基于失效物理的航空燃油齿轮泵滑动轴承全工况寿命预测与敏感度量化

周德卿1，张文博2，郭超2，刘显为3，符江锋3，4（1西北工业大学 国家卓越工程师学院；2．中国航空发动机研究院；3.西北工业大学 能源与动力学院；4．四川天府新区西工大先进动力研究院）

摘要：航空燃油齿轮泵滑动轴承副的磨损失效是导致齿轮泵故障的主导因素，传统的滑动轴承寿命预测方法依赖大量试验数据，存在成本高昂、试验条件苛刻的局限性。提出了一种融合润滑磨损机理模型与主动学习的全载荷失效寿命评估方法，考虑了温度、弹性形变、粗糙表面影响，与加工和服役中的不确定性，构建了滑动轴承润滑磨损仿真模型，以表征轴承润滑特性与动态磨损行为；采用结合主动学习方法优化累积概率函数的学习预测过程，以显著降低样本需求，实现全载荷工况下失效概率与寿命分布的高效评估；通过矩独立敏感度分析给出了各不确定性因素对寿命的影响机制。研究表明：随着磨损深度的增加，磨损深度与轴承润滑特性显著关联，可以作为衡量滑动轴承性能退化程度的失效判据。主动学习方法所获取的轴承寿命分布显示，滑动轴承的失效主要发生在工作约687. 88 h 和859. 60 h 处，且其总寿命不会超过900 h。此外，分析敏感度发现轴承间隙随机公差的敏感度为0. 998 201，间隙随机公差对轴承寿命的影响大于泵出口随机压力脉动。所提供的机理模型可用于燃油齿轮泵寿命预测与结构优化，能为航空燃油齿轮泵长寿命与高可靠性设计提供理论支持与工程指导。

关键词：航空燃油齿轮泵；磨损机理；主动学习；寿命预测；矩独立敏感度