The method of protection of turbine engine "hot part" assemblies from thermal damages using non-linear observers

• Autorzy: Balicki W.

Warianty tytułu

PL

Metoda zabezpieczenia zespołów "gorącej części" silnika turbinowego przed uszkodzeniami termicznymi wykorzystująca nieliniowe obserwatory parametrów pracy

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Znaczna część uszkodzeń turbinowych silników lotniczych dotyczy zespołów ich "części gorącej" (komora, spalania, turbina, dysza wylotowa). Jest to - między innymi - skutek pracy w temperaturze przekraczającej poziom dopuszczalny dla materiałów z których są wykonane. Ograniczanie temperatury spalin nie zawsze jest wystarczająco skuteczne (szczególnie w stanach dynamicznych: w czasie rozruchu, czy akceleracji) z powodu bezwładności stosowanych układów pomiaru temperatury. Opracowano metodę ograniczania temperatury spalin wykorzystującą nieliniowe obserwatory parametrów pracy silnika turbinowego. Algorytm zawierający modele poszczególnych zespołów silnika pozwala na estymację wartości chwilowych temperatury spalin na podstawie wartości innych parametrów pracy silnika, których pomiar jest omal " bezzwłoczny". Opracowano model funkcjonalny układu sterowania, który poddano próbom laboratoryjnym oraz badaniom we współpracy z silnikiem turbinowym w hamowni stacjonarnej. Przedstawiono wyniki prób i sformułowano wnioski dotyczące możliwości zastosowania proponowanego sposobu ograniczania temperatury spalin jako elementu (toru) w pełnozakresowych układach sterowania (FADEC).

EN

The considerable part of damages of turbine jet engines concerns their "hot part" assemblies (combustion chamber, turbine, jet nozzle). This is - among other things - the result of work in the temperature exceeding admissible level for materials, which they are made from. The limiting the temperature of combustion gases is not always sufficiently effective (especially in dynamic orders: starting or acceleration) with reason of inertia of in the use systems of temperature measurement. The limiting of temperature of combustion gases using the non-linear observers of work parameters turbine engine method has been worked up. The algorithm including the models of separate assemblies of engine enables to estimate transient values of temperature of combustion gases on the base of value of different parameters of work the engine, which measurement is almost "immediate". The functional model of control system has been developed and examined with co-operations of gas turbine engine during the tests on the stationary test bench. The test results were presented and conclusions the relating possibilities of use were formulated the propose of method of gas temperature-limited as element (path) in full - authority control systems (FADEC).

Słowa kluczowe

PL

transport; silniki spalinowe; turbinowe silniki lotnicze; zasilanie i sterowanie

EN

transport; combustion engines; turbine air-engines; fuel control systems

• Wydawca: Łukasiewicz Research Network - Institute of Aviation ; European Science Society of Powertrain and Transport KONES Poland ; Wydawnictwo Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych
• Czasopismo: Journal of KONES
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 13, No. 4
• Strony: 81--89
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys.

Twórcy

autor

Balicki W.

• Institute of Aeronautics Al. Krakowska 110/114, 02-256 Warszawa, Poland tel.: [phone], fax: [phone],

Bibliografia

• [1] Balicki, W., Opara, T., Przyczyny nierównomiernego rozkładu temperatury spalin za turbiną silnika odrzutowego, Zbior prac XII Krajowej Konferencji Mechaniki Płynów, Rzeszów 1996.
• [2] Balicki, W., Szczeciński, S., Diagnostyka lotniczych silników turbinowych, Wyd. Biblioteka Naukowa Instytutu Lotnictwa 2001.
• [3] Balicki, W., Szczeciński, S., Temperatura spalin jako parametr diagnostyczny silników turbinowych. III Krajowa Konferencja "Diagnostyka techniczna urządzeń i systemów" Szczyrk, Wyd. ITWL nr 328/95 październik 1995.
• [4] Bideau, R. J., The development of a computer code for the estimation of combustor exhaust temperature using simple gas analysis measurement. Trans. of the ASME, Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, Vol.121, No.1, 1999.
• [5] Bussworth, D. R., Jones, T. V., Chana, K. S., Unsteady total temperature measurements downstream of o high-pressure turbine. Trans. of the ASME, Journal of Turbomachinery, Vol.120, No.4, 1998.
• [6] Dzierżanowski, P. i in., Turbinowe silniki odrzutowe. Wyd. Komunikacji i Łączn. Warszawa 1983.
• [7] Lafranchi, C., de Lucia, M., An infrared pyrometry system for monitoring gas turbine blades:Development of a computer model and experimental results. Trans. of the ASME, Journal of Engineering for Gas Turbine and Power. Vol. 116, No. 1, January 1994.
• [8] Lindstedt, P., Metody identyfikacji układów automatycznej regulacji w procesie diagnozowania turbinowych silników odrzutowych. Zagadnienia Eksploatacji Maszyn zesz.2 vol.29, 1994.
• [9] Litvinov, Ju. A., Borovik, W. O., Charaktieristiki i ekspłuatacionnyje svojstva aviacionnych turborieaktivnych dvigatieliej Wyd. "Maszinostrojenije ". Moskwa 1979.
• [10] Nigmatulin, R. Z. Ivanov, M. Ja., The mathematical models of flow passage for gas turbine engines and their components, AGARD Lecture Series TCP 02/LS198 – Mathematical models of gas turbine engines and their components. Dec. 1994.
• [11] Orkisz, M., Simulation analysis of the influence of variation in some selected design and control parameters on the acceleration time of a turbojet engine. Engine Trans. nr 39, 3-4.
• [12] Pawlak, W. I., Influence of an unequality of gas thermal field at the jet engine inlet on to the speed of transient processes – the result of experiments with simulation model.Journal of KONES. Internal Combustion Engines. Vol. 7, No 1-2, 2000.
• [13] Pismenny, J., Levy, Y., Local Temperature Regulator In Gas Turbine Engines. International Journal of Turbo & Jet – Engines. Vol. 10, Nos 1-2, pp.79-92 2002.
• [14] Saravanamuttoo, H. I. H., Recommended practices for measurement of gas path pressures and temperatures for performance assess of aircraft turbine engines and components. AGARD Advisory Nr 245 Report of the Propulsion and Energetics Panel Working Group 19. June 1990.
• [15] Sobey, A. J., Suggs, A. M., Control of aircraft and missile powerplants. Wyd John Wiley&Sons New York, London 1963.
• [16] Swaminathan, V. P., Allen, J. M., Touchton, G. L., Temperature estimation and life prediction of turbine blades using post-service oxidation measurement. Trans. of the ASME, Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, Vol.119, No.4, 1997.
• [17] Wojtyra, K., Pomiary temperatury na łopatkach i tarczy turbiny silników K-15 i K-16.Prace Instytutu Lotnictwa, nr 159/1999.