本发明涉及航空发动机载荷谱编制，具体是基于飞行任务段分析的航空发动机整机综合任务剖面编制方法。
背景技术：
1、航空发动机载荷谱是发动机结构寿命研究的载荷依据，航空发动机载荷谱综合任务剖面的编制是通过统计获得航空发动机的任务循环，其本质是由子样推断母体的过程，其关键在于子样和母体的分布应相同。航空发动机载荷谱综合任务剖面编制可为航空发动机寿命设计和试验提供载荷依据。目前载荷谱的编制研究普遍是以典型飞行任务剖面为研究对象，通过典型飞行任务剖面和任务混频统计推断获得航空发动机的任务循环，由于实测的各个飞行任务剖面载荷特征复杂且包含大量的随机载荷，且各任务的实际空中动作有很大的随机性，所以合并典型飞行任务剖面时不可能十分严格，因此以飞行任务剖面为研究对象造成了编谱子样数量少、编谱精度不高等问题。相比于飞行任务剖面，任务段作为航空发动机载荷谱的最小基本单元能够更具体地反映航空发动机在执行不同任务时的载荷特征。以任务段为航空发动机载荷谱编制研究的对象可以有效扩充编谱的子样数量，丰富子样信息，精确表征子样的载荷特征，减小编谱误差。因此，研究基于任务段分析的航空发动机载荷谱综合任务剖面编制方法具有重要的意义。目前应用于航空发动机载荷谱编制的方法主要有：
2、文献“发动机航线类综合载荷谱研究[j].推进技术，2000”根据疲劳和蠕变以及热冲击损伤一致的原则，综合某发动机5种航线类飞行任务和地面功能检查试车任务，推导得到航线类综合任务谱，并根据发动机的高度-速度特性和飞行高度与速度计算出该发动机的航线类转速谱。
3、文献“发动机机动飞行类综合载荷谱研究[j].推进技术，2002”按照疲劳、蠕变以及热冲击损伤等效的原则，将各机动飞行任务的同类任务段和同类载荷循环乘以任务混频后进行加权平均推导了某发动机机动飞行类综合载荷谱，并根据发动机的高度-速度特性计算出发动机的工作参数谱。
4、文献“涡轴发动机综合飞行载荷剖面研究[j].机械强度,2006”根据飞行载荷总谱和使用环境归纳出三类发动机综合飞行剖面，并根据疲劳、蠕变、热冲击损伤以及高周振动环境等效的原则，编制了某涡轴发动机综合飞行剖面。并且杨兴宇还主持某型发动机延寿载荷谱编制工作，研究了机群平均载荷谱，随后开展了单机载荷谱的研究，统计获得了基于固定混频的载荷分布特性和基于变任务混频的载荷累积分布特性。
5、文献“航空发动机载荷谱聚类分析方法与编制研究[d].南京：南京航空航天大学，2018”选取了三代机的各类剖面所对应的典型飞行任务剖面，将典型飞行任务剖面按照任务混频、起飞降落段均值处理的方式组成了综合任务谱，并通过计数法验证了综合任务谱编制的精确度。
6、专利申请cn108717474a“一种与使用相关的航空发动机综合任务谱编制方法”将机动载荷划分为五大类典型任务段，以典型任务段为编谱单元编制了机动载荷综合任务谱，并且发展了一种基于雨流法的多参数载荷谱相关系数计算方法，编制了气动载荷综合任务谱。
7、上述航空发动机载荷谱编制方法均以典型飞行任务剖面为研究对象，典型飞行任务剖面并不能精确地表征所有剖面的载荷特征，且忽略了对实测数据中大量随机载荷的统计，编谱精度有待提高。
8、文献“基于任务段的航空发动机载荷谱编制研究[d].南京：南京航空航天大学，2021”选取代表飞行动作的转速任务段，统计各任务段的出现频次和持续时间，根据任务段的频次编制了航线类、机动类综合任务谱。但是该研究中任务段的划分结果比较粗糙，研究只统计了任务段的出现频次和持续时间而并未给出任务段混频的计算结果，且综合任务谱的编制过程中没有统计各任务段的载荷特性，因此该编制过程不完整、编制结果不够准确。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本发明提出了一种基于飞行任务段分析的航空发动机整机综合任务剖面编制方法，以改变目前以飞行任务剖面为单位，根据任务混频编制航空发动机载荷谱时存在的子样少、抽样不均、编谱误差大的现状，为航空发动机整机以及零部件的强度分析、寿命评定研究提供了基础。
2、为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：
3、本发明是基于飞行任务段分析的航空发动机整机综合任务剖面编制方法，包括如下操作：
4、步骤1，采集航空发动机实测谱的多个飞行任务剖面数据；
5、步骤2，对各个飞行任务剖面分别进行地面工作段、起飞爬升段、降落下滑段和中间机动段的划分；
6、步骤3，对各个飞行任务剖面的中间机动段进行飞行任务段的划分，并根据包括飞行高度、速度和角度的变化对飞行任务段的划分结果进行细分，得到中间各机动飞行任务段；
7、步骤4，统计包括地面工作段、起飞爬升段、降落下滑段和中间各机动飞行任务段的各类典型飞行任务段的划分结果，计算获得任务段混频；
8、步骤5，分别统计包括地面工作段、起飞爬升段、降落下滑段和中间各机动飞行任务段的各类典型飞行任务段的载荷参数循环矩阵；
9、步骤6，分别统计包括地面工作段、起飞爬升段、降落下滑段和中间各机动飞行任务段的各类典型飞行任务段的载荷参数分配矩阵；
10、步骤7，利用任务段混频、载荷参数循环矩阵和载荷参数分配矩阵进行基于飞行任务段分析的航空发动机整机综合任务剖面的编制；
11、步骤8，将步骤7得到的编制结果与常规的基于典型任务剖面及任务混频的航空发动机综合任务剖面编制的结果以及航空发动机实测谱的统计结果进行对比，验证步骤7得到的编制结果的准确性。
12、本发明的进一步改进在于：步骤2具体操作包括：
13、步骤2.1，根据航空发动机实测谱中的高度谱划分出各飞行任务剖面的地面工作段，定义高度变化的时间点为地面滑行段和空中飞行段的分离点；
14、步骤2.2，联合航空发动机实测谱中的高度谱和马赫数谱划分出各飞行任务剖面的起飞爬升段和降落下滑段，定义马赫数第一次达到极大值并由极大值开始下降的时间点与高度第一次达到极大值并由极大值开始下降的时间点中取值小的时间点为起飞爬升段和中间机动段的分离点，马赫数由一个固定值开始下降且过程中无上升的时间点与高度由一个固定值开始下降且过程中无上升的时间点中取值大的时间点为降落下滑段和中间机动段的分离点；
15、步骤2.3，提取出各飞行任务剖面的中间机动段。
16、本发明的进一步改进在于：步骤4的具体操作包括：统计包括地面工作段、起飞爬升段、降落下滑段和得到中间各机动飞行任务段的持续时间ti、出现的频次si，并进行计算得到以下信息：
17、飞机、发动机的总飞行时长t：
18、
19、飞机飞行的总架次s：
20、
21、发动机在设定时期内的任务段混频为：
22、
23、且第i类任务段在设定时间内的任务段混频为：
24、
25、本发明的进一步改进在于：步骤5中载荷参数循环矩阵的统计操作具体包括：峰谷值提取、无效幅值去除、循环统计计数。
26、本发明的进一步改进在于：步骤8具体操作包括：
27、步骤8.1，基于航空发动机实测谱的多个飞行任务剖面数据进行聚类统计，根据聚类结果，统计获得各类典型任务段的载荷参数矩阵，载荷参数矩阵包括载荷参数循环矩阵和载荷参数分配矩阵，并计算任务混频，再将各类典型任务段的载荷参数矩阵分别与任务混频相乘，获得常规的基于典型任务剖面及任务混频的航空发动机综合任务剖面编制的结果；
28、步骤8.2，将步骤7编制的基于飞行任务段分析的航空发动机整机综合任务剖面与常规的基于典型任务剖面及任务混频的航空发动机整机综合任务剖面编制的结果以及航空发动机实测谱的统计结果进行对比。
29、本发明的有益效果是：1、本发明基于飞行动作划分飞行任务段并根据飞行特征对飞行任务段细分，采用飞行任务段作为编谱单元，不仅具有与实际操作相关的意义且具有独立的载荷特征；
30、2、本发明将任务段作为编制的子样，有效扩充编制的子样数量，并实现各子样载荷特征的精确统计，编制方法合理有效，编谱结果准确度高；
31、3、本发明的方法具有较强的通用性，能够适用于各型和各代航空发动机载荷谱的编制工作，具有广泛的工程应用价值。
1.基于飞行任务段分析的航空发动机整机综合任务剖面编制方法，其特征在于：包括如下操作：
2.根据权利要求1所述的基于飞行任务段分析的航空发动机整机综合任务剖面编制方法，其特征在于：所述步骤2具体操作包括：
3.根据权利要求1所述的基于飞行任务段分析的航空发动机整机综合任务剖面编制方法，其特征在于：所述步骤4的具体操作包括：统计包括地面工作段、起飞爬升段、降落下滑段和中间各机动飞行任务段的持续时间ti、出现的频次si，并进行计算得到以下信息：
4.根据权利要求1所述的基于飞行任务段分析的航空发动机整机综合任务剖面编制方法，其特征在于：所述步骤5中载荷参数循环矩阵的统计操作具体包括：峰谷值提取、无效幅值去除、循环统计计数。
5.根据权利要求1所述的基于飞行任务段分析的航空发动机整机综合任务剖面编制方法，其特征在于：所述步骤8具体操作包括：
