部件性能不确定性对民用涡扇发动机性能影响仿真

赵运生

摘 要：文章讨论了造成航空发动机部件性能产生不确定性的原因，利用蒙特卡罗模拟法，建立了部件性能不确定性影响的分析流程。以某大涵道比民用涡扇发动机为例，利用统计分析方法，定量得到了部件性能不确定性对发动机推力和耗油率的影响。计算结果表明，蒙特卡洛方法用于大涵道比民用涡扇发动机的部件性能不确定性分析具有可行性，其精度随着模拟次数的增加而提高。按照3σ准则，部件性能不确定性可使发动机巡航状态下的推力降低1.56%，并造成耗油率增加0.80%。在所统计的50000台发动机样本中，因推力过小或耗油率过大导致的不合格台数为24台。

关键词：不确定性分析；蒙特卡洛；数值仿真

中图分类号：V231.3 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）21-0013-03

在航空发动机研制、批生产和翻修过程中，受生产制造、工艺以及装配等客观因素的限制，各部件的实际性能水平具有不确定性，与理论设计值之间会存在一定的偏差[1]。部件性能的不确定性会影响发动机的整机匹配特性，造成发动机推力和耗油率的波动。这种影响将在发動机的全寿命周期内存在，在极端情况下，将使发动机达不到使用者所要求的性能指标，从而造成发动机的报废或提前退役。

针对部件性能的不确定性，唐海龙等人[2]在可靠性概率设计方法的基础上，把概率设计方法运用到航空发动机总体性能研究中，建立了基于概率设计方法的航空发动机性能模型，量化了各部件性能水平的不确定性对发动机总体性能的影响。……