Evaluation of direct current electric power systems of the aircraft based on characteristics of a transient state

• Autorzy: Tokarski Tomasz Henryk

Identyfikatory

DOI

10.29354/diag/100439

Warianty tytułu

Ocena systemów elektroenergetycznych prądu stałego statku powietrznego na podstawie charakterystyk stanu nieustalonego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This publication describes the aim and essence of testing transient states of direct current electric power systems in relation to normative characteristics of a transient state. The above diagnostic tests of the given direct current nodes of the aircraft enable to quickly and efficiently determine the capability of its electric power systems to the selfregulation of direct current voltage. Many years of research of aircraft conducted in the Air Force Institute of Technology (ITWL) confirm that the ageing of power network elements impacts the deterioration of the parameters of voltage of transient state. On the basis of the results of on-ground tests of the Su-22 aircraft engine, the obtained model parameters of transient states were presented in subsequent years of its operation, which confirms the abovementioned statement. There were also presented the selected results of tests performed during the follow-up overhaul of Su-22 aircraft with exceeded permissible normative thresholds of the change of voltage amplitude values by the step increase of load (decaying impulses). The determined reasons for detected malfunctions were the incorrect operation of the aircraft electrical system, the inefficiency of voltage regulators RN-180M and the defectiveness of direct current generators GS-12T 3s. In the case of GS-12T 3s, the malfunction was due to the incorrect adjustment of the brushes’ angle in relation to the magnetically neutral zone of the commutating generator of a direct current, the above-mentioned generators were adjusted. Verification on the measurement stand and in real conditions (during engine test of Su-22) of transient state parameters of a direct current generators GS-12T 3s after the regulation, confirmed the airworthiness of the examined generators. It proves the efficiency and usefulness of the applied method in the operation process of aircraft. The described issues are essential in view of guaranteeing the airworthiness in aircraft operation and ensuring flight safety.

PL

W publikacji przedstawiono cel oraz istotę badania stanów przejściowych systemów elektroenergetycznych prądu stałego w odniesieniu do normatywnych charakterystyk stanu nieustalonego. Powyższe badania diagnostyczne poszczególnych węzłów prądu stałego statku powietrznego pozwalają na szybkie i skuteczne określenie zdolności ich układów zasilania elektrycznego do samoregulacji napięcia prądu stałego. Wieloletnie badania statków powietrznych wykonywane w Instytucie Technicznym Wojsk Lotniczych (ITWL) potwierdzają, że starzenie elementów sieci elektroenergetycznej wpływa na pogorszenie parametrów napięcia stanu nieustalonego. Na przykładzie wyników z prób naziemnych silnika wybranego samolotu Su-22 przedstawiono uzyskane przykładowe parametry stanów przejściowych w kolejnych latach jego eksploatacji, które potwierdzają powyższe stwierdzenie. Przedstawiono również wybrane wyniki badań realizowanych w czasie remontu weryfikacyjnego samolotów Su-22z przekroczonymi dopuszczalnymi progami normatywnymi zmian wartości amplitudy napięcia przy skokowym zwiększeniu obciążenia(impulsów zanikowych). Stwierdzonymi przyczynami wykrytych niesprawności były: niesprawna instalacja elektryczna samolotu, źle działające regulatory napięcia RN-180M oraz wadliwe działanie prądnic prądu stałego GS-12T 3s. W przypadku prądnic GS-12T 3s niesprawność wynikała z nieprawidłowego ustawienia w prądnicy kąta położenia szczotek względem strefy magnetycznie obojętnej. W oparciu o opracowaną w ITWL nową metodę pomiaru i korygowania kąta położenia szczotek względem strefy magnetycznie obojętnej komutatorowej prądnicy prądu stałego wykonano regulację powyższych prądnic. Weryfikacja na stanowisku pomiarowym i w warunkach rzeczywistych (w czasie próby silnika na samolocie Su-22) parametrów stanów przejściowych prądnic prądu stałego GS-12T 3s po regulacji potwierdziła zdatność do lotu badanych prądnic. Świadczy to o skuteczności i przydatności zastosowanej metody w procesie eksploatacji statków powietrznych. Przedstawiona problematyka jest istotna z punktu widzenia zapewnienia zdatności do lotu w procesie eksploatacji statków powietrznych i zapewnienia bezpieczeństwa lotów.

Słowa kluczowe

EN

aircraft; diagnostics; airworthiness; flight safety; electric power system; transient state; self-regulation; ageing; regulation

PL

lotnictwo; diagnostyka; zdolność do lotu; bezpieczeństwo latania; system elekroenergetyczny; stan nieustalony; samoregulacja; starzenie; regulacja

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Diagnostyki Technicznej
• Czasopismo: Diagnostyka
• Rocznik: 2019
• Tom: Vol. 20, No. 1
• Strony: 81--91
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Tokarski Tomasz Henryk

• Air Force Institute of Technology, 01-494, Warszawa 46, Księcia Bolesława 6

Bibliografia

• 1. Wang P. Civil aircraft electrical power system safety assessment: issues and practices. Kidlington, Oxford, Cambridge, Ma: Butterworth-Heinemann, 2017.
• 2. Zieja M, Ważny M, Stępień S. Outline of a method for estimating the durability of components or device assemblies while maintaining the required reliability level. Eksploatacja i Niezawodność-Maintenance and Reliability. 2018; 20(2): 260-266. http://dx.doi.org/10.17531/ein.2018.2.11
• 3.Żurek J,Kaleta R,Zieja M.An application of characteristic function in order to predict reliability and lifetime of aeronautical hardware. Conference ICNAAM), Rhodes, GREECE 2015, Proceedings of the International Conference on Numerical Analysis and Applied Mathematics 2015 (Icnaam-2015) Book Series: AIP Conference Proceedings 2016;1738.
• 4. Gębura A, Tokarski T. Cechy diagnostyczne parametrów napięcia wyjściowego lotniczych prądnic pokładowych prądu stałego. Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. 2004;213:239-340.
• 5.Krishan R, Verma A, Mishra S. Loadability analysis of DC distribution systems. International Journal of Electrical Power & Energy Systems. 2018; 103:176-184. https://doi.org/10.1016/j.ijepes.2018.05.019
• 6. Norma Obronna NO-15-A200: 2016 - Wojskowe statki powietrzne. Pokładowe układy zasilania elektrycznego. Podstawowe parametry, wymagania i badania.
• 7. ISO 1540:2006 Aerospace - Characteristic of aircraft electrical systems.
• 8. He L, Yin C, Peng W, Yuan R, Huang H-Z. Reliability and risk assessment of aircraft electric systems.Eksploatacjai Niezawodność - Maintenance and Reliability. 2014; 16(4): 497-506.
• 9. Szelmanowski A, Zieja M, Głyda K, Tokarski T. Research method of dynamic capability of an actuating block of the SSP-FK aircraft fire suppression system in false alarm aspect. Journal of KONES. 2016; 23: 525-532. https://doi.org/10.5604/12314005.1216482
• 10. Riu D, Sautreuil M, Retiere N, Sename O.Control and design of DC grids for robust integration of electrical devices. Application to aircraft power systems, International Journal Of Electrical Power & Energy Systems. 2014; 58:181-189.
• 11. Emadi A, EhsaniM. Aircraft power systems: technology, state of the art and future trends, IEEE Aerospace and Electronic Systems Magazine. 2000: 15:28-32.
• 12. Gupta JB. Electrical Machines (AC & DC Machines), S. K. Kataria&Sons, 2010.
• 13. Gupta JB. Theory & Performance of Electrical Machines, S.K. Kataria&Sons, 2015.
• 14. Tokarski T, Kalisiak M. Opracowanie projektów stanowiska i metodyki do sprawdzenia położenia szczotek prądnicy prądu stałego GS-12T względem strefy neutralnej, BT ITWL 8863/50, Warszawa, 2017.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).