Silnik lotniczy jako obiekt badań tribologicznych

Nidzgorska, Adrianna; Witoś, Mirosław; Perczyński, Jerzy; Kułaszka, Artur

doi:10.5604/01.3001.0053.9061

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Silnik lotniczy jako obiekt badań tribologicznych

Autorzy

Nidzgorska Adrianna , Witoś Mirosław , Perczyński Jerzy , Kułaszka Artur

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0053.9061

Warianty tytułu

Aero-engine as the object of tribological research

Języki publikacji

Abstrakty

Podczas pracy silników lotniczych (turbinowych i tłokowych) występują procesy zużycia w węzłach tribologicznych, które w znaczny sposób wpływają na niezawodność i bezpieczeństwo eksploatacji statków powietrznych. W artykule przedstawiono aspekty diagnostyki tribologicznej silników lotniczych bazującej na okresowych badaniach próbek środka smarnego w laboratoriach. Na początku przedstawiono obiekt badań z uwzględnieniem cech konstrukcyjnych, parametrów pracy i stosowanych środków smarnych oraz podstawy teoretyczne badań tribologicznych. Następnie opisano metody badań stosowane w diagnostyce tribologicznej silników lotniczych, uwzględniając procesy starzenia i zanieczyszczenia środków smarnych, normy, metodyki badawcze i doświadczenia eksploatacyjne opisane w literaturze, w tym krzywą podatności eksploatacyjnej. Możliwości metod badawczych zobrazowano wynikami z okresowych badań tribologicznych silników turbinowych, uzyskanymi w akredytowanym laboratorium diagnostyki systemów tribologicznych. W dalszej części wskazano rolę analizy trendu i kryteriów statystycznych w procesie diagnozowania i zarządzania ryzykiem eksploatacji silników lotniczych, eksploatowanych zarówno według stanu technicznego, jak i planowanych obsług technicznych (resursów). Zasygnalizowano możliwość poprawy wiarygodności diagnostyki tribologicznej silników lotniczych na bazie doświadczeń z przemysłu – monitorowania wybranych parametrów tribologicznych w czasie rzeczywistym. W podsumowaniu wskazano na wysoką efektywność i rolę diagnostyki tribologicznej w utrzymaniu bezpieczeństwa eksploatacji floty różnych typów statków powietrznych.

During the operation of aero-engines (turbine and piston engines), wear processes occur in tribological nodes, which significantly affect the reliability and safety of flight operations. This paper presents aspects of tribological diagnostics of aircraft engines based on periodic testing of lubricant samples in laboratories. Firstly, the object of research with its design features, operating parameters and used lubricants is presented, as well as the theoretical basis of tribological testing. This was followed by a description of the testing methods used in tribological diagnostics of aero-engines, taking into account lubricant degradation and contamination processes, standards, testing methodologies and operating experience described in the literature, including the machine failure curve. Next, the capabilities of the testing methods are illustrated with results from periodic tribological testing of turbine engines, obtained at an accredited tribological systems diagnostics laboratory. In the following section, the role of trend analysis and statistical criteria in the process of diagnosing and managing the risk of operation of aero-engines, exploited according to both their technical condition and planned maintenance, was indicated. Then, the possibility of improving the reliability of tribological diagnostics of aero-engines on the basis of experience from industry - real-time monitoring of selected tribological parameters - was signalled. In conclusion, the high efficiency and role of tribological diagnostics in maintaining the operational safety of a fleet of different aircraft types is indicated.

Słowa kluczowe

lotnictwo tarcie diagnostyka badanie tribologiczne silnik lotniczy instalacja olejowa

aviation friction diagnostics tribological testing aero-engine oil system

Wydawca

Wydawnictwo Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych

Czasopismo

Journal of KONBiN

Rocznik

2023

Tom

Vol. 53, iss. 3

Strony

87--128

Opis fizyczny

Bibliogr. 83 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Nidzgorska Adrianna

adrianna.nidzgorska@itwl.pl

Air Force Institute of Technology (Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych), Poland

https://orcid.org/0009-0009-3528-5871

autor

Witoś Mirosław

miroslaw.witos@itwl.pl

Air Force Institute of Technology (Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych), Poland

https://orcid.org/0000-0002-9660-4399

autor

Perczyński Jerzy

jerzy.perczynski@itwl.pl

Air Force Institute of Technology (Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych), Poland

https://orcid.org/0000-0003-1379-6362

autor

Kułaszka Artur

artur.kulaszka@itwl.pl

Air Force Institute of Technology (Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych), Poland

https://orcid.org/0000-0002-8318-5877

Bibliografia

1. https://gasturb.de/ (dostęp 20.10.2022).
2. Aviation Maintenance Handbook – Powerplant, Volume I, U.S. Department of Transportation, FEDERAL AVIATION ADMINISTRATION - Flight Standards Service, 2012.
3. https://www.machinerylubrication.com/Read/873/oil-tests (dostęp 15.10.2022).
4. M. Zboiński, „Badania diagnostyczne układów tribologicznych w statkach powietrznych, [w:] Problemy badań i eksploatacji techniki lotniczej”, [red.] J. Lewitowicz, L. Loroch, J. Manerowski, t. VI rozdz. 12, Warszawa: Wydawnictwo ITWL, 2007.
5. Aviation Maintenance Handbook – Powerplant, Volume II, U.S. Department of Transportation, Federal Aviation Administration - Flight Standards Service, 2012.
6. Silnik turboodrzutowy 88 – wytyczne w zakresie eksploatacji technicznej, czerwiec 30/95 (niepublikowane).
7. A. Kozakiewicz, „Analiza porównawcza osiągów turbinowych silników odrzutowych samolotów bojowych obecnie użytkowanych w RP”, Biuletyn WAT, 2009, vol. LVIII, nr 2, s. 65-83.
8. J. Jachimowicz, R. Kajka, J. Kaniowski, W. Karliński, „Fretting w konstrukcjach lotniczych”, Tribologia 3/2005 (201), s. 97-108.
9. https://www.tribologia.eu/ptt/try/tr08.htm (dostęp 18.10.2022).
10. http://anitaptak.edu.pl/wp-content/uploads/2017/10/TS_Scieranie.pdf (dostęp 20.10.2022).
11. D. Davis, A.F. Shah, B. Panigrahi, S. Singh, “Effect of Cr2AlC nanolamella addition on tribological properties of 5W-30 engine oil”, Applied Surface Science, 2019, Vol. 493, pp. 1098-1105.
12. D. Steffen, What is wear?, https://www.cjc.dk/fileadmin/root/File_Admin_Filter/doc_Articles/What_is_Wear__2007.pdf.
13. S.M.S. Mukras, “Computer Simulation/Prediction of Wear in Mechanical Components”, Advances in Tribology, Volume 2020, Article ID 8867351, 15 pages, DOI: 10.1155/2020/8867351.
14. J.A. Williams, “Wear modelling: analytical, computational and mapping: a contin-uum mechanics approach”. Wear, Volumes 225–229, Part 1, April 1999, Pages 1-17, DOI: 10.1016/S0043-1648(99)00060-5.
15. F. Lyu, J. Zhang, B. Xu, “Research on wear prediction of piston/cylinder pair in axial piston pumps,” Wear, vol. 456-457, pp. 456-457, 2020, DOI: 10.25368/2020.6.
16. H.C. Meng, K.C. Ludema, “Wear models and predictive equations: their form and content”, Wear, vol. 181-183, pp. 443–457, 1995, DOI: 10.1016/0043-1648(95)90158-2.
17. Á.D. Tóth, H. Hargitai, Á.I. Szabó, “Tribological Investigation of the Effect of Nanosized Transition Metal Oxides on a Base Oil Containing Overbased Calcium Sulfonate”, Lubricants 2023, 11(8), 337, pp. 1-19.
18. https://www.machinerylubrication.com/Read/31107/oil-lubricant-additives (dostęp 12.10.2022).
19. J. Molenda, „Wpływ dialkiloditiofosforanu cynku i przeciwutleniania fenolowego na skuteczność nienasyconych dodatków przeciwzużyciowych”, Tribologia 2017, 275 (5), s. 47-55.
20. https://www.faa.gov/documentLibrary/media/Advisory_Circular/AC-20-24D.pdf (dostęp 20.11.2022).
21. https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19910021217/downloads/19910021217.pdf (dostęp 15.10.2022).
22. https://www.powertransmission.com/ext/resources/issues/1020/lubrication-for-life.pdf?1646351768 (dostęp 15.10.2022).
23. J. Padgurskas, D. Volskis, R. Rukuiza, A. Kupčinskas, N. Basheleishvili, S. Tuckute, “Limitary State of Heavy-Duty Engine Oils and Their Evaluation According to the Change of Tribological Properties during Operation”, Lubricants 2023, 11(6), 236, pp. 1-14, DOI: 10.3390/lubricants11060236.
24. M. Smoliło, „Badanie odporności na utlenianie mieszanin olejów otrzymanych z regeneracji olejów przepracowanych z olejami naftenowymi”, Nafta-Gaz 2020, nr 6, s. 408–418, DOI: 10.18668/NG.2020.06.06.
25. https://www.e-autonaprawa.pl/artykuly/3994/starzenie-sie-olejow-silnikowych.html (dostęp 20.10.2022).
26. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043164810000669 (dostęp 15.10.2022).
27. http://www.masterorganicchemistry.com/2016/11/23/quick_analysis_of_ir_spectra/ (dostęp 24.10.2022).
28. https://www.machinerylubrication.com/Read/31436/new-hydraulic-oil-clean (dostęp 25.10.2022).
29. https://fluidteknologi.com/demo/wp-content/uploads/2021/06/DM4500-Brochure-3.9.18_v2.pdf.
30. https://www.pruftechnik.com/pl-PL/Produkty-i-us%C5%82ugi/Systemy-diagnostyki-maszyn/Licznik-cz%C4%85steczek-w-smarze/ (dostęp 20.11.2022).
31. https://hydramotion.com/en (dostęp 24.11.2022).
32. https://www.eesgroup.com/oil-sensor.html (dostęp 24.11.2022).
33. https://www.poseidonsys.com/products-and-services/products/inline-wear-debris/ (dostęp 24.11.2022).
34. Rolly Angeles Technical Training, “Tables on Oil Analysis”, RSA 2003.
35. R. Bekiesiński, J. Błachnio, M. Stukonis, „Badania tribologiczne agregatów systemów paliwowych lotniczych silników turbinowych”, [w:] Problemy badań i eksploatacji techniki lotniczej, [red.] J. Lewitowicz, Wydawnictwo ITWL, Warszawa, 1993, s. 213-271.
36. https://www.tinker.af.mil/Portals/106/Documents/Technical%20Orders/33-1-37-3.pdf?ver=pXaNBrFylqC-5aJpf8spzw%3D%3D (dostęp 22.10.2022)
37. Spectro Scientific Inc., “Predictive Equipment Maintenance”, Oil Analysis Handbook Third Edition, AMETEK, 2017.
38. M. Witoś, M. Deliś, M. Szymański, P. Danisiewicz, „System diagnostyki tribologicznej i jego rola w utrzymaniu ruchu maszyn i urządzeń”, XIV Konferencja „Teoretyczne i praktyczne aspekty stosowania środków smarnych i eksploatacyjnych w przemyśle”, 22-23.06.2022 Wisła, DOI: 10.13140/RG.2.2.26866.17604.
39. https://blog.spectrosci.com/using-onsite-oil-analysis-to-drive-down-maintenance-cost (dostęp 20.11.2022).
40. https://www.spectrosci.com/product/truvu-360 (dostęp 26.10.2022).
41. https://www.dieselmotornordic.com/wp-content/uploads/2022/01/Technical-Bulletin-tr0199990210510-en-oil-g.pdf (dostęp 20.11.2022).
42. https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=9649 (dostęp 28.10.2022).
43. https://www.perlan.com.pl/aparatura-analityczna/spektrometria-i-spektrofotometria/spektroskopia-atomowa/icp-ms (dostęp 28.10.2022).
44. https://www.plantengineering.com/articles/fundamentals-of-ferrography/ (dostęp 28.10.2022).
45. https://proteco.cl/wp-content/uploads/2022/09/Datasheet-FieldLab58.pdf (dostęp 28.10.2022).
46. https://www.epa.gov/sites/default/files/2015-12/documents/3031.pdf (dostęp 30.10.2022).
47. https://dev.caltex.com/my/business-solutions/articles/understanding-particle-counting-technologies-in-oil-analysis.html (dostęp 30.10.2022).
48. https://www.machinerylubrication.com/Read/383/lasernet-fines-oil-analysis (dostęp 30.10.2022).
49. https://www.machinerylubrication.com/Read/1109/oil-degradation-spectroscopy (dostęp 30.10.2022).
50. https://www.xylemanalytics.com/en/parameters/water-determination (dostęp 5.11.2022).
51. https://www.machinerylubrication.com/Read/301/visual-crackle-oil-test (dostęp 5.11.2022).
52. https://www.oilandgasonline.com/doc/fuel-sniffer-0001 (dostęp 8.11.2022).
53. https://www.shimadzu.eu.com/sites/shimadzu.seg/files/SEG/c10ge082-GC-Basics-and-Fundamentals.pdf (dostęp 10.11.2022).
54. https://www.machinerylubrication.com/Read/32184/rationalization-of-lab-tests-for-measurement%20of-insoluble-contaminants-in-lube-oil (dostęp 15.11.2022).
55. https://www.analizyolejowe.pl/lepkosc-kinematyczna-metoda-kapilarna/ (dostęp 15.11.2022).
56. https://testoil.com/services/oil-analysis/base-number/ (dostęp 15.11.2022).
57. A. Bagiński, J. Spychała, M. Zboiński, „Ocena stanu technicznego układów łożyskowania silników lotniczych metodami diagnostyki tribologicznej”, Journal of KONBiN 2011, 17 (1), s. 27-36.
58. H. Borowczyk [red.], „Problemy kompleksowego diagnozowania układu łożyskowania turbinowego silnika śmigłowcowego”, Warszawa: Wydawnictwo ITWL, 2011.
59. https://www.astm.org/d6595-17.html (dostęp 13.11.2022).
60. https://www.astm.org/d4294-21.html (dostęp 13.11.2022).
61. https://www.astm.org/d6445-99.html (dostęp 13.11.2022).
62. https://www.astm.org/d6481-14r19.html (dostęp 13.11.2022).
63. https://www.astm.org/d7212-13r18.html (dostęp 13.11.2022).
64. https://www.machinerylubrication.com/Read/5/analytical-ferrography (dostęp 15.11.2022).
65. I. Bylinskis, “Digital Alias-free Signal Processing", John Wiley & Soons Ltd. 2007.
66. https://www.mathworks.com/help/matlab/ref/detrend.html], R [https://anomaly.io/seasonal-trend-decomposition-in-r/index.html (dostęp 15.11.2022).
67. https://anomaly.io/seasonal-trend-decomposition-in-r/index.html (dostęp 18.11.2022).
68. https://docs.scipy.org/doc/scipy/reference/generated/scipy.signal.detrend.html (dostęp 18.11.2022).
69. S. Brandt, „Analiza danych - Metody statystyczne i obliczeniowe”, Wyd. 2., Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 1999.
70. A. Rosenkranz, M. Marian, F.J. Profito, N. Aragon, R. Shah, “The Use of Artificial Intelligence in Tribology – A Perspective”, Lubricants 2021, 9(1), 2, DOI: 10.3390/lubricants9010002.
71. U.M.R. Paturi, S.T. Palakurthy, N.S. Reddy, “The Role of Machine Learning in Tribology: A Systematic Review”. Arch Computat Methods Eng 30, 1345–1397, 2023, DOI: 10.1007/s11831-022-09841-5.
72. Rutman J.: Characterization of phase and frequency instabilities in precision frequency sources : fifteen years of progress. Proceedings of the IEEE, vol.66, no 9, Sept. 1978.
73. D.W. Allan, “Time and frequency (time domain) characterization, estimation and prediction of precision clocks and oscillators”. IEEE trans. UFFC, vol UFFC - 34, n° 6, Nov. 1987.
74. E.S. Ferre-Pikal et al., “Draft revision of IEEE STD 1139-1988 standard definitions of physical quantities for fundamental frequency and time metrology - Random instabilities”. IEEE International Frequency Control Symposium, pp. 338-357, 1997.
75. E. Fidelis, „Matematyczne podstawy oceny niezawodności”, Warszawa: PWN, 1996.
76. https://www.astm.org/d6595-17.html (dostęp 20.11.2022).
77. Zakres akredytacji laboratorium badawczego Nr AB 138, Polskie Centrum Akredytacji, Warszawa 2022.
78. https://www.dz.urz.mon.gov.pl/zasoby/dziennik/pozycje/tresc-aktow/pdf/2023/04/bobw._poz._38-sig.pdf (dostęp 20.11.2022).
79. https://www.theworldmaterial.com/100cr6-bearing-steel/ (dostęp 26.11.2022).
80. K. Bogucki, „Corrosion Testing of Kinematic Connection Details from the Jet Engine in a Seawater Environment”. Journal of KONBiN 2021, Vol. 51, Iss. 1, pp. 173-193, DOI 10.2478/jok-2021-0012.
81. https://zmienolej.pl/tvcmsblog/post/85/ustalanie-wartosci-granicznych-pierwiastkow-chemicznych-dla-olejow-silnikowych.html?page_type=post (dostęp 20.11.2022).
82. M. Pigłas, T. Radoń, M. Szymański, A. Krutkow, A. Przystawska, „System Informatycznego Wsparcia Eksploatacji Wojskowych Statków Powietrznych SI Samanta jako narzędzie wspomagające zarządzanie zasobami logistycznymi”, Journal of KONBiN 2020, Vol. 50, Iss. 4, pp. 269-286, DOI 10.2478/jok-2020-0086.
83. S. Byłeń, „Systemy informatyczne wspomagające zarządzanie logistyką w Siłach Zbrojnych Rzeczypospolitej Polskiej”. Difin 2020.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-817610c0-ba0c-4b54-9cfd-9d9401ec2bbf