W pracy przedstawiono model symulacji obliczeniowej współdziałania silnika turbinowego śmigłowca posiadającego oddzielną turbiną napędową z eżekcyjnym schładzaczem spalin na zakresach przejściowych, a także wyniki stosownych obliczeń wraz z ich oceną. Zakresy przejściowe współdziałania obydwu zespołów spowodowane są wykonywaniem przez śmigłowiec manewrów w lotach ekstremalnych, na przykład w lotach NOE. Model symulacji sformułowano z wykorzystaniem modelu działania silnika w warunkach zmiennych w czasie na pokładzie śmigłowca oraz modelu działania schładzacza wywoływanego działaniem silnika. Model działania silnika opracowano na podstawie wyników badań eksperymentalnych w locie.
EN
The paper presents a model of the computational simulation of the combined work of a turbine engine of a helicopter equipped with a separate turbine engine with an ejective cooler on the transitional ranges, as well as the results of the proper calculations together with their evaluation. The transitional ranges of both systems are caused by the maneuvers of a helicopter in extreme flights, for example NOE flights. The model of the simulation was prepared on the basis of the model of a working engine in variable time conditions on board of a helicopter and on the basis of a model of a cooler activated of a working engine. The model of a working engine was based on the results of experimental research during a flight.
W pracy przedstawiono wyniki identyfikacji współdziałania turbinowego silnika śmigłowca posiadającego oddzielną turbinę napędową z eżekcyjnym schładzaczem spalin na zakresach przejściowych. Współdziałanie obydwu układów na zakresach przejściowych spowodowane jest manewrami śmigłowca wykonującego loty ekstremalne. W identyfikacji wykorzystano wyniki eksperymentów przeprowadzonych na śmigłowcu PZL-W3 Sokół w trakcie lotów NOE.
EN
The paper presents the results of the identification of the combined work of a turbine engine of a helicopter equipped with a separate turbine engine with an ejective cooler on the transitional ranges. The interaction of both systems on the transitional ranges is caused by the maneuvers of a helicopter performing extreme flights. In the identification, the test results of experiments made on the helicopter PZL-W3 Sokół during NOE flights were used.
W artykule przedstawiono wyniki analizy warunków kształtujących chłodzenie przedziałów silnikowych śmigłowców. Uwagę skupiono głównie na chłodzeniu wynikającym z cech i właściwości przepływu strumieni powietrza w śladach zawirnikowych, w otoczeniach bliższych przedziałów, np. w postaci gondol silnikowych dodatkowo osłoniętych ekranami podczerwieni. Analizę przeprowadzono metodami modelowania numerycznego w śladach zawirnikowych. Sformułowane modele poddano symulacji obliczeniowej. Wyniki przedstawiono w postaci wykresów i tablic.
EN
This paper discusses the results of the examination on the conditions that influence the process of cooling in helicopter engine compartments. the cooling due to the characteristic and properties of the air flow in the wake near compartments, e.g. engine nacelles that are extra shielded with infrared screens is focused here. the wake was numerically modelled and the models generated were computationally simulated. the results are presented as graphs and tables.
W artykule przedstawiono wyniki analizy rozruchu mechanicznego, cieplnego i termicznego napędowego silnika turbinowego, przebiegającego na pokładzie śmigłowca, w warunkach polowych. Analizę przeprowadzono na podstawie wyników badań eksperymentalnych przeprowadzonych przy użyciu kamery termowizyjnej Therma CAMS45 oraz zapisów zmian podstawowych znamion rozruchu rejestrowanych przez komputer pokładowy śmigłowca PZL W3 Sokół.
EN
This paper discusses the results of the study on the mechanical, thermal start-up in the helicopter propulsion turbine engine in operation conditions. The examination is based on the results of experimental tests done by means of infrared camera THERMA CAM S45 and the changes in basic quantities of start-up recorded by an on-board computer in the PZL W-3 Sokół.
The paper presents the research on using infrared screens protecting an engine in an engine gondola in PZL W-3 helicopter to limit infrared emission to the surrounding. The methods of numerical modelling and computing simulation (hover and horizontal flight forward) were applied to the analysis. The results enabled formulating the guidelines to construct screens.
W celu ograniczenia nadmiernej emisji podczerwieni, w wojskowej technice śmigłowcowej stosuje się między innymi dwa rodzaje eżekcyjnych schładzaczy spalin odpływających z silników napędowych do otoczenia, a mianowicie: schładzacze integralne i schładzacze dobudowane. W obydwu przypadkach pojawia się wszakże potrzeba zmiany geometrii kanału wylotu spalin z postaci dyfuzora – co jest charakterystyczne dla silników śmigłowcowych, w postać kanału zbieżnego, bowiem proces eżekcji chłodnego powietrza z otoczenia do wnętrza schładzacza wymaga obniżenia ciśnienia na wylocie z kanału kolektora poniżej poziomu ciśnienia otoczenia. Jednakże taka zmiana wpływa w określony sposób na działanie i osiągi silnika turbinowego, szczególnie z oddzielną turbiną napędową.
EN
To reduce excessive infrared radiation, a military helicopter technology resorts to two types of ejection-based coolers to cool exhaust gas that goes out of an engine to the environment, i.e. integrated coolers and built-in coolers. Thus, it is necessary to change the geometry of the exhaust gas output duct from a diffuser as typical of helicopter engines for a convergent duct since ejecting cool air coming from the environment into the cooler requires the pressure at the outlet of the manifold duct to be lowered below ambient pressure. Such a change, however, influences in a certain way the operation and performance of a turbine engine, especially the one with a separate turbine.
W artykule przedstawiono model numeryczny i wyniki symulacji rozpływu spalin odpływających z silników napedowych w manewrze zawisu śmigłowca, z różnymi prędkościami wiatru bocznego. Symulację przeprowadzono z wykorzystaniem modelu numerycznego i oprogramowania ANSYS FLUENT. Obliczenia symulacyjne przeprowadzono na przykładzie zawisu śmigłowca PZL W3A Sokół.
EN
The paper presents the 3D model and simulation for exhaust gases expansion in vertical helicopter flight with different side wind speeds. The ANSYS FLUENT and CFD software were used to develop the model and simulations. The simulation were done for the PZL W-3A "Sokół" in vertical flight.
W pracy przedstawiono wyniki rozważań teoretycznych, dotyczących rozprzestrzeniania się w otoczeniu i zmian parametrów fizycznych: prędkości, temperatury i stężeń składników w strumieniu spalin odpływających z silnika turbinowego śmigłowca w trakcie ekstremalnych manewrów lotnych. Wyniki analizy wspomnianych zjawisk stanowiły podstawę do opracowania symulacyjnego programu komputerowego. Symulację obliczeniową przeprowadzono dla manewrów: hamowanie z nawrotem, wyskok do góry, szybkie rozpędzanie z zawisu. Ze względu na ograniczanie miejsca wyniki symulacji przedstawiono na wykresach dla manewru szybkie rozpędzanie z zawisu.
EN
The paper presents the results of the theoretical considerations on the spread in the environment and changes in the following physical parameters: speed, temperature and concentrations of components in a jet stream leaving a helicopter turbine engine during experimental flight maneuvers. The results of the analysis on these phenomena were the basis for developing a simulation computer programme. Computational simulations were carried out for maneuvers like braking and returning, a jump up, fast acceleration from hovering. Due to space limitations the simulation results given in graphs concern the maneuver of fast acceleration from hovering.
W artykule przedstawiono charakterystykę zagadnień promieniowania podczerwonego emitowanego do otoczenia przez strukturę śmigłowca w locie i jego gazy spalinowe. Charakterystyka ta była między innymi podstawą do opracowania planu badań emisji i przeprowadzenia badań eksperymentalnych. Badaniom poddano śmigłowiec PZL W-3 Sokół w wybranych manewrach lotów NOE (z nosem przy ziemi w porze dziennej oraz w nocy, wiosną, latem i jesienią. Badania emisji przeprowadzono przy pomocy kamery termowizyjnej w kilku sesjach badawczych ze stanowisk naziemnych i z pokładu innego śmigłowca w czasie wspólnych lotów ze śmigłowcem badanym. W artykule przedstawiono również niektóre wyniki badań, które posłużyły do uściśleń modelu teoretycznego emisji śmigłowca, a także wykorzystane zostały w praktyce inżynierskiej do opracowania koncepcji schładzacza spalin.
EN
A paper describes he infrared radiation that is emitted to the environment by the structure of a helicopter in flight and by its exhaust gases. This description was the basic for developing the plan the emission testing and experimentats. The Tested object was the PA W-3 Solail helicopter in the selected NOE (nap of the earth)flight maneuvers by day and night, in spring, summer and autumn. The emission testes were carried out in several research sessions using a thermographic camera mounted on ground testbeds and on a deck of another helicopter in joint flights. The paper also presents some research that have contributed of clarifying the theoretical model of helicopter emissions and to developing the engineering concept of an exhaust gases cooler.
W pracy przestawiono analizę emisji podczerwieni przez spaliny odpływające do otoczenia z silników turbinowych śmigłowca w ekstremalnych manewrach lotnych. Spaliny w otoczeniu – po wypływie z kolektora wylotowego klasycznego lub w formie schładzacza – traktowane są jako środowisko stygnących mieszanin gazowych w postaci strumienia, przemieszczającego się względem śmigłowca i otoczenia. W spalinach gazami aktywnymi w podczerwieni są gazy trójatomowe CO2 i H2O, a ich stężenia w spalinach charakteryzują ciśnienia cząstkowe. Rozważania przeprowadzono w ujęciu modelowym przy założeniu, że gazy CO2 i H2O emitują i pochłaniają podczerwień selektywnie z całych objętości. Podstawą do określenia fizycznych własności promienistych stanowił model pasm szerokich Edwards – Balakrishnana.
EN
The paper second part presents an analysis of the infrared emission by the exhaust gases that flow out of a helicopter turbine engine to the environment during extreme flight maneuvers. The exhaust gases in the environment – after leaving a standard exhaust manifold or as a cooling agent – are treated as an environment of a cooling down gas mixture to take the form of a stream moving in relation to a helicopter and the general environment. The active gases in exhaust gases in infrared light are triatomic gases of CO2 and H2O; and their concentration in exhaust gases is characterized by partial pressures. The analysis was carried out on a model assuming that CO2 and H2O can emit and absorb infrared light selectively from the whole volume. The model of wide bands gases radiation model of Edwards – Balakrishnan is the basis for determining the physical radial properties.
W artykule przedstawiono model współdzialania bezprzeponowego, dekcyjnego schładzacza spalin z turbinowym silnikiem śmigłowca w aspekcie obniżania temperatur zmian udziałów CO2 i H20 w mieszaninie spalin i powietrza emitowanej do otoczenia. Tematyka pracy dotyczy zagadnień wynikających z potrzeby obniżenia poziomów emisji podczerwieni do otoczenia przez niektóre rodzaje owców. Nieschładzane gazy spalinowe odpływajace do otoczenia mają znaczący udział w promieniowaniu podczerwonym śmigłowca w locie. Przedmiotem analizy i modelowania jest działanie dobudowanego schładzacza bezprzeponowego, pobierającego samoczynnie powietrze chłodzące otoczenia na zasadzie eżekcji. W wyniku modelowania uzyskuje się podstawy do wstępnego oszacowania parametrów schładzanych spalin, a także wytyczne dla geometrii urządzenia.
EN
The paper presents a model of interaction of membranneless, ejector exhaust cooler with the helicopter turbine engine in terms of lowering the temperature and changes of CO2 and H2O shares in the air and exhaust gas mixture outflowed to the environment. Scope of work addresses issues arising from the need to reduce the levels of infrared emissions into the environment by certain types of helicopters. Noncooled exhaust gases outflowing into the environment form a significant share of infrared radiation in the helicopter flight. The subject of analysis and modeling is performance of added membranneless cooler, ingesting the cooling air from the environment on ejection principle. In the result of modelling process the preliminary estimates of the cooled exhaust parameters are obtained, as well as guidelines for the geometry of the device.
W pracy przedstawiono wyniki symulacji komputerowej działania dobudowanego schładzacza eżekcyjnego spalin, współdziałającego z silnikiem 10W śmigłowca PZL W3 Sokół. Symulacje przeprowadzono dla ekstremalnych warunków lotu śmigłowca, wykorzystując wyniki prób w wybranych manewrach lotu NOE. Opracowany program obliczeniowy obejmuje obliczanie parametrów termicznych i gazodynamicznych spalin na wylocie z kolektora, a także obliczanie procesu schładzania spalin w schładzaczu. W wyniku symulacji uzyskuje się wartości temperatury i ciśnień cząstkowych mieszaniny spalin i powietrza odpływających do otoczenia. Są one przydatne w dalszym postepowaniu do oceny poziomów emisji podczerwieni.
EN
This paper presents the results of computer simulation activities of add-on ejection exhaust cooler, working with 10W engine of PZL W-3 Sokół helicopter. Simulation was performed for the extreme helicopter flight conditions, using the results of trials in selected NOE flight maneuvers. Developed calculation program includes the calculation of thermal and gasdynamic parameters of exhaust gases at the collector outlet, and the calculations of the gases cooling processes in the cooler. As a result of the simulation are obtained temperatures and partial pressures of the exhaust and air mixture outflowing to the environment. They are useful in further investigation to assess the levels of infrared emissions.