Analiza konstrukcji jednowałowych silników turboodrzutowych i ocena ich bezpieczeństwa z wykorzystaniem metod diagnostycznych fdm-a i fam-c

• Autorzy: Gębura Andrzej , Szelmanowski Andrzej , Zieliński Wojciech , Kowalczyk Henryk

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0054.7683

Warianty tytułu

EN

Analysis of single shaft turbojet engines structures and evaluation their safety with the use of FDM-A and FAM-C diagnostic methods

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule dokonano przeglądu głównych etapów rozwoju jednowałowych silników turboodrzutowych. Przedstawiono wybrane konstrukcje tych silników, podzielone na trzy okresy (przed, podczas i po II wojnie światowej) oraz omówiono dwa główne schematy silników odrzutowych (ze sprężarką odśrodkową i sprężarką osiową). Do zaprezentowania sposobu oceny bezpieczeństwa konstrukcji wybrano silnik odrzutowy SO-3, zabudowany na samolotach TS-11 Iskra. Do eksperymentalnej weryfikacji stanu technicznego silnika zastosowano opracowane w ITWL metody diagnostyczne FDM-A i FAM-C, bazujące na analizie zaburzeń chwilowej prędkości obrotowej wału silnika. Przedstawiono wyniki badań w zakresie oceny przekoszenia wału silnika, oceny stopnia zużycia łożyskowania wału silnika oraz oceny siły zacisku wału w łożyskach. W podsumowaniu wymieniono główne zalety jednowałowych silników turboodrzutowych (prostota konstrukcji dla rozwiązania ze sprężarką odśrodkową i duży ciąg umożliwiający przekroczenie bariery dźwięku) oraz ich wady (złożona konstrukcja dla rozwiązania ze sprężarką osiową i duża awaryjność podpór łożyskowych wału jako najbardziej obciążonego podzespołu silnika).

EN

The article reviews the main stages of development of single-shaft turbojet engines. Selected construction of these engines are presented divided into three periods (before, during and after World War II) and two main jet engine schemes were discussed (with a centrifugal compressor and an axial compressor). The SO-3 jet engine installed on the TS-11 “Spark” aircraft was chosen to present the method of assessing the safety of structures. The FDM-A diagnostic methods developed in AFIT were used to experimentally verify the technical condition of the engine and FAM-C, based on the analysis of disturbances in the instantaneous rotational speed of the engine shaft. The results of tests related to the assessment of engine shaft misalignment, the assessment of the degree of wear of the engine shaft bearings and the assessment of the shaft clamping force in the bearings are presented. The summary lists the main advantages of single-shaft turbojet engines (simplicity of design for a solution with a centrifugal compressor and high thrust enabling breaking the sound barrier) and their disadvantages (complex design for a solution with an axial compressor and high failure rate of shaft bearing supports as the most loaded engine component).

Słowa kluczowe

PL

statek powietrzny; jednowałowy silnik turboodrzutowy; bezpieczeństwo konstrukcji; metoda diagnostyczna FDM-A; metoda diagnostyczna FAM-C

EN

aircraft; single-shaft turbojet engine; structure safety; FDM-A diagnostic method; FAM-C diagnostic method

• Wydawca: Wydawnictwo Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych
• Czasopismo: Journal of KONBiN
• Rocznik: 2024
• Tom: Vol. 54, iss. 3
• Strony: 97--116
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Gębura Andrzej

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

• https://orcid.org/0000-0003-1616-6251

autor

Szelmanowski Andrzej

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

• https://orcid.org/0000-0001-6183-0241

autor

Zieliński Wojciech

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

• https://orcid.org/0000-0003-2427-7250

autor

Kowalczyk Henryk

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

• https://orcid.org/0000-0002-2985-3619

Bibliografia

• 1. S. Augustyn, Aerodynamika, struktury i systemy śmigłowca, Bydgoszcz 2011.
• 2. https://calypteaviation.com/2012/06/silniki-historia-i-budowa-cz2-silniki [Accessed December 31, 2018].
• 3. J. Walentynowicz, Historia rozwoju lotnictwa, Warszawa: Instytutu Lotnictwa, 2011.
• 4. https://pl.wikipedia.org/wiki/Messerschmitt_Me_262 [Accessed September 9, 2024].
• 5. W. Cheda, M. Malski, Silniki, Warszawa: WKiŁ, 1984.
• 6. Łożyska toczne CX: precision bearings, Łódź: Delta Marketing, 2005.
• 7. https://pl.wikipedia.org/wiki/MiG-15 [Accessed September 9, 2024].
• 8. https://www.polot.net/pl/silniki-turboodrzutowe-rd-500-rd-45-900 [Accessed September 9, 2024].
• 9. https://pl.wikipedia.org/wiki/PZL_TS-11_Iskra [Accessed September 9, 2024].
• 10. Silniki lotnicze - Turboodrzutowe w Polsce - Część 26. Available: https://www.polot.net/pl/silniki-lotnicze-turboodrzutowe-w-polsce-czesc-26-483 [Accessed September 9, 2024].
• 11. A. Gębura, “Diagnosing turbine engine bearing structures with the aid of FAM-C and FDM-A methods”, Polish Maritime Research nr 1(59), vol. 16, pp. 53-60, 2009.
• 12. A. Gębura, Dozorowanie stanu technicznego węzłów łożyskowych i wybranych elementów transmisji zespołu napędowego, Monografia. Warszawa: Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych, 2014.
• 13. A. Gębura, Metoda modulacji częstotliwości napięcia prądnic pokładowych w diagnozowaniu zespołów napędowych, Monografia. Warszawa: Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych, 2010.
• 14. A. Gębura, “Possibilities of FAM-C method in diagnosing ship power plants”, Polish Maritime Research No 2 (36), Vol. 10.36, pp. 24-29, 2003.
• 15. A. Gębura, T. Radoń, T. Tokarski, R. Kaleta, M. Szymański, Opracowanie metody diagnozowania podpór łożyskowych silników SO-3 oraz SO-3W w oparciu o analizę sygnału wyjściowego prądnic pokładowych - poziom I-III technologii, Sprawozdanie z pracy Nr 270/43/2008, niepublikowane – dostępne w Bibliotece Naukowej ITWL (nr BT ITWL 4636/50), Warszawa, 2008.
• 16. J. Spychała, A. Gębura et al., Wykonanie badań silnika typu SO-3 o numerze 37173205 zabudowanego na płatowcu 3H1415 zgodnie z Telegramem STL IW SZ nr 692/ONE/09 z dnia 16.04.09 r., Sprawozdanie Nr 25/34/2009, niepublikowane – dostępne w Bibliotece Naukowej ITWL, Warszawa, 2009.
• 17. F.T. Barwell, Łożyskowanie Warszawa: Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, 1984, p. 361.
• 18. H. Krzemiński, Łożyska toczne, PWN, Warszawa, 1985.
• 19. A. Rowiński, „Kadłuby i zespoły nośne silników turbinowych”, Prace Instytutu Lotnictwa, Warszawa, 2011.
• 20. J. Pintara, O możliwości wykorzystania podsystemu diagnozowania wg stanu turbinowego zespołu napędowego w systemie eksploatacji statku powietrznego, [w: monografia pod redakcją naukową prof. M. Orkisza pt.: „Turbinowe silniki lotnicze w ujęciu problemowym”], Polskie Naukowo-Techniczne Towarzystwo Eksploatacyjne, s. 75-93, Lublin, 2000.
• 21. A. Gebura, W. Markiewicz, “Presentations in FAM-C and FDM-A methods and some problems of a signals theory”, Solid State Phenomena, pp. 504-511, 2009.
• 22. A. Gębura, “Diagnostic of aircraft power transmission track based on the analysis of generator’s frequency”, Journal of Technical Physics., 43, pp. 61-68, 2002.