Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Reverse engineering modeling of jet turbine engine blade ring palisade geometry

Ułanowicz Leszek, Szczepaniak Paweł, Jastrzębski Grzegorz

Journal of KONBiN

|

2024

|

Vol. 54, iss. 4

135--182

EN

When designing small turbine jet engines for UAVs, the theory of geometric similarity of components made at different scales can be used. This allows determining how an engine component designed at a macro scale can be recreated at a micro scale. The idea of the process of modeling the palisade of turbine blade rings of a UAV jet engine together with its rotor and nozzle blades, based on reverse engineering, is presented. The methodology for reproducing the geometry of turbine blade rings together with their rotor and nozzle blades of a turbine jet engine is presented. The tools for removing the geometry of turbine blade rings and their rotor and nozzle blades are characterized. The model creation algorithm was built for the Siemens NX system. The effect of model construction is presented in the form of a 3D printout of turbine blade rings and their rotor and nozzle blades. Reverse engineering allows for reproducing turbine components of jet engines at a macro scale and modeling their geometry at a micro scale. The proposed reverse engineering process can be successfully used to reconstruct turbine components of jet engines with even very complex shapes. The digital model obtained as a result of scanning was used for geometry modeling, but it can be successfully used for other analyses, studies or calculations, including modeling physical phenomena.

PL

Przy projektowaniu małych turbinowych silników odrzutowych do BSP można posłużyć się teorią podobieństwa geometrycznego komponentów wykonanych w różnych skalach. Umożliwia to określenie, w jaki sposób komponent silnika zaprojektowany w skali makro można odtworzyć w skali mikro. W artykule przedstawiono ideę procesu modelowania palisady wieńców łopatkowych turbiny silnika odrzutowego do BSP wraz z jej łopatkami wirnikowymi i dyszowymi, w oparciu o inżynierię odwrotną. Zaprezentowano metodykę odtworzenia geometrii wieńców łopatkowych turbiny wraz z ich łopatkami wirnikowymi i dyszowymi turbinowego silnika odrzutowego. Scharakteryzowano narzędzia do zdejmowania geometrii wieńców łopatkowych turbiny oraz ich łopatek wirnikowych i dyszowych. Algorytm tworzenia modelu został zbudowany dla systemu Siemens NX. Przedstawiono efekt budowy modelu w postaci wydruku wieńców łopatkowych turbiny oraz ich łopatek wirnikowych i dyszowych w 3D. Inżynieria odwrotna pozwala na odtworzenie komponentów turbinowych silników odrzutowych w makroskali i modelowanie ich geometrii w skali mikro. Proponowany proces inżynierii odwrotnej może być z powodzeniem stosowany do rekonstrukcji komponentów turbinowych silników odrzutowych o nawet bardzo złożonych kształtach. Cyfrowy model uzyskany w wyniku skanowania został wykorzystany do modelowania geometrii, ale może być z powodzeniem stosowany do innych analiz, badań lub obliczeń, w tym do modelowania zjawisk fizycznych.

2

Analysis of Impact of Gust Angle and Velocity on the Position of Stagnation Point

Frant Michał, Kozakiewicz Adam, Kachel Stanisław

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2020

|

Vol. 14, no. 4

49--57

EN

This paper presents the selected issues regarding the design of a complex object of a turbine jet engine inlet duct model for the purposes of numerical analysis related to the phenomenon of inlet vortex formation. The authors described the process of discretisation in the matter in question and presented certain guidelines for preparing and conducting discretisation of the computational area. The authors presented an exemplary test findings analysis to verify the accuracy of the object’s shape, computation grid as well as the selection of the boundary conditions and solution algorithm. The main part of the paper regards the analysis of changes in the location of the vortex (point of stagnation) based on an examination of the impact related to the changes in the velocity and inlet and gust angles. The authors sought to determine the areas and regularity of points of stagnation.

3

Impact of work of turbine adaptive engines for the natural environment

Ćwik D., Kowalski M., Steżycki P.

Journal of KONES

|

2018

|

Vol. 25, No. 4

509--516

EN

The article describes the problem of the operation of turbine jet, adaptive engine work on the natural environment. In particular, the analysis of noise generated by turbine jet engines has been made. It points out possible directions of noise decrease with particular emphasis upon structural changes within the engines, the task of which is to reduce the noise mission. The example of the modernization is based upon the “bypass” type of one-flow turbine jet engine. The essay contains theoretical basis of calculation of the noise emission level and the results, which graphically indicate a relative level of noise of this type of engine depending upon the amount of discharged air and the diameter of the discharge nozzle and the radius, upon the basis of which the noise level is determined. This work also includes a comparison of the relative noise level of this type of engine with regard to one-flow turbine engine equipped with the function of air discharge to the environment and with regard to two-flow turbine jet engine equipped with air stream flow mixing device. The use of low-emission combustion chambers in the "bypass" turbine engine was indicated. This allowed addressing the problem of emissions of toxic exhaust components by this type of aircraft engines. At the same time, the dependence of this emission related to the mass of fuel used on the engine's thrust range was indicated. The article was concluded with a short summary.

4

Parametry określające wejście lotniczego silnika turbinowego w niestateczną pracę sprężarki

Kozakiewicz A., Kowalski M.

Prace Instytutu Lotnictwa

|

2016

|

Nr 3 (244)

373--384

PL

W artykule przedstawiono przyczyny generowania nierównomiernego pola parametrów na wejściu do sprężarki lotniczego silnika turbinowego i ich wpływ na kinematykę strumienia powietrza przy obniżającej się wytrzymałości zmęczeniowej łopatki sprężarkowej. Dokonano analizy przebiegu zmian momentu obrotowego wirnika jako funkcji czasu. Przedstawiono przebiegi podstawowych parametrów pracy silnika turbinowego podczas wchodzenia w zakres niestatecznej pracy. Określono istotną rolę w tej ocenie zmian pierwszej pochodnej momentu obrotowego w relacji do zmian przyspieszeń wirnika, która może być istotnym sygnałem o możliwości wystąpienia pompażu w sprężarce. Parametr ten może być sygnałem dla układu sterowania do eliminowania tego szkodliwego zjawiska. Przedstawiono także dynamikę silnika wspartą badaniem podczas pompażu poprzez opracowanie portretów fazowych podstawowych parametrów jego pracy. Artykuł zawiera analizę dynamiki zmian temperatury spalin.

EN

This paper presents reasons for generating non uniform area of parameters on the entry to the compressor of the turbine engine and their influence on the air stream kinematics at the decreasing fatigue strength of the compressor blade. Analysis of the course of the torque rotor changes as the function of time was presented. Courses of basic parameters of the turbine engine work during the ingress into the range of unstable work were presented. The crucial role in this estimation of changes of the first differential of the torque in relation to changes in acceleration of the rotor which can be a significant signal of the possibility of surge occurrence in the compressor were defined. This parameter can be a signal for the control system to eliminate this bad phenomenon. The dynamics of the engine supported with the research during surge through the study of parameters'phase portraits of its work were also presented. The article contains analysis of the dynamics of changes in temperature of combustion gas.

5

Estymacja punktu pracy sprężarki i jego parametrów w oparciu o charakterystyki sprężarek

Kozakiewicz A.

Prace Instytutu Lotnictwa

|

2016

|

Nr 3 (244)

363--372

PL

W artykule przedstawiono problematykę związaną z estymacją punktu pracy sprężarki w oparciu ojej charakterystykę. Analizowano problematykę związaną z pracą poszczególnych stopni zespołu ze względu zmiany kąta natarcia strumienia w wyniku zmian prędkości obrotowych. Przedstawiono wyniki analizy numerycznej opływu stopnia sprężarki. Zanalizowano zmianę położenia linii pracy silnika w wyniku wyboru kąta natarcia na zakresie obliczeniowym. Zaprezentowano problematykę ze zmianą warunków pracy poszczególnych stopni sprężarki.

EN

This paper presents problems concerning the estimation of the point works of the compressor and its parameters based on its characteristics. Problems connected with the work of individual compressor stages regarding the change of the angle of attack stream as a result of changes in rotating velocities were analysed Results of the numerical analysis of the stage compressor's round flow were demonstrated. The- dislocation of the work line of the engine as a result of the choice of the angle of attack on the computational range were presented. Problems with modifying work conditions for individual compressor stages were presented.

6

Numerical analysis of the intake vortex formation in the case of a double fuselage shielded inlet

Kozakiewicz A., Frant M.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2014

|

Vol. 52 nr 3

757--766

EN

The paper raises a very important problem, concerning the work of turbine-jet engines, that is the intake vortex. A phenomenon which is relevant to all engines of this type. The article demonstrates literature data determining the influence of the airflow direction and zone on the possibility of vortex formation, taking into consideration the influence of basic geometrical data. The outcomes of calculations related to the formation of the inlet vortex for a given fuselage shielded inlet constructional system are shown. The studies are concerned with determination of the influence of angles and the gust speed value on forming of the vortex in this kind of intake.

7

On the need to maintain homogenous temperature field within the working agent at the intake of a jet engine turbine

Pawlak W. I., Błachnio J.

Journal of KONES

|

2014

|

Vol. 21, No. 1

205--213

EN

The paper presents results from numerical experiments with use of the computer model of the SO-3 engine designed for simulations. The model has been purposefully modified to take account of the assumed nonhomogeneity of the temperature field within the working agent at the turbine intake. It turned out that such nonhomogeneity substantially affects dynamic and static properties of the engine are considered as an object of control since it leads to a lag of the acceleration time and to increasing in fuel consumption. The summarized simulation results demonstrate that the foregoing properties of a jet engine are subject to considerable deterioration in pace with gradual increase of the assumed non-homogeneity of the temperature field, The simulations made it possible to find out that variations of the temperature field non-homogeneity within the working agent at the turbine intake lead to huge fluctuation of the turbine rpm for the idle run, which enables a new look to the role of the so-called idle run valve and importance of that component within the supply and control system of the SO-3 engine.

8

Method of regulation condition assessment of turbine jet engine in flight basing on signals recorded during ground tests

Golak K.

Journal of KONES

|

2012

|

Vol. 19, No. 3

125-134

EN

During exploitation process operation quality differences may be observed between each particular machine and occurring in exploitation of one machine. These differences result from deviations of realized service process. Turbine jet engine regulation process was realized during ground tests. However, due to varying reactions of engines to external distortions, such as rocket launching, air swirl from another plane etc. as well as lack of possibility of simulation of in-flight conditions on ground (e.g. by partial choking of air intake), a situation may occur in which engine properly regulated on ground may not present sufficient efficiency in flight. Hence, the necessity to assess turbine jet engine regulation condition in flight basing on its ground tests. Research realized on computer models presenting engine operation both in flight and during ground tests indicated that real possibility of engine in flight regulation condition assessment based on its ground tests does exist. As was also noticed, with known input signal “w” and output signal “yW” recorded during engine ground tests as well as input “e” and output “u” signals from regulator during given test spectral powers and cross spectral powers of signals Swyw, Sww, See, Seu may be calculated and thus HW transfer function describing engine operation during ground test and GR transfer function describing regulator operation during given test and hence obtain transfer function HZ describing engine in flight. This grants possibility of regulation condition assessment of turbine jet engine in flight using signals recorded during ground tests.

9

Problem stabilności termicznej współczesnych paliw do turbinowych silników lotniczych – badania wstępne

Dzięgielewski W., Gawron B.

Journal of KONBiN

|

2012

|

No. 1 (21)

121--130

PL

Tematem opracowania jest problematyka związaną ze stabilnością termiczną paliw do turbinowych silników lotniczych. W pracy przedstawiono istotne znaczenie tego parametru w aspekcie prawidłowego przebiegu procesu spalania w silniku odrzutowym. Zaprezentowane zostało krytyczne uwagi do standardowej metodyki badawczej oznaczania stabilności termicznej oraz jej modyfikacja na potrzeby realizacji pracy badawczej, polegająca na wielokrotnym przepuszczeniu paliwa przez układ badawczy, przez co uzyskano znacznie większą selektywność wyników. Przedstawiono rezultaty badań własnych, dotyczące wpływu technologii produkcji paliwa oraz wprowadzanych do niego dodatków na zmianę stabilności termicznej.

EN

The theme of this paper is the issue related to the thermal stability of aviation fuel to turbine jet engine. This paper presents the importance of this parameter in terms of the proper conduct of the combustion process in a jet engine. In paper were presented critical remarks of the standard test method of determining the thermal stability and its modification for the needs of realization of the research work, relying on multiple pass of fuel through the test system, which resulted in a greater selectivity results. In article presented the results of own research, on the effects of technology fuel production and additives put into fuel on change the thermal stability.

10

Premises of Parametrical Assessment of Turbojet Engine in Flight Regulation Condition During Ground Test

Lindstedt P., Golak K.

Acta Mechanica et Automatica

|

2012

|

Vol. 6, no. 1

44-48

EN

The article presents the theoretical bases of method, engine technical condition is described by one (in other methods four are used) comprehensive model (binding engine input signals p2 and mp and engine output - n and p4 signals) with unique feature, that engine operation quality during ground tests will provide neccessary data on its performance in flight. The changes occurring in turbojet engine during its exploitation will be measure by comparision of standard model with parameters obtained from experiment (ground test).

11

Podstawy teoretyczne niestacjonarnych zakresów pracy lotniczych silników turbinowych

Kozakiewicz A.

Mechanik

|

2011

|

R. 84, nr 7(CD)

421-432

PL

W artykule zaprezentowano problematykę związaną ze zmianą parametrów pracy turbinowego silnika odrzutowego podczas rozruchu. Wyznaczono charakterystykę obrotową oraz prędkościowo-wysokościową silnika typu DTSO. Przeanalizowano równania współpracy sprężarki w połączeniu z turbiną w zakresie przepływowym i równań ruchu zespołu wirnikowego oraz model trójwymiarowy zespołu wirnikowego. Przedstawiono problematykę zmian prędkości obrotowych wirników układu dwuwirnikowego. Zaprezentowano charakterystykę zmian wydatku powietrza i sprężu sprężarki osiowej w silniku na zakresie ustalonym. Przeanalizowano proces wchodzenia zespołu sprężarki w zakresy pracy niestatecznej.

EN

This paper presents analysis the change of parameters of the works the gas engine during the starting. Also, there is calculated of the jet engine rotated characteristic and speed-altitude characteristic. Equations of mating between the compressor and the turbine engine within the flow range have been analysed as well as equations of movement for the rotor unit and its 3D model. The paper represents the problem of rotary speed changes in the two-rotor system. The paper studies the characteristics changes specific to air consumption and compression ratio in the engine at the steady range. The process of compressor ingress into unsteady ranges work has been analysed.

12

Ocena emisji związków szkodliwych spalin silnika odrzutowego F100-PW-229 podczas próby na stanowisku hamownianym

Merkisz J., Markowski J., Pielecha J., Smuktonowicz S.

Logistyka

|

2011

|

nr 6

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań emisji związków szkodliwych spalin silnika F100-PW-229 będącego źródłem napędu samolotu F-16, przeprowadzonych w warunkach testu stacjonarnego na stanowisku hamownianym. W artykule przedstawiono wyniki badań i ich analizę, pozwalającą na dokonanie oceny możliwości wykorzystania tego typu testów stacjonarnych do oceny emisji związków toksycznych spalin z turbinowych silników odrzutowych.

EN

The paper presents results of a research on exhaust gas emissions from F100-PW-229 jet engine, selected to power F-16, conducted under stationary engine test on the test bench. The paper presents an analysis of the conducted measurements helping to assess whether these stationary tests are applicable for evaluating emission of toxic compounds from turbine jet engines.

13

Analiza porównawcza hydromechanicznego i elektronicznego układu zasilania i automatycznej regulacji turbinowego silnika odrzutowego

Sarnowski W., Ostrowski O., Królik M.

Zeszyty Naukowe / Wyższa Szkoła Oficerska Sił Powietrznych

|

2008

|

Nr 2

117--123

14

The effect of convergent-nozzle volume on transient processes in a turbojet engine.

Pawlak W. I.

Archive of Mechanical Engineering

|

2006

|

Vol. LIII, nr 4

373-396

PL

W naukowych publikacjach na temat matematycznego modelowania silników turbinowych (traktowanych jako obiekty sterowania i automatycznej regulacji), często mówi się o wpływie procesów akumulacji masy i entalpii czynnika roboczego na dynamikę ich procesów przejściowych. W niniejszej pracy przedstawiono porównanie wyników symulacji przeprowadzonej na dwóch wariantach modelu turbinowego silnika odrzutowego typu SO-3. W pierwszym wariancie uwzględniono dynamikę procesów akumulacji masy i energii czynnika roboczego w objętości komory spalania oraz w objętości dyszy zbieżnej. W drugim, uproszczonym wariancie modelu, zaniedbano dynamikę akumulacji masy i energii czynnika roboczego, zakładając, że w obrazie procesów przejściowych dominuje dynamika akumulacji energii kinetycznej przez masę wirnika. W celu przeprowadzenia eksperymentów symulacyjnych obie wersje modelu silnika łączono ze specjalnym blokiem symulacyjnym, imitującym działanie układu zasilania i sterowania. Wykonano dwie serie eksperymentów. W pierwszej obserwowano przebiegi procesów przejściowych wywołane szybkim przestawianiem dźwigni sterowania z pozycji biegu jałowego do pozycji pełnego ciągu - i z powrotem. W drugiej serii obserwowano procesy wywołane tylko zmianami pola powierzchni przekroju krytycznego dyszy. Na drugim wariancie modelu zbadano wpływ coraz większych, hipotetycznych objętości dyszy, na przebiegi procesów przejściowych. Stwierdzono, że w przypadku silnika SO-3 mała objętość dyszy ma niewielki wpływ na przebieg procesów przejściowych, zatem uproszczona metodyka jego modelowania jest uzasadniona.

EN

The effect of processes of accumulating mass and enthalpy of the working medium on the dynamics of transient processes thereof is often discussed in scientific publications on the mathematical modelling of turbine engines (treated as systems that undergo control and automatic adjustment). The paper is intended to make a comparison between findings gained from simulation carried out with two alternative models of an aircraft turbine engine (of the SO-3 type). The first model takes account of the dynamics of the processes of accumulating mass and energy of the working medium within the combustion-chamber volume and that of the convergent nozzle. The second, simplified model, neglects the dynamics of the processes of accumulating mass and energy of the working medium, since it has been assumed that it is the dynamics of the kinetic-energy accumulation in the rotor mass that predominates in various representations of transient processes. To conduct simulation-based experiments, each of the alternative models of an engine was connected to a special simulation unit, which simulated operation of fuel supply and control systems. Two rounds of experiments were carried out. The first one was intended to facilitate observations of transient processes effected with quick shifting of a control lever from the idle position to that of full thrust, and back. In the second round were observed processes resulting from changes in the critical jet area. The second, alternative model was used to investigate the effect of ever-greater hypothetical volumes of the nozzle on how the transient processes proceeded. It has been found that in the case of the SO-3 engine, low nozzle capacity remains of only slight effect on how the transient processes proceed. Hence, simplified modelling methodology is fully justified.

15

A non-linear observer in the warning system indicated faulty modes of operation of a turbine jet engine.

Pawlak W. I.

Archive of Mechanical Engineering

|

2005

|

Vol. LII, nr 2

117-133

EN

The present-day methods of supervising the operational use of jet engines are based, among other things, on computerised procedures of monitoring and recording various failure modes including the surge. The dangerous mode of operation of a turbojet engine occures quite commonly while operating it. In some cases, it could result even in the engine destruction. What has been presented in this study is the way of applying a non-linear observer of a one-spool single-flow turbojet to generate a computer algorithm to detect the surging. An exemplary application of such an algorithm to monitor the surging the occurs in the K-15 engine has also been shown.

PL

Współczesne metodyki nadzorowania procesu eksploatacji silników odrzutowych bazują, między innymi, na skomputeryzowanych procedurach monitorowania i ewidencjonowania różnych stanów awaryjnych, w tym również zjawiska pompażu. Jest ono pospolicie spotykanym w eksploatacji, niebezpiecznym stanem pracy turbinowego silnika odrzutowego. W niektórych przypadkach prowadzi nawet do jego zniszczenia. W referacie przedstawiono sposób wykorzystania nieliniowego obserwatora jednowirnikowego jednoprzepływowego turbinowego silnika obrotowego do budowy komputerowego algorytmu detekcji pompażu. Pokazano przykład praktycznego zastosowania opisanego algorytmu do sygnalizowania zjawiska pompażu silnika K-15.

16

Projekt koncepcyjny ekspertowego systemu kontrolno-diagnostycznego turbinowego silnika odrzutowego

Borowczyk H., Chmurkowski M., Derlatka M.

Zeszyty Naukowe Politechniki Białostockiej. Budowa i Eksploatacja Maszyn

|

2004

|

Z. 12

19-32

PL

W artykule przedstawiono projekt koncepcyjny ekspertowego systemu kontrolno-diagnostycznego opracowany w ramach magisterskiej pracy dyplomowej na Politechnice Białostockiej. Diagnozowanym obiektem jest turbinowy silnik odrzutowy typu 89, zdekomponowany na instalacje i układy. Rozważania przeprowadzono na przykładzie układu sterowania zwiększaniem prędkości obrotowej wirnika silnika. Źródłem danych są przebiegi czasowe sygnałów diagnostycznych zarejestrowane na oscylogramach podczas badań przeprowadzonych w Instytucie Technicznym Wojsk Lotniczych. Podczas realizacji projektu wykorzystano oprogramowanie Matlab do przygotowania danych i identyfikacji modeli dynamicznych oraz PC Shell - szkieletowy system ekspertowy polskiej firmy AITECH.

EN

A conceptive project of the expert diagnostic system (elaborated within the confines of the master's M.A thesis at the Białystok University of Technology) was restated in the article. Turbine jet engine of the type 89 divided into systems is a diagnosed object. Discussion was carried out on the example of the acceleration control system. Course of diagnostic signals registered in Air Force Institute of Technology is a source of data. Matlab software was utilized for the data preparation and identification of dynamic models. The project was realised on skeleton expert system PC Shell basis (of the Polish AITECH company).

17

Gromadzenie, przetwarzanie i zobrazowanie informacji o zużyciu turbinowego silnika odrzutowego w eksploatacji

Pawlak W. I.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

1998

|

z. 51[168], t.1

361-368

PL

Przedstawiono wyniki doświadczeń uzyskanych podczas realizacji badawczej wersji systemu monitorująco-diagnostycznego do turbinowego silnika odrzutowego typu K-15. W ciągu ostatnich 4 lat dwa egzemplarze tego silnika, wyposażone najpierw w rejestrator typu Schlumberger a następnie ATM - QAR, były przedmiotem intensywwnej eksploatacji na samolocie I-22 IRYDA. Podczas całego tego okresu prowadzono ciągłą rejestrację oraz przetwarzanie obszernego zestawu parametrów diagnostycznych obu silników. Uzyskane doświadczenia mogą być przydatne do opracowania i wdrożenia eksploatacyjnej wersji systemu.

EN

Experiments results, obtained during realisation of reserch version of turbine jet engine (K-15 type) monitoring and diagnostic system, are presented in this paper. During last 4 years two copies of this engine, equiped in registrar Schlumberger first and ATM - QAR lately, we re subject of intensive R&D efforts with I-22 IRYDA plane. In all that time, current registration and transformation of a broad set of diagnostic parameters were carried out. The experience gained during this way will be useful for designing and implementing operational version of the system.