航空发动机关键件是指原发失效能够引起发动机危害性影响的部件，其失效会引起灾难性的飞行事故。为了确保航空发动机运行安全，需要探索航空发动机安全性指标在关键件全寿命周期内的发展规律，主动将适航规章的安全性要求贯彻到发动机设计与研制过程中，使人员遭受伤害或财产遭受损失的风险降低并维持在可接受的水平。本书聚焦于军民用航空发动机关键件安全风险评估理论与方法，内容涵盖航空发动机关键件失效模式与失效机理、安全性指标分析、寿命预测方法、设计与运营阶段风险评估方法、关键件安全性影响因素分析，以及关键件数据库设计等，可用于各类军民用航空发动机关键件全寿命周期的安全风险评估与监控，提高航空发动机运行的可靠性与安全性
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前言
第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 航空发动机关键件适航发展现状 1
1.2.1 FAA关键件适航技术研究 1
1.2.2 EASA关键件适航技术研究 5
1.2.3 CAA关键件适航技术研究 6
1.2.4 CAAC关键件适航技术研究 7
1.3 航空发动机关键件定义与判定 8
1.3.1 航空发动机关键件定义 8
1.3.2 航空发动机关键件异同 11
1.4 航空发动机关键件判定流程与准则 13
1.4.1 民用航空发动机关键件判定流程与准则 13
1.4.2 军用航空发动机关键件判定流程与准则 20
1.4.3 典型军民用航空发动机关键件 22
1.4.4 航空发动机关键件判定应用案例 33
1.5 小结 41
第2章 航空发动机关键件典型失效模式和影响因素分析 43
2.1 引言 43
2.2 民用航空发动机关键件典型故障案例分析 43
2.2.1 涡轮盘低循环疲劳失效分析 43
2.2.2 转子叶片高循环疲劳失效分析 47
2.2.3 低压涡轮导向叶片热疲劳失效分析 50
2.2.4 航空发动机第八级压气机盘及叶片失效分析 56
2.2.5 图-154M飞机航空发动机非包容性爆裂事故分析 58
2.2.6 波音707飞机燃油总管故障分析 62
2.2.7 WJ5A航空发动机一级涡轮叶片断裂事件分析 66
2.2.8 ALF502R-5航空发动机空中停车事件分析 68
2.2.9 某型航空发动机非包容爆裂事件原因分析 70
2.3 军用航空发动机关键件典型故障案例分析 77
2.3.1 军用航空发动机典型故障 77
2.3.2 军用航空发动机典型故障的原因 85
2.4 航空发动机关键件典型失效模式和机理分析 85
2.4.1 高循环疲劳 86
2.4.2 低循环疲劳 86
2.4.3 高温蠕变 87
2.4.4 热疲劳 87
2.5 小结 87
第3章 航空发动机关键件安全性指标分析 89
3.1 引言 89
3.2 航空发动机关键件安全性指标 89
3.3 军用航空发动机关键件安全性指标分析 90
3.3.1 军用航空发动机关键件安全性一级指标 90
3.3.2 军用航空发动机关键件安全性二级指标 95
3.4 民用航空发动机关键件安全性指标分析 98
3.4.1 民用航空发动机关键件安全性一级指标 98
3.4.2 民用航空发动机关键件安全性二级指标 101
3.5 小结 106
第4章 航空发动机关键件安全寿命预测方法 107
4.1 引言 107
4.2 航空发动机关键件寿命预测与验证要求 108
4.3 航空发动机结构疲劳寿命预测方法 112
4.3.1 基于名义应力的疲劳寿命预测方法 112
4.3.2 基于局部应力-应变的疲劳寿命预测方法 113
4.3.3 基于场强法的疲劳寿命预测法 113
4.4 航空发动机压气机轮盘寿命预测案例分析 118
4.4.1 基于应力场强的寿命分析 120
4.4.2 名义应力法寿命分析 120
4.4.3 寿命结果对比分析 122
4.5 小结 122
第5章 航空发动机关键件设计阶段风险评估方法 123
5.1 引言 123
5.2 基于损伤容限的关键件概率风险评估模型 123
5.3 基于剩余强度的关键件概率风险评估模型参数分布 131
5.4 基于损伤容限的关键件结构风险评估流程 132
5.5 航空发动机关键件结构损伤检测方法 133
5.5.1 关键件结构损伤检测方法 133
5.5.2 关键件结构裂纹检查概率分布 134
5.6 基于损伤容限的典型关键件风险评估案例 135
5.6.1 涡轮盘概率损伤容限风险影响因素 135
5.6.2 涡轮盘概率损伤容限风险评估流程 136
5.6.3 案例分析 139
5.7 小结 145
第6章 航空发动机关键件运营阶段风险评估方法 146
6.1 引言 146
6.2 基于统计分析的航空发动机关键件风险评估方法 146
6.2.1 基于统计分析的关键件风险评估流程 146
6.2.2 基于统计分析的关键件风险评估模型 149
6.2.3 案例分析 157
6.3 基于故障后果的航空发动机关键件风险评估方法 160
6.3.1 基于故障后果的关键件风险评估流程 160
6.3.2 基于故障后果的关键件风险评估模型 162
6.3.3 案例分析 167
6.4 小结 174
第7章 材料、制造工艺和试验对航空发动机关键件安全性的影响 175
7.1 引言 175
7.2 缺陷和工艺对航空发动机安全性的影响 175
7.3 航空发动机材料设计与验证的安全性要求 177
7.4 航空发动机制造工艺的安全性要求 181
7.4.1 航空发动机制造工艺适航要求 181
7.4.2 航空发动机制造工艺适航符合性分析 184
7.5 缺陷数据分布特点与缺陷数据累积方法 190
7.5.1 缺陷数据分布的特点 190
7.5.2 典型缺陷类型 191
7.5.3 国外缺陷数据分布的累积方法 191
7.5.4 国内缺陷数据分布的累积方法 196
7.5.5 适航要求的满足与等效 201
7.5.6 数据累积方法的局限性与误差分析 202
7.6 航空发动机关键件制造工艺的安全性要求 203
7.6.1 关键件制造工艺分级方法 204
7.6.2 关键件含缺陷锻造过程仿真分析 205
7.6.3 锻造参数与缺陷尺寸代理关系的确定 206
7.6.4 关键件锻造参数分级 209
7.7 航空发动机关键件试验的安全性要求 211
7.7.1 航空发动机关键件适航相关试验项目与类别 211
7.7.2 航空发动机关键件适航符合性试验验证方法 212
7.8 小结 213
第8章 航空发动机关键件安全性评估与验证数据需求分析 215
8.1 引言 215
8.2 航空发动机性能参数 215
8.2.1 涡桨航空发动机性能参数 216
8.2.2 涡扇航空发动机性能参数 219
8.2.3 涡轴航空发动机性能参数 223
8.3 航空发动机关键件故障数据 226
8.3.1 航空发动机故障范围 226
8.3.2 航空发动机关键件功能失效状态数据 227
8.3.3 航空发动机关键件安全性设计标准和指标数据 228
8.4 航空发动机关键件故障采集数据 229
8.4.1 FMECA数据 229
8.4.2 设计寿命数据 231
8.4.3 运行监测数据 232
8.4.4 基础故障数据 234
8.5 航空发动机关键件设计制造数据 238
8.5.1 结构设计数据 239
8.5.2 材料特性数据 241
8.5.3 材料失效数据 243
8.5.4 可靠性和耐久性数据 245
8.5.5 概率风险评估数据 246
8.5.6 寿命评估数据 252
8.6 航空发动机事故/故障数据的收集与分析流程 255
8.6.1 事故/故障数据收集 257
8.6.2 事件判定 271
8.6.3 事件筛选 272
8.6.4 不安全事件确定和风险评估 273
8.6.5 纠正措施的制定和实施 276
8.7 小结 277
第9章 航空发动机关键件安全性评估与验证数据库架构设计 278
9.1 引言 278
9.2 数据库总体架构 278
9.3 数据库模式结构 279
9.3.1 C/S 模式分析 280
9.3.2 B/S 模式分析 280
9.3.3 航空发动机关键件数据库结构 281
9.4 数据库表 281
9.4.1 系统管理表 282
9.4.2 文件管理表 283
9.5 数据的输入输出 293
9.5.1 系统管理输入/输出模块 293
9.5.2 文件输入/输出模块 294
9.6 数据树分类 303
9.6.1 文件树 303
9.6.2 ATA章节表 303
9.6.3 航空公司数据树 305
9.7 数据库业务流程设计 305
9.7.1 航空发动机数据库用户定位 305
9.7.2 系统总体业务流程分析 305
9.7.3 系统前台业务流程分析 307
9.7.4 系统后台业务流程分析 307
9.8 业务数据流 309
9.9 数据库功能模块设计 311
9.9.1 航空发动机安全性数据库功能总体设计 312
9.9.2 航空发动机安全性数据库功能模块接口关系 314
9.9.3 航空发动机安全性数据库功能模块初步设计 315
9.10 航空发动机安全性数据库各模块与业务流程关系 332
9.11 数据库应用实例 335
9.11.1 管理员数据库应用实例 335
9.11.2 普通用户数据库应用实例 335
9.12 小结 343
参考文献 345
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