Reverse engineering modeling of jet turbine engine blade ring palisade geometry

• Autorzy: Ułanowicz Leszek , Szczepaniak Paweł , Jastrzębski Grzegorz

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0054.9319

Warianty tytułu

PL

Modelowanie geometrii palisady wieńców łopatkowych turbinowego silnika odrzutowego z wykorzystaniem inżynierii odwrotnej

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

When designing small turbine jet engines for UAVs, the theory of geometric similarity of components made at different scales can be used. This allows determining how an engine component designed at a macro scale can be recreated at a micro scale. The idea of the process of modeling the palisade of turbine blade rings of a UAV jet engine together with its rotor and nozzle blades, based on reverse engineering, is presented. The methodology for reproducing the geometry of turbine blade rings together with their rotor and nozzle blades of a turbine jet engine is presented. The tools for removing the geometry of turbine blade rings and their rotor and nozzle blades are characterized. The model creation algorithm was built for the Siemens NX system. The effect of model construction is presented in the form of a 3D printout of turbine blade rings and their rotor and nozzle blades. Reverse engineering allows for reproducing turbine components of jet engines at a macro scale and modeling their geometry at a micro scale. The proposed reverse engineering process can be successfully used to reconstruct turbine components of jet engines with even very complex shapes. The digital model obtained as a result of scanning was used for geometry modeling, but it can be successfully used for other analyses, studies or calculations, including modeling physical phenomena.

PL

Przy projektowaniu małych turbinowych silników odrzutowych do BSP można posłużyć się teorią podobieństwa geometrycznego komponentów wykonanych w różnych skalach. Umożliwia to określenie, w jaki sposób komponent silnika zaprojektowany w skali makro można odtworzyć w skali mikro. W artykule przedstawiono ideę procesu modelowania palisady wieńców łopatkowych turbiny silnika odrzutowego do BSP wraz z jej łopatkami wirnikowymi i dyszowymi, w oparciu o inżynierię odwrotną. Zaprezentowano metodykę odtworzenia geometrii wieńców łopatkowych turbiny wraz z ich łopatkami wirnikowymi i dyszowymi turbinowego silnika odrzutowego. Scharakteryzowano narzędzia do zdejmowania geometrii wieńców łopatkowych turbiny oraz ich łopatek wirnikowych i dyszowych. Algorytm tworzenia modelu został zbudowany dla systemu Siemens NX. Przedstawiono efekt budowy modelu w postaci wydruku wieńców łopatkowych turbiny oraz ich łopatek wirnikowych i dyszowych w 3D. Inżynieria odwrotna pozwala na odtworzenie komponentów turbinowych silników odrzutowych w makroskali i modelowanie ich geometrii w skali mikro. Proponowany proces inżynierii odwrotnej może być z powodzeniem stosowany do rekonstrukcji komponentów turbinowych silników odrzutowych o nawet bardzo złożonych kształtach. Cyfrowy model uzyskany w wyniku skanowania został wykorzystany do modelowania geometrii, ale może być z powodzeniem stosowany do innych analiz, badań lub obliczeń, w tym do modelowania zjawisk fizycznych.

Słowa kluczowe

EN

turbine jet engine; reverse engineering; turbine rotor blade; turbine nozzle blade; finite element method; FEM

PL

turbinowy silnik odrzutowy; inżynieria odwrotna; łopatka wirnikowa turbiny; łopatka dyszowa turbiny; metoda elementów skończonych; MES

• Wydawca: Wydawnictwo Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych
• Czasopismo: Journal of KONBiN
• Rocznik: 2024
• Tom: Vol. 54, iss. 4
• Strony: 135--182
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Ułanowicz Leszek

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

• https://orcid.org/0000-0001-7493-2546

autor

Szczepaniak Paweł

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

• https://orcid.org/0000-0001-6544-0005

autor

Jastrzębski Grzegorz

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

• https://orcid.org/0000-0002-8952-8973

Bibliografia

• 1. A. Jaskulski, AutoCAD 2021 PL / EN / LT +. Metodyka efektywnego projektowania parametrycznego i nieparametrycznego 2D i 3D. Helion, 2020.
• 2. M.T.H. Khan, S. Rezwana, „A review of CAD to CAE integration with a hierarchical data format (HDF)-based solution”, Journal of King Saud University – Engineering Sciences, vol. 33, pp. 248-258, 2021.
• 3. M. Kowalski, „Method of automatic CAM programming using machining templates”, Mechanik, vol. 93, no. 1, pp. 48-52, 2020.
• 4. P. Kyratsis, K. Kakoulis, & A.P. Markopoulos, „Advances in CAD/CAM/CAE Technologies”, Machines, vol. 8, no. 1, pp. 13, 2020.
• 5. V. Lyashenko, S. Sotnik, V. Manakov, „Modern CAD/CAM/CAE Systems: Brief Overview”, International Journal of Engineering and Information Systems (IJEAIS), vol. 5, no. 11, pp. 32-40, 2021.
• 6. K. Rogowski, „Actuator cell model of the 2D H-Darrieus wind turbine”, Journal of Theoretical and Applied Mechanics, vol. 58, no. 1, pp. 285–288, 2020.
• 7. S. Kachel, A. Kozakiewicz, T. Łącki, A. Olejnik, „Zastosowanie inżynierii odwrotnej do procesu odtwarzania geometrii układu wlotowego silnika RD-33 w samolocie MiG-29”, Prace Instytutu Lotnictwa, vol. 213, pp. 66-84, Warszawa, 2011.
• 8. A. Kozakiewicz, Estymacja punktu pracy w celu optymalizacji geometrii elementów palisady sprężarki, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań, 2013.
• 9. S. Kachel, A. Kozakiewicz, „Practical usage of CAD/CAM/CAE GRIP language system aircraft parametric modeling with reverse engineering methods”, Biuletyn WAT, LIX, vol. 3 no. 659, pp. 171-200, Warszawa, 2010.
• 10. A. Kozakiewicz, S. Kachel, K. Kozakiewicz, „Budowa modelu łopatki turbiny wysokiego ciśnienia lotniczego silnika turbinowego”, MECHANIKA W LOT-NICTWIE ML-XIX, pp. 95-108, 2020.
• 11. J. Pacana, A. Pacana, A. Woźny, L. Bednarova, „Organization of reverse engineering using modern calculation methods in the process of reproducing a gears”, Scientific Papers of Silesian University of Technology Organization and Management Series No. 170, pp. 371-382, 2023.