一种基于随机抽样方法的严重突风过载谱编制方法

本发明属于严重突风谱编制，特别是一种基于随机抽样方法重突风过载谱编制方法。

背景技术：

1、飞行载荷谱是指飞机在飞行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。突风载荷是指飞机在飞行中遇到不稳定气流时作用于飞机的气动力，突风载荷在飞行载荷中损伤占比较高，编制飞机实测突风谱对于军/民机的延寿具有重要意义。航空业积累了大量的测量数据，形成了基于突风速度超越数曲线的突风谱编制方法，包括欧洲的‘twist’法和波音的‘5×5’谱法。然而，这些方法一般只用于编制突风的平均强度谱，无法反映突风的分散程度。

2、即使是按相同的使用要求使用的飞机，机群内不同飞机的突风载荷-时间历程也会具有明显的差异，对应着载荷谱的分散性，而分析和试验必须在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分析和评定的关键，为此提出了“严重谱”的概念，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、目前，关于平均谱的概念、编制方法和平均谱下的寿命分析方法相对已经比较成熟，但是关于严重谱的研究尚有若干关键技术尚待解决。关于具体的编谱方法，国外没有公开的相关研究资料，目前国内对于飞机严重突风谱编制方法主要有：文献“基于载荷损伤分散的严重谱选取方法初探”，提出了在指定的机群寿命可靠度要求下，载荷谱严重程度pl与载荷损伤和结构分散性有关。针对目前的飞机载荷损伤分布参数，pl略高于90％。但是该文献并没有考虑到飞机的安全性和经济性。

4、因此，有必要提出一种在保证安全性和经济性的情况下，充分考虑突风分散程度的飞机严重突风实测谱编制方法。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本发明提供一种至少解决上述部分技术问题的一种基于随机抽样方法重突风过载谱编制方法，通过该方法可以减少疲劳试验的时间，并且定寿时使用的分散系数只需考虑结构的分散系数，且编制的突风谱具有代表性，能够反映飞机真实遇到的载荷情况。

2、本发明实施例提供了一种基于随机抽样方法的严重突风过载谱编制方法，包括如下步骤：

3、s1、根据飞机任务剖面参数将飞机任务剖面划分为多个任务段，并获取每个任务段对应的突风过载峰谷值数据；

4、s2、根据每个所述任务段的突风过载峰谷值数据，计算每个所述任务段在飞机起落过程中的载荷谱总损伤，并基于此获取单位块谱下的严重损伤；

5、s3、采用随机抽样法抽取各任务段的载荷时间历程并按任务段顺序进行排序编制单位块谱下的严重突风过载谱，若所述严重突风过载谱对应的损伤接近所述单位块谱下的严重损伤，则将所述严重突风过载谱作为对应任务段最终的严重突风过载谱。

6、进一步地，在所述步骤s1中，所述获取每个任务段对应的突风过载峰谷值数据，具体包括：

7、获取每个任务段对应的实测载荷数据；

8、从所述实测载荷数据中获取突风载荷数据；

9、对所述突风载荷数据进行峰谷值采集，获取该任务段对应的突风过载峰谷值数据。

10、进一步地，所述s2具体包括：

11、s21、根据每个所述任务段的突风过载峰谷值数据，通过限制跨均峰值计数法获得突风过载对时间序列；

12、s22、采用奥丁变换与线性累积损伤方法对所述突风过载对时间序列进行循环计算，并采用随机抽样法得到单位块谱下的载荷谱总损伤deq；

13、s23、采用概率坐标回归方法对所述载荷谱总损伤deq进行多种分布特性检验，比较所述多种分布特性检验所对应的相关系数，综合所述多种分布特性检验所对应的分布函数图，选择相关系数最大的分布函数作为最优分布，并根据所述最优分布明确每个所述载荷谱总损伤deq的分布特性；

14、s24、根据所述载荷谱总损伤deq的分布特性，将覆盖率为90％的损伤作为对应单位块谱下的严重损伤。

15、进一步地，所述s22中，所述循环计算中的单次计算公式表示为：

16、

17、式中，m为损伤指数，即r＝0下材料/结构疲劳s-n曲线的斜率；deq表示单次实测起落下载荷谱总损伤；δneq为当量的脉动循环幅值；nmax为载荷循环峰值；δn为载荷循环幅值；deq为单个循环的损伤。

18、进一步地，所述s23中，所述多种分布特性检验，包括：正态分布特性检验、对数正态分布特性检验和weibull分布特性检验。

19、进一步地，所述s3具体包括；

20、s31、随机抽取各实测起落的任一所述任务段，按照任务段顺序组成任务剖面谱，并重复n次，构成的以n次起落为基本周期的单位块谱下的严重突风过载谱；

21、s32、采用奥丁变换与线性累积损伤方法计算所述严重突风过载谱对应的损伤；

22、s33、将所述严重突风过载谱对应的损伤与所述s4中对应单位块谱下的严重损伤进行对比，若二者相接近，则将所述严重突风过载谱作为对应任务段最终的严重突风过载谱；并对该严重突风过载谱的峰谷值乘以一个无量纲系数f，以使得严重突风过载谱对应的损伤等于所述s4中对应单位块谱下的严重损伤；

23、若所述严重突风过载谱对应的损伤不接近所述严重损伤，则重新执行步骤s31。

24、与现有技术相比，本发明记载的一种基于随机抽样方法重突风过载谱编制方法，具有如下有益效果：本发明在获取单位块谱下的严重损伤后，通过随机抽样法获得单位块谱下的严重突风过载谱，可以减少疲劳试验的时间，并且定寿时使用的分散系数只需考虑结构的分散系数；此外本发明编制的突风谱具有代表性，能够反映飞机真实遇到的载荷情况。

25、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

26、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种基于随机抽样方法的严重突风过载谱编制方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的一种基于随机抽样方法的严重突风过载谱编制方法，其特征在于，在所述步骤s1中，所述获取每个任务段对应的突风过载峰谷值数据，具体包括：

3.如权利要求1所述的一种基于随机抽样方法的严重突风过载谱编制方法，其特征在于，所述s2具体包括：

4.如权利要求3所述的一种基于随机抽样方法的严重突风过载谱编制方法，其特征在于，所述s22中，所述循环计算中的单次计算公式表示为：

5.如权利要求3所述的一种基于随机抽样方法的严重突风过载谱编制方法，其特征在于，所述s23中，所述多种分布特性检验，包括：正态分布特性检验、对数正态分布特性检验和weibull分布特性检验。

6.如权利要求1所述的一种基于随机抽样方法的严重突风过载谱编制方法，其特征在于，所述s3具体包括；

技术总结
本发明公开了一种基于随机抽样方法的严重突风过载谱编制方法，包括：获取每个飞机任务段对应的突风过载峰谷值数据；根据每个任务段的突风过载峰谷值数据，计算每个任务段在飞机起落过程中的载荷谱总损伤，并基于此获取单位块谱下的严重损伤；采用随机抽样法抽取各任务段的载荷时间历程并按任务段顺序进行排序编制单位块谱下的严重突风过载谱，若严重突风过载谱对应的损伤接近单位块谱下的严重损伤，则将严重突风过载谱作为对应任务段最终的严重突风过载谱；通过该方法可以减少疲劳试验的时间，并且定寿时使用的分散系数只需考虑结构的分散系数，且编制的突风谱具有代表性，能够反映飞机真实遇到的载荷情况。

技术研发人员：贺小帆,卫昆钰,李博文,李晨迪
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17