Application concept of the active magnetic suspension technology in the aircraft engine

• Autorzy: Kurnyta-Mazurek P. , Kurnyta A. , Pręgowska A. , Kaźmierczak K. , Frąś L.

Identyfikatory

DOI

10.2478/afit-2018-0006

Warianty tytułu

PL

Koncepcja zastosowania technologii aktywnych zawieszeń magnetycznych w silniku lotniczym

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The paper presents the results of work on control and monitoring systems of an active magnetic bearings for the aircraft engine. Mathematic model of the active homopolar electromechanical actuator with permanent magnets is expanded. Mathematical model of the test object is developed what allows to propose a control algorithm. The experimental verification of this theory was performed on the laboratory test stand. Moreover, special monitoring system is also designed. Presented comprehensive approach allows increasing reliability of the aircraft engines, as well as in wind turbines, electric drives and machine tools spindles.

PL

W artykule zaprezentowano wyniki badań w zakresie sterowania i monitorowania układu aktywnych łożysk magnetycznych w silniku lotniczym. W pierwszej części pracy przedstawiono model matematyczny homopolarnego aktywnego siłownika elektromechanicznego z magnesami trwałymi. Opracowany model matematyczny badanego obiektu umożliwił zaprojektowanie algorytmu sterowania, którego eksperymentalna weryfikacja została przeprowadzona na stanowisku badawczym. Dodatkowo, zaprojektowano również dedykowany system monitorowania. Przedstawione kompleksowe analizy pokazują możliwość zwiększenia niezawodności silników lotniczych, turbin wiatrowych, napędów elektrycznych oraz wrzecion obrabiarek poprzez zastosowanie aktywnych zawieszeń magnetycznych.

Słowa kluczowe

EN

active magnetic bearing; rotor dynamics; More Electric Aircraft (MEA); control system; jet-engine; monitoring system

PL

aktywne łożyska magnetyczne; dynamika wirnika; more electric aircraft (MEA); układ sterowania; silnik odrzutowy; układ monitorowania

• Wydawca: Wydawnictwo Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych
• Czasopismo: Aviation Advances & Maintenance
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 41, Issue 1
• Strony: 161--176; 177--193
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys.

Twórcy

autor

Kurnyta-Mazurek P.

• Military University of Technology (Wojskowa Akademia Techniczna)

autor

Kurnyta A.

• Air Force Institute of Technology (Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych)

autor

Pręgowska A.

• IPPT PAN (Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN)

autor

Kaźmierczak K.

• Military University of Technology (Wojskowa Akademia Techniczna)

autor

Frąś L.

• IPPT PAN (Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN)

Bibliografia

• 1. Binder A., Schneider T., Klohr M., Fixation of buried and surface mounted magnets in high speed permanent magnet synchronous machines. IEEE Trans on Industry Applications, 42 (4), 2006, DOI: 10.1109/TIA.2006.876072.
• 2. Brusa E.: Semi-active and active magnetic stabilization of supercritical rotor dynamics by contra-rotating damping. “Mechatronics”, No. 24, 2014.
• 3. Falkowski K., Gosiewski Z.: Multifunctional magnetic bearings. Institute of Aviation Scientific Library, Warsaw 2003.
• 4. Genta G.: Dynamics of Rotating Systems. Springer Science, New York 2005.
• 5. Gębura A.: Dozorowanie stanu technicznego węzłów łożyskowych i wybranych elementów transmisji zespołu napędowego. Wydawnictwo Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych, Warszawa 2014.
• 6. Gosiewski Z., Żokowski M.: Sliding Mode Control for Active Magnetic Bearing System. “Mechanics”, Vol. 24 No. 2, 2005.
• 7. Kurnyta-Mazurek P., Henzel M., Kurnyta A.: Analysis Of The Method Of Predictive Control Applicable To Active Magnetic Suspension Systems Of Aircraft Engines. “Research Works of Air Force Institute of Technology”, Iss. 37, 2015.
• 8. Mohammadi E., Montazeri-Gh M.: Active Fault Tolerant Control with self-enrichment capability for gas turbine engines. “Aerospace Science and Technology”, No. 56, 2016.
• 9. Motee N., Queiroz M.S.D.: Control of Active Magnetic Bearing. “Proc. of the 41st IEEE Conference on Decision and Control”, Las Vegas, USA, IEEE, 2002.
• 10. Polajzer B.: Modeling and Control of Horizontal-Shaft Magnetic Bearing System. Industrial Electronics, ISIE '99 Proceedings of the IEEE International Symposium on 1999.
• 11. Sawicki J., Maslen E.H., Bischof K.R.: Modeling and Performance Evaluation of Machining Spindle with Active Magnetic Bearings. “Journal of Mechanical Science and Technology”, No. 21, 2007.
• 12. Schweitzer G., Traxler A., Bleuler H.: Magnetlager: Grundlagen. “Eigenshaften und Anwendungen berührungsfreier elektromagnetischer Lager”, Springer Verlag, Berlin 1992.
• 13. Smith R.D., Weldon W.F.: Nonlinear control of a rigid rotor magnetic bearing system: modeling and simulation with full state feedback. “IEEE Transactions on Magnetics” Vol. 3, No. 2, 1995.
• 14. Szolc T., Konowrocki R., Michajlow M., Pregowska A.: An investigation of the dynamic electromechanical coupling effects in machine drive systems driven by asynchronous motors. “Mechanical Systems and Signal Processing”, No. 49, 2014.
• 15. Tang J., Xiang B., Zhang Y.: Dynamic characteristics of the rotor in a magnetically suspended control moment gyroscope with active magnetic bearing and passive magnetic bearing. “ISA Transactions”, No. 53, 2014.
• 16. Zhe S. et al.: Identification of active magnetic bearing system with a flexible rotor. “Mechanical Systems and Signal Processing”, No. 49, 2014.

Uwagi

tekst w j. ang. 161-176; tekst w j. pol. na str.177-193

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