Analysis of the bearing nodes loads of turbine engine at an unmanned helicopter during a jump up and jump down maneuver

• Autorzy: Wendeker M. , Czyż Z.

Identyfikatory

DOI

10.17531/ein.2016.1.12

Warianty tytułu

PL

Analiza obciążeń węzłów łożyskowych silnika turbinowego w bezzałogowym śmigłowcu podczas manewru skok w górę i skok w dół

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The article is part of the work, which was made to systematize the operating conditions of bearing loads in the rotor assembly of FSTC-1 turbine engine, which is designed in the Department of Thermodynamics, Fluid Mechanics and Aviation Propulsion Systems at Lublin University of Technology. This engine assumes the use of the gas bearing in compressor drive unit to improve the operating characteristics. This is justified by difficult working conditions associated with high speeds, high temperatures and difficult access, as in the case of gas bearings is not a major problem. A mathematical model of possible states of load bearing nodes in compressor drive unit was also presented. Load analysis was carried out for maneuver jump up and jump down based on the time course of geometric altitude from the radio altimeter based on real tests of a manned PZL W3-Sokol helicopter. The dependence of the altitude changing during the time was approximated by the least squares method and then the velocity and acceleration changes were determined. On this basis, the forces acting on the bearing in compressor drive unit under static and dynamic conditions were calculated. These values will be confronted with the values obtained during other maneuvers, and will be used as input assumptions to project of the gas bearings.

PL

Artykuł stanowi część prac, w których dokonano usystematyzowania eksploatacyjnych stanów obciążeń łożysk zespołu wirnikowego silnika turbinowego FSTC-1, który projektowany jest w Katedrze Termodynamiki, Mechaniki Płynów i Napędów Lotniczych na Politechnice Lubelskiej. Silnik ten zakłada zastosowanie w zespole wytwornicowym łożysk gazowych w celu poprawy właściwości eksploatacyjnych. Jest to uzasadnione trudnymi warunkami pracy związanymi z dużymi prędkościami obrotowymi, wysokimi temperaturami oraz trudnym dostępem, co w przypadku łożysk gazowych nie stanowi większego problemu. Przedstawiono również matematyczny model możliwych do wystąpienia stanów obciążeń węzłów łożyskowych zespołu wytwornicowego. Analizę obciążeń przeprowadzono dla manewru skok w górę i skok w dół na podstawie przebiegu czasowego wysokości geometrycznej z radiowysokościomierza w oparciu o rzeczywiste badania załogowego śmigłowca PZL W3-Sokół. Zależność zmiany wysokości w czasie aproksymowano metodą najmniejszych kwadratów a następnie wyznaczono dla niej zmiany prędkości oraz przyspieszeń. Na tej podstawie wyznaczono wartości sił działające na łożyska zespołu wytwornicowego w warunkach statycznych jak i dynamicznych. Wartości te zostaną skonfrontowane z wartościami uzyskanymi podczas innych manewrów oraz posłużą, jako założenia wejściowe do projektu łożysk gazowych.

Słowa kluczowe

EN

gas bearings; helicopters; turbine engines

PL

łożyska gazowe; śmigłowiec; silniki turbinowe

• Wydawca: Polskie Naukowo-Techniczne Towarzystwo Eksploatacyjne
• Czasopismo: Eksploatacja i Niezawodność
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 18, no. 1
• Strony: 89--97
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wendeker M.

• Department of Thermodynamics, Fluid Mechanics and Aviation Propulsion Systems Lublin University of technology Nadbystrzycka 36, 20-618 Lublin, Poland

autor

Czyż Z.

• Department of Thermodynamics, Fluid Mechanics and Aviation Propulsion Systems Lublin University of technology Nadbystrzycka 36, 20-618 Lublin, Poland

Bibliografia

• 1. Dudziak J. Mass analysis of profitability of use piston and turbine engines for driving light helicopters. Transactions of the Institute of Aviation 2013; 232: 15-23, http://dx.doi.org/10.5604/05096669.1106587.
• 2. Dudziak J. Analiza numeryczna dynamiki współdziałania schładzacza spalin z silnikiem napędowym w ekstremalnych lotach śmigłowca. Lublin University of Technology, diploma thesis, 2011.
• 3. Fijałkowski S. Materiały naukowe na zebranie środowiskowe Sekcji Podstaw Eksploatacji PAN. Lublin: Lublin University of technology Publishing, 1988.
• 4. Guła P, Gorecki T. Design and development of a Polish unmanned rotorcraft ilx-27. Transactions of the Institute of Aviation 2013; 232: 39-49, http://dx.doi.org/10.5604/05096669.1106664.
• 5. Giemza B, Nowiński E, Domański M. Gas-dynamic foil bearings application in high-speed turbines. Journal of KONBiN 2013; 3,4 (27,28): 100-101.
• 6. Hajduk J, Sabak R. Flight of the unmanned helicopter ilx-27 - some selected issues. Journal of KONBiN 2013; 1(25): 45-58.
• 7. Heshmat H, Shapiro W, and Gray S. Development of Foil Journal Bearings for High Load Capacity and High Speed Whirl Stability. ASME Journal of Lubrication Technology 1982; 104(2): 149-156, http://dx.doi.org/10.1115/1.3253173.
• 8. Heshmat H. Operation of Foil Bearings Beyond the Bending Critical Mode. ASME Journal of Lubrication Technology 1999; 122(1): 192-198.
• 9. Kazimierski Z., Krysiński J. Łożyskowanie gazowe i napędy mikroturbinowe. Warszawa: WNT, 1981.
• 10. Kazulo Z., Bereżański J. Sprawozdanie z prób w locie śmigłowca PZL Sokół dla określenia granicznych warunków eksploatacji w kontekście wymogów zastosowań specjalnych. WSK-Świdnik S.A. in cooperation with Aviation Institute 1999; 1LSP-36/367/2.
• 11. Konstantinesku W. N. Gazowaja smazka. Moscow: Maszinostrojenie, 1968.
• 12. Lee Y. B., Kim T. H., et al. Dynamic Characteristics of a Flexible Rotor System Supported by a Viscoelastic Foil Bearing. Journal of Lubrication Technology 2004; 37: 679-687, http://dx.doi.org/10.1016/s0301-679x(03)00013-6.
• 13. Magryta P., Majczak A. Diesel engine applicability in a light helicoter. Autobusy 2012; 4: 98-103.
• 14. Peng Z, Khonsari M. M. A Thermo-hydrodynamic Analysis of Foil Journal Bearings. ASME 2006; 128: 534.
• 15. Szejnberg S. A. et al. Opory skolrzenija s gazowoj smaskoj. Moscow: Maszinostrojenie, 1979.
• 16. Śmiech A. Analiza możliwości zastosowania łożysk gazowych w sprężarce doładowującej typu Comprex. Lublin University of Technology, diploma thesis, 2002.
• 17. Wendeker M., Siadkowska K., Magryta P., Czyz Z., Skiba K. Optimal Diesel Engine Technology Analysis Matching the Platform of the Helicopter. International Journal of Mechanical, Industrial Science and Engineering 2014; 8(5): 790-794.