行为建模的技术路线和方法,进而完成了产品退化行为建模技术的前期研究,得到了机载机电产品退化行为产生、发展及变化过程的完整描述。最后,论文总结了全文的研究内容,并对下一步的研究工作进行了展望。
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