Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Ultralight and Very Light Helicopter Rotor Data

Dudnik Vitaly, Karabut Victor

Transactions on Aerospace Research

|

2023

|

Nr 2 (271)

17--24

EN

In recent years, a significant number of one- and two-seat lightweight helicopters have come into existence, and this makes it possible to analyse parameters and determine dependencies for this class of helicopters. The knowledge of such dependencies is necessary at the preliminary design stage. The analysis performed in this paper and its comparison with the statistical data of all categories of helicopters made it possible to determine the necessary corrections in the methods of determining the parameters of the helicopter’s rotor systems.

2

Design modification of water wheel turbine with various configuration variations

Firman Firman, Yunus Mohammed Yusuf, Anshar Muhammad, Hamzah Nur, Klistafani Yiyin, Djalal Muhammad Ruswandi

Przegląd Elektrotechniczny

|

2023

|

R. 99, nr 6

230--236

EN

One of the obstacles in the open loop cooling system is that the seawater that will be discharged back to the source does not meet the requirements for the quality standards for generation wastewater. So that the waste water pit requires a long channel construction. The construction of a long waste water pit channel is needed so that convectional heat transfer occurs in the channel to achieve the temperature requirements of the generated waste water, which is around 30o C. In this study, 4 fin configuration variations were used, namely: Ʌ-shaped four-angled fins, V-shaped four-angled fins, two parallel transverse four-angled fins (═), and two parallel four-pointed fins longitudinally (||) . With open channel dimensions of 7 m × 0.1 m × 1.3 m and the dimensions of the water wheel turbine model, namely diameter: 0.4 m, blade size: 0.8 × 0.8 m and a total of 16 blades. Based on the research results it is known that the type of fin that has the ability to reduce temperature quickly is the type of two fins with four parallel transverse angles with a temperature drop of 5.56o C with a tilt position of 0o , while the temperature drop with a tilt position of 30o is 4.54o C. However, this type of fin generates little power because the water that hits the turbine blades will be accommodated on the inside of the turbine fin even by utilizing a large discharge. The type of fin that produces the highest efficiency (%) and output power (Watts) is the type of two parallel four-angled longitudinal fins (||) with the highest efficiency value of 61.71% on a slope of 0o C and 84.95% on a slope of 30o C in order to obtain the greatest output power of 0.48 Watt at a slope of 0 o C and 0.56 Watt at a slope of 30o C.

PL

Jedną z przeszkód w systemie chłodzenia z obiegiem otwartym jest to, że woda morska, która będzie odprowadzana z powrotem do źródła, nie spełnia wymagań norm jakościowych dla wytwarzania ścieków. Aby studzienka ściekowa wymagała budowy długiego kanału. Konieczna jest budowa długiego kanału ściekowego, aby w kanale następowała konwekcyjna wymiana ciepła w celu osiągnięcia wymaganej temperatury wytwarzanych ścieków, która wynosi około 30oC. W tym badaniu zastosowano 4 warianty konfiguracji płetw, a mianowicie: czterokątne płetwy w kształcie Ʌ, czterokątne płetwy w kształcie litery V, dwie równoległe poprzeczne czterokątne płetwy (═) i dwie równoległe czteroramienne płetwy wzdłużnie (| |) . O wymiarach otwartego kanału 7 m × 0,1 m × 1,3 m oraz wymiarach modelu turbiny koła wodnego, a mianowicie średnicy: 0,4 m, wielkości łopatek: 0,8 × 0,8 m i łącznie 16 łopatek. Na podstawie wyników badań wiadomo, że typem płetwy, który ma zdolność szybkiego obniżania temperatury jest typ dwóch płetw z czterema równoległymi kątami poprzecznymi o spadku temperatury 5,56oC przy pozycji pochylenia 0o, natomiast spadek temperatury przy pozycji pochylenia 30o wynosi 4,54oC. Jednak ten typ płetwy generuje niewielką moc, ponieważ woda, która uderza w łopatki turbiny, będzie zatrzymywana po wewnętrznej stronie płetwy turbiny, nawet przy dużym wypływie. Typ płetwy, który zapewnia najwyższą wydajność (%) i moc wyjściową (W) to typ dwóch równoległych, czterokątnych podłużnych płetw (||) o najwyższej wartości sprawności 61,71% na zboczu 0oC i 84,95% na zboczu nachylenie 30oC w celu uzyskania jak największej mocy wyjściowej 0,48 W przy nachyleniu 0 oC i 0,56 W przy nachyleniu 30oC.

3

Rotors of vertical-axial wind turbines assembled in bearings and aerodynamic characteristics of a blade with unclosed wing profile

Panda Anton, Rozhkova Lyudmila, Kuznetsov Eduard, Nahornyi Volodymyr

Management Systems in Production Engineering

|

2022

|

nr 4 (30)

298--303

EN

In world practice, traditional blades used in high-speed wind turbines, both horizontal-axial and vertical-axial, have a wing-shaped profile. However, for horizontal-axial wind turbines, blades with such a profile have a fairly narrow range of operating values of the angle of attack of the incoming air flow and a low value of the moment of pulling from place. As for vertical-axial wind turbines, the self-starting of the rotor with wing blades is completely absent and additional devices are needed to start the rotor into operation. In order to ensure the selfstarting of the rotor and the operation of the wind turbine at high and low wind speeds, a new shape of the blade profile was developed, called non-closed wing profile. The concept of the development is that the blade should have a configuration in which the pulling force is involved at the beginning of the movement, and then, with the establishing of the movement, a lifting force would arise, which acquires a prevailing character in the operating mode. The article presents the results of experimental studies of the aerodynamic characteristics of the developed non-closed wing blades. One of the results obtained is to determine the effect of the thickness of the blade profile on the range of values of subcritical angles of attack of the incoming air flow and the differences between the nature and range of changes in the coefficients of lifting force and pulling force in a traditional wing blade and a blade with a non-closed wing profile. Studies of the rotor model of a vertical-axial wind turbine with non-closed wing blades have confirmed the presence of its self-starting and operability even at low wind speeds.

4

Insight into Damping Sources in Turbines

Moneta Grzegorz

Fatigue of Aircraft Structures

|

2022

|

Iss. 14

69--82

EN

Blade vibrations in aircraft engines are a significant challenge that must be overcome during the design and development of modern turbine engines. Vibrations lead to cyclic displacements and result in alternating stress and strain in undesired environments (high temperatures, erosion, corrosion of the surface, etc.). Under resonance conditions, stress amplitudes can increase and exceed their safety limits, and in extreme cases, can lead to engine failure. One method to reduce resonance vibrations is to increase damping in the turbine assembly. This paper presents and describes vibration damping sources in the turbine, including aerodynamic, material, and friction damping. Additionally, typical damping values for each damping component are presented and compared.

5

Insight Into Vibration Sources in Turbines

Moneta Grzegorz, Jachimowicz Jerzy, Pietrzakowski Marek, Doligalski Adam, Szwedowicz Jarosław

Fatigue of Aircraft Structures

|

2021

|

Iss. 13

40--53

EN

Despite of nearly 100 years of turbine engine development and design, blade vibrations remain a great engineering challenge. The rotating turbine blades’ vibrations lead to cyclic oscillations, which result in alternating stress and strain in harsh environments of high temperature and pressure. In modern aeroengines, high hot flow velocities might generate erosion and corrosion pitting on the metal surfaces, that leverage remarkably mean stresses. The combination of both mean and alternating stresses can lead to unexpected engine failures, especially under resonance conditions. Then, alternating stress amplitudes can exceed the safety endurance limit, what accelerates the high cyclic fatigue leading quickly to catastrophic failure of the blade. Concerning the existing state-of-the-art and new market demands, this paper revises forced vibrations with respect to excitation mechanisms related to three design levels: (i) a component like the blade design, (ii) turbine stage design consisting of vanes and blades and (iii) a system design of a combustor and turbine. This work reviews the best practices for preventing the crotating turbine and compressor blades from High Cyclic Fatigue in the design process. Finally, an engine commissioning is briefly weighed up all the pros and cons to the experimental validations and needed measuring equipment.

6

Termomechaniczne zniszczenie drugiego stopnia w małej turbinie gazowej zasilanej biogazem

Sławiński Daniel

Instal

|

2020

|

nr 2

20--24

PL

Impulsowy tryb pracy oraz zasilanie różnego typu paliwami powodują, nawet w małych turbinach gazowych, częste awarie. W pracy pokazano skutki awarii drugiego stopnia w turbinie gazowej oraz przeanalizowano przyczyny jej powstania. Jako główną przyczynę wskazano nadmierny wzrost temperatury spowodowany zmianą paliwa. Zastosowano nieliniową analizę numeryczną, którą poprzedzono obliczeniami termodynamicznymi turbiny oraz wizualnymi oględzinami skutków awarii. Symulacje wykorzystujące metodę elementów skończonych wykonano na geometrii nieuszkodzonej łopatki przy odwzorowaniu obciążenia w trakcie zasilania paliwem rekomendowanym przez producenta oraz zmienionym. Odwzorowano numerycznie skutki przytarcia łopatki o górne uszczelnienia. Obliczenia termodynamiczne wykazały wzrost temperatury w stopniu o 70 K przy zastosowaniu zmienionego paliwa. Przemieszczenia końca łopatki wykazały możliwość wystąpienia przytarcia. Wielkość wydłużenia łopatki przy zwiększeniu ciśnienia w stopniu lub wzroście prędkości obrotowej nie stanowi tak dużego zagrożenia, jak wydłużenia spowodowane zwiększeniem temperatury. Dla zachowania długotrwałej i bezpiecznej pracy małej turbiny gazowej warunkiem koniecznym jest ścisłe przestrzeganie wytycznych producenta odnośnie do składu paliwa. Jeżeli w trakcie pracy turbiny gazowej prawdopodobnym jest, że może być ona zasilana różnego typu paliwami, to konstrukcja powinna posiadać odpowiednie zapasy wytężenia oraz tolerancje pasowania.

EN

The impulse mode of operation and the supply of various types of fuels cause frequent failures even in the small gas turbines. The paper presents the ravages of second rotor stage failure in a gas turbine. The excessive thermal elongation rise caused by fuel change was indicated as the main cause. We applied nonlinear numerical analysis, preceded by thermodynamic calculations of the turbine and visual inspection of the effects of failure. Simulations were performed on undamaged blade geometry under load resulting from combustion: nominal fuel and the changed fuel. Thermodynamic calculations demonstrated a 70 K increase in temperature using the changed fuel. The blade tip displacements demonstrated the possibility of abrasion. The amount of elongation of the blade with increasing pressure or rotation speed does not pose as much danger as the elongations caused by the increase in temperature. To maintain long-term and safe operation of a gas turbine, it is necessary to strictly observe the manufacturer’s guidelines regarding fuel composition. If during the operation of a gas turbine it is likely that it can be powered by various types of fuels, then the structure should have adequate effort reserves and working tolerances.

7

Impact of Manufacturing Tolerances on Stress in a Turbine Blade Fir-Tree Root

Moneta Grzegorz, Jachimowicz Jerzy

Fatigue of Aircraft Structures

|

2020

|

Iss. 12

92--101

EN

Low Cycle Fatigue (LCF) is one of most common mechanisms behind turbine blade failures. The reason is high stress concentration in notch areas, like fir-tree root groves, which can cause cyclic stress beyond the safe threshold. The stress levels strictly depend on the manufacturing accuracy of the fir-tree lock (for both fitted together: blade root and disk groove). The probabilistic study aimed at determination of stress was performed using Finite Element Method (FEM) simulation on a population of 1000 turbine models (disk + blades +friction dampers), where fir-tree lock dimensions were sampled according to the normal distribution, within limits specified in the documentation. The studies were performed for different manufacturing quality levels: 3-Sigma, 6-Sigma and 3-Sigma with tolerance ranges reduced twice. Based on the results, the probabilistic distributions, probabilities and expected ranges of values could be determined for: material plastification, stress, strain, LCF lifetime, etc. The study has shown how each tooth of the root is loaded and how wide a stress range should be expected in each groove. That gives information on how the definition of tolerances should be modified to make the construction more optimal, more robust, with lower likelihood of damage, taking into account the cost-quality balance. It also shows how the Six Sigma philosophy can improve the safety of the construction, its repeatability and predictability. Additionally, the presented numerical study is a few orders of magnitude more cost- and time-effective than experiment.

8

Wyznaczanie pozycji i orientacji łopatki w procesie zrobotyzowanego szlifowania

Burghardt Andrzej, Kurc Krzysztof, Szybicki Dariusz, Łabuński W.

Modelowanie Inżynierskie

|

2019

|

T. 40, nr 71

19--25

PL

Przemysł lotniczy wymaga wysokiej jakości i dokładności wykonania wytwarzanych elementów, stąd konieczne jest zapewnienie jak najlepszej kontroli jakości. Proces inspekcji wykonanego detalu powinien przebiegać w taki sposób, aby wpływ na mierzony element był jak najmniejszy. Idealnym rozwiązaniem mogą być badania z użyciem skanerów optycznych. Jednak ze względu na długi czas pojedynczego pomiaru oraz konieczność nakładania powłoki anty refleksyjnej taki proces nie sprawdza się w produkcji. W pracy zaprezentowano koncepcję zrobotyzowanego stanowiska do pomiaru, orientacji i geometrii łopatki turbiny silnika lotniczego. Stacja składa się z robota przemysłowego wyposażonego w chwytak oraz stanowiska pomiarowego zaopatrzonego w laserowe czujniki odległości. Zmierzone wielkości zostają przesłane z modułu pomiarowego do kontrolera robota za pomocą protokołu transmisji danych. Przesłane dane mogą zostać wyświetlone na panelu operatorskim lub wykorzystane do przygotowania raportu. W porównaniu z pomiarem z wykorzystaniem skanera optycznego cały proces zajmuje znacznie mniej czasu. Na podstawie przygotowanych modeli CAD oraz wykorzystując notację Denavita-Hartenberga, wyznaczone zostały pozycja i orientacja łopatki w odniesieniu do układów współrzędnych robota oraz stanowiska pomiarowego.

EN

The aerospace industry requires high quality and precision of the manufactured parts thus it is necessary to ensure the best possible quality control. The inspection process of the workpiece should be done in such a way that the impact on the measured element is as small as possible. The ideal solution can be research using optical scanners. However, due to the long-time of a single measurement and the need to apply an anti-reflective coating, such process does not work in production. The paper presents the concept of a robotic station for measuring, orientation and geometry of an aircraft engine turbine blade. The station consists of an industrial robot equipped with a gripper and a measuring station equipped with laser sensors of distance. The measured quantities are transferred from the measurement module to the robot controller by means of a data transmission protocol. The transferred data can be displayed on the operator panel or used to prepare a report from a measurement. In comparison with the optical scanner, the entire process takes much less time. Based on the prepared CAD models and using the Denavit-Hartenberg notation, the positions and orientation of the blade were determined in relation to the robot coordinate systems and the measurement position.

9

Research on key process technology for profile electrolytic finishing of large marine propeller impeller

Ding B., Chen Y., Zhou J., Chen P.

Polish Maritime Research

|

2018

|

S 2

158--163

EN

An electrolysis process method for free-form blade surface finishing is proposed for a free-form surface impeller, and a stepwise method is used to process the inter-blade channel of the overall impeller. The forming cathode is then used to finish the blade to meet the blade processing requirements. In the design, the forming cathode structure was improved by using motion simulation software, and the flow field simulation software was used to simulate and analyze the cathode flow channel. The cathode shape and the electrolyte flow rate between the electrodes meet the processing requirements. In the process of processing experiments, the motion path of the cathode was analyzed and optimized. The effect of the feed direction on the uneven distribution of the blade machining gap was reduced through optimization, and highfrequency pulse power processing was used to reduce the machining gap and improve the machining accuracy of the blade. The experimental results show that the process scheme is feasible and the precision of the processed impeller free-form surface is significantly improved. The material is a monolithic turbine disk of high-temperature alloys, and its large twisted blade processing has always been a problem in the manufacturing industry.

10

Wpływ uszkodzenia krawędzi natarcia łopatek sprężarki silnika lotniczego na ich wytrzymałość zmęczeniową

Obrocki W., Setkowicz A., Masłyk M., Sieniawski J.

Mechanik

|

2018

|

R. 91, nr 3

205--209

PL

Przeanalizowano wyniki badań wpływu długości uszkodzenia pióra łopatki sprężarki silnika lotniczego (z uwzględnieniem położenia tego uszkodzenia na krawędzi pióra) na jej wytrzymałość zmęczeniową w warunkach dużej liczby cykli. Opracowano kryteria klasyfikacji uszkodzeń łopatki oraz metodykę badań. Zaprojektowano i wykonano oprzyrządowanie do próby zmęczeniowej łopatek sprężarki. Do ustalenia źródła inicjacji pęknięcia zmęczeniowego i kierunku jego propagacji podczas próby zmęczeniowej zastosowano metodę fluorescencyjną.

EN

Article presents the research results of aircraft compressor blade damage length and its position influence on fatigue strength under high number cycles conditions. The criteria for blade damage detection classification and test research methodology were developed. Designed and tested the instrumentation for compressor blades fatigue tests. Fluorescent method was used to determine the source of fatigue cracking initiation and its propagation direction during fatigue test.

11

The impact of unevenness and instability of flue gas temperature on the technical condition of gas turbine blades

Błachnio J., Kułaszka A., Perczyński J.

Journal of KONES

|

2018

|

Vol. 25, No. 2

45--51

EN

Gas turbines are used in the power sector, aviation, pump houses, and other technical systems. Such a broad range of application is associated with favourable indicators: high power, rather low weight per unit of power, significant efficiency, as well as high durability. All of these indicators greatly depend on the combustion chamber flue gas temperature. It is important for the flue gas temperature to be uniform around the turbine perimeter and stable over time. This condition is extremely important also in the case of frequent temperature variations associated, e.g. with a variable operating range of a manoeuvre aircraft turbojet engine. The paper analyses the causes for the unevenness and instability of combustion chamber flue gas temperature. The impact of the fuel quality, the technical condition of the fuel supply system, as well as the operating conditions of the combustion chamber-turbine assembly was shown. The issues regarding the presence of various types of damage to turbine elements, their blades in particular, were defined. The main cause behind the damage is the unevenness and instability of flue gas temperature, resulting in the presence of overheating, creeping, thermal fatigue, high-temperature corrosion of blade material. The forms of that damage, especially the first turbine stages, were presented. Blade material microstructure test results showed increased layer thickness, grain-size, and especially, adverse modification of the strengthening γ' phase in the temperature function. It was concluded periodic diagnostics of turbine blades with the optical method enables the non-invasive evaluation of their technical condition and drawing conclusions in terms of their durability.

12

Database of expert diagnostic system in the field of turbine blades non-destructive testing

Borowczyk H., Błachnio J.

Journal of KONES

|

2018

|

Vol. 25, No. 4

25--32

EN

The article presents selected problems in the synthesis of the database of expert diagnostic system of gas turbine blades in the field of non-destructive testing. The source of data is optical methods and computed tomography methods. Optical tests can be carried out on the blades of the turbine built in the engine and after their disassembly. Optical tests provide diagnostic information in the form of an image of the blade surface. This makes it possible to identify damage based on changes in the attributes of the image of the blade surface. Computer tomography methods are applied on disassembled blades. Assessment of the technical condition of the blade is made on the basis of individual two-dimensional X-ray scans or on the basis of a three-dimensional image of the blade generated by the computer software from the set of X-ray scans taken during the full angle rotation. The computed tomography data set includes a small number of points on the timeline of operation; hence, the correlation of results with optical methods is difficult. Integration of diagnostic data from two or more sources into one expert system requires standardization of data. One possible approach is the use of multi-valued encoding of 2D and 3D image attributes. In this way a multivalued diagnostic model of the blade is obtained, which can be processed by information theory methods to optimize the set of attributes.

13

Wpływ profilu łopatki mieszadła śmigłowego na hydrodynamikę i moc mieszania

Stelmach J., Kuncewicz C.

Przemysł Chemiczny

|

2017

|

T. 96, nr 11

2348--2352

PL

Określono bezwymiarowe moce mieszania oraz rozkłady prędkości osiowych i promieniowych oraz ich średniokwadratowe pulsacje dla mieszadeł śmigłowych o różnych kształtach i przekrojach łopatek. Badania przeprowadzono w zakresie mieszania burzliwego. Na podstawie uzyskanych wyników określono optymalne przekroje łopatek, które zapewniają dobrą homogenizację cieczy przy możliwie małym poborze mocy.

EN

Power consumption and axial and radial velocity distributions and velocity pulsations for propeller impellers of various shapes and cross-sections of blades were measured. The study was carried out in turbulent regime of mixing. The optimum blade cross-sections provided good homogenization of the liq. at the lowest power consumption.

14

Optymalizacja kształtu łopat turbiny wiatrowej z wykorzystaniem programów CAD/CAM/CAE i druku 3D

Moczulak B., Miąskowski W., Nalepa K., Pietkiewicz P.

Przegląd Mechaniczny

|

2017

|

nr 6

57--59

PL

W artykule opisano poszczególne etapy prototypowania łopat turbiny wiatrowej o pionowej osi obrotu z wykorzystaniem oprogramowania CAD/CAM/CAE oraz technik szybkiego prototypowania. Przedstawiony proces wykorzystywany jest do budowy modeli turbin wiatrowych, których badania empiryczne realizowane są w Laboratorium Podstaw Konstrukcji Maszyn na Wydziale Nauk Technicznych Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie. W artykule przedstawiony jest tok postępowania podczas projektowania profili łopat na przykładzie turbiny wiatrowej Darrieusa typu H, której łopata dodatkowo wyciągnięta jest po linii śrubowej.

EN

Different fields of prototyping of wind turbine blades with vertical axis of rotation using CAD/CAM/CAE software and fast prototyping techniques are described in this article. Presented process is used to build wind turbine models, which empirical research are carried out in the Laboratory of Bases of Machinery Construction at the Faculty of Technical Sciences of the University of Warmia and Mazury in Olsztyn. A course of action for the design of the Darrieus H-type wind turbine, which blade is additionally extended along the helical line is presented in this paper.

15

Increased temperature impact on durability of gas turbine blades

Błachnio J., Bogdan M., Zasada D.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2017

|

Vol. 19, no. 1

48--53

EN

The paper presents the research results of a microstructure of the turbine rotor blades made of nickel-based super alloys. The purpose of the research was to determine the high temperature impact on the microstructure stability of the material of the blades. The degree of advancement of the super alloy microstructure changes after the exposure to high temperature was compared to the mictrostructure condition of new blades. The research material includes blades made of EI 867 and ŻS 32 types of alloys. The microstructure research of blades subject to the high temperature impact, and the blades after operation showed the occurrence of adverse changes in relation to the microstructure of new blades. It was found that the cause of adverse changes in the microstructure was the super alloy overheating. The blade in such a condition has low heat and creep resistance. The element, in which the overheating will occur, is exposed to damage, which usually entails faulty turbine operation. This type of damage is removed during the engine major repair, which is associated with huge costs.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań mikrostruktury łopatek wirnika turbiny wykonanych z nadstopów na bazie niklu. Celem badań było określenie skutków oddziaływania wysokiej temperatury na stabilność mikrostruktury materiału łopatek. Stopień zaawansowania zmian mikrostruktury nadstopu po oddziaływaniu wysokiej temperatury porównywano ze stanem mikrostruktury łopatek nowych. Materiałem do badań były łopatki ze stopów typu EI 867 oraz ŻS 32. Badania mikrostruktury łopatek poddawanych oddziaływaniu wysokiej temperatury oraz łopatek po eksploatacji wykazały występowanie niekorzystnych zmian w stosunku do mikrostruktury łopatek nowych. Stwierdzono, że przyczyną niekorzystnych zmian w mikrostrukturze było przegrzanie nadstopu. Łopatka w takim stanie wykazuje niską żaroodporność oraz żarowytrzymałość. Element, w którym wystąpi przegrzanie jest narażony na uszkodzenie, co przeważnie pociąga za sobą wadliwą pracę turbiny. Tego typu uszkodzenia usuwa się w trakcie naprawy głównej silnika co wiąże się z ogromnymi kosztami.

16

Aeroelastic analysis of helicopter rotor using virtual blade model and equivalent beam model of a blade

Sieradzki A.

Journal of KONES

|

2016

|

Vol. 23, No. 1

297--304

EN

Modern helicopter rotor blades design requires taking into account complex aeroelastic phenomena. Sophisticated computational fluid dynamics and structural dynamics models, available on the market, coupled together enable such analysis with very high fidelity. However, the computational cost of this type of simulation is usually very high and for this reason, it cannot be used in interactive design process or optimization run. Complex Fluid Structure Interaction models are excellent tools for validation purposes, but the design process requires simpler models with lower computational cost and still relatively high accuracy and capabilities. The paper presents a new efficient methodology for calculating helicopter rotor loads, deformations and performance. It uses the well-known Navier-Stokes equations aerodynamic solver – ANSYS Fluent, and modified Virtual Blade Model (based on Blade Element Theory) for rotor flow calculation. This connection guarantees exceptional capabilities and fidelity in comparison with simulation time. The dedicated structural dynamics solver, based on equivalent beam model of a blade and Finite Difference Method, was developed and coupled with CFD part using User Defined Functions in Fluent software. The accuracy of created module was validated with wind tunnel tests data of IS-2 helicopter rotor model, performed in Institute of Aviation. The results of calculations were compared with experimental data for a hover state and a forward flight with three different flight velocities. The comparisons showed very good agreement of the data in most of the analysed cases and pointed out new research possibilities. The presented aeroelastic helicopter rotor model combines all advantages of using three-dimensional Navier-Stokes solver with relatively low computational costs and high accuracy, confirmed by wind tunnel tests. It could be used successfully in helicopter rotor blades design process.

17

Pattern of helicopter rotor loads and blade deformations in some states of flight envelope

Stanisławski J.

Prace Instytutu Lotnictwa

|

2015

|

Nr 1 (238)

70--90

EN

Paper contains a calculated range of helicopter rotor loads and deformations of the rotor blades which can occur within the flight envelope in different states: hover, level flight, autorotation, pull-up. The rotor loads were determined by using a computer simulating program including the model of the deformable rotor blade. The equations of motion of the rotor blade were solved by applying Galerkin's method. The results of calculations were presented in the form of plots showing time-run of the loads and the distributions of deformations due to the blade azimuth position on the rotor disk.

PL

Praca obejmuje określenie poziomu zmian obciążeń wirnika nośnego i odkształceń łopat występujących w różnych warunkach lotu możliwych do wystąpienia w granicach obwiedni stanów lotu śmigłowca: zawis, lot poziomy, autorotacja, wyrwanie. Wartości obciążeń elementów wirnika wyznaczono symulacyjnie z zastosowaniem programu komputerowego uwzględniającego model odkształcalnej łopaty. Do rozwiązania równań ruchu łopat wykorzystano metodę Galerkina. Wyniki obliczeń przedstawiono w formie wykresów pokazujących rozkłady obciążeń i odkształceń.

18

Experimental measurements and simulation calculations of loads in control system of helicopter rotor

Stanisławski J.

Prace Instytutu Lotnictwa

|

2015

|

Nr 1 (238)

35--53

EN

Paper presents measured data of ILX-27 helicopter test in hover condition compared to simulation calculations concerning loads of a rotor control system. Used computing program for rotor loads calculation comprises a model of rotor blade treated as a elastic axis with a set of lumped masses. The results of simulation calculations also include predicted level of rotor control system loads for some other than hover states of flight.

PL

Przedstawiono porównanie wyników pomiarów z prób w zawisie śmigłowca ILX-27 oraz obliczeń symulacyjnych dotyczących obciążeń układu sterowania wirnikiem nośnym. Do obliczeń użyto program komputerowy do wyznaczania obciążeń wirnika śmigłowca z uwzględnieniem odkształcalności łopat. Obliczeniowo wyznaczono poziom obciążeń układu sterowania wirnikiem w wybranych stanach lotu śmigłowca.

19

Projektowanie i analiza MES kształtowych dysz chłodziwa do szlifowania zamka łopatki silnika lotniczego, wykonywanych techniką przyrostową

Żyłka Ł., Grendysa K.

Mechanik

|

2015

|

R. 88, nr 12CD3

78--83

PL

Zamki łopatek silników lotniczych obrabiane są w większości przypadków poprzez szlifowanie głębokie z posuwem pełzającym CFG. Podczas jego wytwarzania kluczowym jest zachowanie dokładności obróbki, jak również jakości powierzchni szlifowanej. W tym celu stosuje się kształtowe dysze chłodziwa, które zapewniają optymalne warunki chłodzenia na całej długości profilu zamka. Przeanalizowano i zoptymalizowano konstrukcję dysz kształtowych oraz przeprowadzono obliczenia MES.

EN

Aircraft blade dovetails are, in most cases, machined by Creep Feed Grinding (CFG). During its production, it is essential to cover machining precision and also quality of the grinding surface. For this purpose, profile coolant nozzles are used, to provide optimum conditions of cooling over the entire length of fir-tree profile. The analysis, optimization of design and FEM calculations were made.

20

Drążenie elektrochemiczne otworów w elementach silników turbinowych

Kozak J.

Mechanik

|

2015

|

R. 88 nr 4CD

13--16

PL

W referacie przedstawiono zagadnienia chłodzenia łopatek turbin oraz drążenia otworów chłodzących. Rozpatrzono modelowanie matematyczne procesu drążenia elektrochemicznego strugą elektrolitu oraz dobór parametrów obróbki. Wykazano, że należy uwzględniać zmienność przewodnictwa elektrycznego elektrolitu wywołaną wydzielaniem ciepła w procesie. Omówiono badania doświadczalne oraz weryfikację modelu matematycznego.

EN

Electrochemical Jet Machining (ECJM) is used for drilling small holes in aircraft turbine blades and complex shape holes. This paper presents a mathematical model for determining the relationship between the machining rates and conditions of ECJM. Experimental verification is also presented.