Analiza modalna pękającej łopatki sprężarki

• Autorzy: Witoś, M.

Warianty tytułu

EN

On the modal analysis of a cracking compressor blade

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono problematykę wiarygodnego rozpoznawania i prognozowania stanu technicznego stalowych łopatek sprężarki. Omówiono symptomy pęknięcia pióra łopat-ki i metody jego identyfikacji, stosowane w eksploatacji i remoncie turbinowego silnika odrzutowego typu SO-3. Przedstawiono optyczną metodę laserowego pomiaru drgań pióra łopatki na wzbudniku, wdrażaną w Wojskowych Zakładach Lotniczych nr 3 (WZL-3). Omówiono spostrzeżenia z jej weryfikacji. Wskazano na nowe możliwości badawcze wdrażanej metody, a w tym identyfikowanie wczesnych symptomów zmęczenia materiału (fazy umocnienia i osłabienia) i inicjacji pęknięcia. Omawianą tematykę zobrazowano przykładami z pomiarów właściwości modalnych dobrych i uszkodzonych łopatek oraz prób zmęczeniowych, prowadzonych wg profili LCF i HCF. Wykazano, że analiza kształtu charakterystyki rezonansowej danego modu umożliwia wiarygodne różnicowanie zmęczenia od pęknięcia materiału.

EN

The paper deals with issues related to reliable recognition and prediction of health of steel compressor blades. It outlines symptoms that indicate the blade cracking, and identification methods that can be used during operation, maintenance and re-pairs/overhauls of turbine jet engines of the SO-3 type. An optical method involving laser measurements of blade vibration while on the excitation source is presented in details as it is implemented in the WZL-3 (Military Aviation Works No. 3). The method has been verified in practice and some findings from the verification process are dis-cussed. Next, new testing capabilities offered by the method are presented, including identification of early symptoms of material fatigue (the strengthening and the weaken-ing of the material) and the crack initiation. The topics under discussion have been illustrated with some examples taken while measuring modal properties typical of both defect-free and faulty blades as well as from fatigue tests conducted according to the LCF and HCF profiles. It has been proved that the analysis of resonance responses for specific modes of operation allows of reliable differentiation between material's fatigue and cracking.

Słowa kluczowe

PL

umocnienie/osłabienie materiału; LCF; HCF; diagnozowanie

EN

strengthening/weakening; LCF; HCF; diagnosing/diagnostic procedures

• Czasopismo: Prace Naukowe Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych
• Rocznik: 2008
• Tom: nr 23
• Strony: 5-20
• Opis fizyczny: pol.,s.21--36ang.,Bibliogr.7poz.,rys.,tab.

Twórcy

autor

Witoś, M.

• Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych

Bibliografia

• 1. Buch A.: Zagadnienia wytrzymałości zmęczeniowej. PWN, Warszawa 1964.
• 2. Byrne J., Hall R.F., Ding J.: Combined High Cycle/Low Cycle Fatigue Crack Growth and the Influence of LCF Overloads. Meeting Proceedings of RTO-MP-AVT-121 “Eva-luation, Control and Prevention of High Cycle Fatigue in Gas Turbine Engines for Land, Sea and Air Vehicles”, Granada, NATO 2005, CD-ROM, s. 30.1–30.7.
• 3. Littles J. Jr, Morris R., Pierre Ch.: Engine System Prognosis for HCF Risk Mitigation of Fan and Compressor Airfoils. Meeting Proceedings of RTO-MP-AVT-121 “Evaluation, Control and Prevention of High Cycle Fatigue in Gas Turbine Engines for Land, Sea and Air Vehicles”, Granada, NATO 2005, CD-ROM, s. 1.1–1.9.
• 4. Washburn R.: Amplitude and Phase Variations Associated with Low Order Resonance Re-sponses Subjected to Time Varying Excitation Sources. Proceedings of 9th National Turbi-ne Engine High Cycle Fatigue Conference, 2004, http://www.hcf.utcdayton.com/pages/04-proceed.html
• 5. Witoś M.: Diagnozowanie stanu technicznego łopatek sprężarki turbinowego silnika spalinowego metodą bezdotykowego pomiaru drgań. Rozprawa doktorska, ITWL, Warszawa 2004.
• 6. Witoś M., Olzak B.: Modal Analysis of Compressor Cracking Blade. VKI Lecture Series “Tip Timing & Tip Clearance Measurements in Turbomachines”, VKI, Rhode-Saint-Genèse 2007.
• 7. Witoś M., Szczepanik R.: Turbine Engine Health/Maintenance Status Monitoring with Use of Phase-Discrete Method of Blade Vibration Monitoring. Meeting Proceedings of RTO-MP-AVT-121 “Evaluation, Control and Prevention of High Cycle Fatigue in Gas Turbine Engines for Land, Sea and Air Vehicles”, Granada, NATO 2005, CD-ROM, s. 2.1–2.17.