一种基于块谱下严重损伤的严重飞行谱编制方法

本发明涉及严重谱编制，更具体的说是涉及一种基于块谱下严重损伤的严重飞行谱编制方法。

背景技术：

1、飞行载荷谱是指飞机在飞行任务段中机体经受的载荷时间历程编制的谱，通过专门的测试改装和飞行试验实测编制飞机的实测飞行载荷谱，用于确定和验证飞机的设计使用寿命，是飞机结构疲劳定延寿的前提。

2、即使是按相同的使用要求使用的飞机，机群内不同飞机的载荷-时间历程具有明显的差异，对应着载荷谱的分散性，而耐久性分析和试验必须在确定(唯一)的载荷谱下进行。从而如何选取和编制合理的载荷谱成为了结构耐久性分析和评定的关键，为此提出了“严重谱”，严重谱有着能够暴露飞机本身的失效特征和减少试验时间的优点，因此严重谱在当今实测谱的编制中的应用也越来越多。

3、关于严重谱的具体编制方法，当前国外仅有较为模糊的以过载超越数曲线为基础的谱编制方法，且严重程度未知和具体编制方法未知；而国内大部分是基于损伤分布进行编谱，如文献“基于飞行科目统计分析的严重谱编制方法”以及“基于载荷损伤分散的严重谱选取方法初探”，

4、上述方法在进行编谱时，均未考虑飞行载荷分散性以及飞行载荷的特点，不仅试验耗费时间长，而且无法准确地感应机群的载荷历程。

5、基于此，为克服上述缺陷，本发明在保证安全性和经济性的情况下，提出一种基于块谱下严重损伤的严重飞行谱编制方法。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种基于块谱下严重损伤的严重飞行谱编制方法，通过分析考虑飞行载荷分散性以及飞行载荷的特点，获取块谱过载累积超越数曲线，并依据该曲线确定机群严重损伤，从而进行飞行谱的编制。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种基于块谱下严重损伤的严重飞行谱编制方法，包括：

4、s1、明确飞机任务剖面，对载荷数据进行处理，拟合得到各任务段的过载累积超越数曲线族；

5、s2、随机抽取各任务段的过载累积超越数曲线，累加后得到块谱下的过载累积超越数曲线族；

6、s3、根据所述块谱下的过载累积超越数曲线族，得到载荷谱损伤族，根据所述载荷谱损伤族确定严重损伤；

7、s4、根据所述严重损伤，反推块谱各任务段下的严重总过载累积超越数曲线的各级过载对应超越数的可靠度，根据所述可靠度，选取各级过载下对应的累积超越数，拟合得到各任务段的严重过载累积超越数曲线。

8、其中，s1中，所述任务段包括进场、爬升、飞行、下滑和离场；

9、所述进场和离场的载荷为机动载荷，

10、所述爬升和下滑的载荷为突风载荷，

11、所述飞行中的载荷为机动载荷和突风载荷。

12、优选的，s2中，按如下公式对数据进行标准化，

13、△ny0＝△nyi*gi/g0

14、式中，△ny0为按标准任务段规定修正后的过载值；△nyi为实测过载值，gi为的飞机真实质量，g0为当前任务剖面、当前任务段下的标准飞机质量；

15、进一步，按照预设分离条件对标准化处理后的实测载荷数据中的机动载荷和突风载荷进行分离；所述预设分离条件为：

16、a)过载变化小于预设值且持续时间超过2s的情况为机动载荷，否则为突风载荷；

17、b)带有舵面偏角绝对值等于或大于4°的过载为突风载荷，否则为机动载荷；

18、c)对于进场、离场、爬升和下滑任务段，不进行飞行和突风的分离。

19、优选的，实测各任务段的载荷数据后，分离载荷数据中的突风载荷历程数据和机动载荷历程数据，并对峰谷值进行计数；包括：

20、对突风过载时间历程数据的峰值和谷值进行计数：将各任务段0g过载状态作为基准，当两个峰值之间的谷值或两个谷值之间的峰值不超过该任务段基准的上偏差或下偏差时，只记录其中的最大峰值或最大谷值，否则，记录两个峰值或谷值；

21、对机动过载时间历程数据的峰值和谷值进行计数：

22、1)选取由最大峰、谷值处起止的典型段，按载荷谱顺序输入各峰、谷值，直至数据完毕；

23、2)读入下一峰、谷值，若数据完毕，则停止读入；

24、3)若峰、谷值的数据点数量少于3，则返回步骤2)；若数据点数量大于等于3，则由最后读入的3个峰、谷值，计算变程x和y；三个数据点中，第一点与第二点之差的绝对值为y；第二点与第三点之差的绝对值为x；

25、4)比较x和y的大小，若x<y，则返回步骤2)，若x≥y，则执行步骤5)；

26、5)将变程y记作一个循环，删除与y相应的峰、谷值，返回步骤2)。

27、s1中拟合曲线的过程包括：

28、将突风过载历程数据中的峰值计数和谷值计数的平均值，作为突风过载下的正向过载累积超越数；将机动过载历程数据中的峰值计数和谷值计数分别作为机动过载下的正向过载累积超越数和负向过载累积超越数；

29、根据每个任务段过载累积超越数数据对(δny，ny)i进行拟合，得到每个任务段的过载累积超越数曲线；拟合方程为：

30、δny＝a*lgn+b

31、其中，a、b为拟合方程系数；n为数据对(δny,ny)i。

32、优选的，s2中，按任务段顺序随机抽取各任务段的过载累积超越数曲线，其中，得到块谱下的过载累积超越数曲线的步骤包括：

33、s21、将各级过载的累积超越数按如下公式进行累加：

34、

35、式中，nj,k为第j种任务剖面下过载累积超越数曲线下第k级过载下的累积超越数；ni,k为第j种任务剖面下第i个任务段下过载累积超越数曲线下第k级过载下的累积超越数；n为该剖面下过载累积超越数曲线的数量；

36、s22、得到块谱下的总过载累积超越数曲线下第k级过载下累积超越数为：

37、

38、式中，m为任务剖面总数，aj为块谱下第j种任务剖面次数；

39、s23、根据块谱下的过载载荷与对应的过载累积超越数，拟合得到块谱下的过载累积超越数曲线族。

40、优选的，s3中，得到总载荷谱损伤族的过程为：

41、s31、对所述块谱下的过载累积超越数曲线族进行离散，得到过载超越数数据对(δn，n)i，

42、s32、根据所述过载超越数数据对，按如下公式计算块谱总载荷谱损伤族，

43、

44、式中，δneq为当量的脉动循环幅值，t为损伤指数，即r＝0下材料/结构疲劳s-n曲线的斜率；deq为单次循环损伤，ni表示循环次数，nmax表示该循环的峰值，nmax表示该循环的谷值，l表示块谱下循环总次数。

45、优选的，所述严重损伤的计算公式为：

46、

47、式中，μ是当量损伤的对数均值，σ是当量损伤的对数标准差，u90表示标准正态分布90％对应的分位数。

48、8、优选的，根据如下公式反推块谱下各任务段下的严重总过载累积超越数曲线的各级过载对应超越数的可靠度，以满足该可靠度下对应的过载累积超越数曲线的损伤等于所述严重损伤。

49、

50、式中dri,j为第j个任务剖面下第i个任务段的超越数可靠度为r的过载累积超越数曲线对应的损伤。aj为第j个任务剖面在块谱中出现的次数。

51、

52、式中，nr和δnyi分别表示第i级过载下超越数可靠度为r的超越数和过载值，l表示块谱下循环总次数，t为损伤指数。

53、经由上述的技术方案可知，本发明公开提供了一种基于块谱下严重损伤的严重飞行谱编制方法，与现有技术相比，本发明在编谱过程中，首选获得基于任务段的严重飞行过载累积超越数曲线，并充分考虑飞行载荷分散性以及飞行载荷的特点，确定块谱总载荷损伤族，以进一步确实机群严重损伤，最终编制严重飞行过载谱。

54、本发明中编制方法可以更好的反映机群的载荷历程，并有效减少疲劳试验的时间，在定寿时使用的分散系数只需考虑结构的分散系数，同时，按本发明方法编制的飞行谱的总体损伤能够满足严重谱条件，切合了严重谱的定义。