Каковы основные значения датчика, вызывающие отказ компрессора высокого давления в турбовентиляторном двигателе?

Я прочитал статью «Моделирование распространения повреждений для моделирования работы авиационного двигателя до отказа» ( ссылка ). Я занимаюсь анализом, чтобы найти, какие датчики отслеживать ошибки, введенные в смоделированные наборы данных.

Одной из таких неисправностей является компрессор высокого давления, из-за которого двигатели помечаются как неисправные.

Мой анализ дал мне следующие датчики:

  • Скорректированная скорость вращения вентилятора (NRf в об/мин),
  • Физическая скорость вентилятора (Nf об/мин) и
  • Соотношение давлений в двигателе (P50/P2).

Я не мог найти правильные ответы в Интернете. Может ли кто-нибудь быть достаточно любезен, чтобы установить, насколько связаны эти датчики с возникновением неисправности HPC в турбовентиляторном двигателе.

Я не из авиации фон. Я очень признателен за любые действительные предложения/ссылки или ответы.

Здравствуйте, какую неисправность вы считаете? Они могут быть нескольких типов: срыв, превышение скорости, недостаточная скорость, уровень вибрации...
@BambOo, в документе говорится, что для имитации деградации HPC использовались модификаторы потока и эффективности HPC. Выходные данные: Поверхность отклика предела срыва HPC в зависимости от эффективности и потерь потока, имитирующих деградацию в модуле HPC. Индекс работоспособности определяется увеличением EGT (уменьшение запаса EGT) по сравнению с запасом срыва HPC для всех трех траекторий деградации. Каждая траектория деградации моделировалась до тех пор, пока индекс здоровья не достигал нуля. Воспринимаемые пределы (вентилятор, HPC, LPC и EGT) использовались для расчета индекса работоспособности для определения критериев остановки моделирования.

Ответы (2)

Похоже, вы ищете понимание того, как эффективность HPC влияет на общую производительность двигателя. Мое предложение здесь было бы использовать отличный симулятор двигателя НАСА: https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/airplane/ngnsim.html Одна из многих переменных, с которыми вы можете поиграть, — это эффективность HPC. Обратите внимание, что по мере снижения эффективности HPC общий EPR будет падать. В реальном двигателе контроллер заметит это и добавит больше топлива, чтобы компенсировать это и вернуться к исходному EPR. В этом симуляторе вам нужно будет сделать это, отрегулировав регулятор дроссельной заслонки.

Вот скриншот работающего симулятора двигателя. Тот, что слева, имеет высокую эффективность компрессора, а тот, что справа, имеет низкую эффективность компрессора (обратите внимание, как я изменил дроссельные заслонки и другой расход топлива). Обратите внимание, что температура справа выше. Это симптом менее эффективного компонента. Двигатель должен работать больше, чтобы создать ту же тягу. Есть ряд других выходов. Вы также можете поэкспериментировать с другими компонентами, например, посмотреть, как выглядит ухудшенный КПД турбины в сравнении с ухудшенным КПД компрессора.

Единственное, чего нет в этом симуляторе, так это скорости вращения ротора. Для этого, хотя я не исчерпал расчеты, я думаю, что скорость вращения вентилятора не сильно изменится с эффективностью HPC, по крайней мере, для конфигурации с высоким байпасом. Как я уже сказал, система управления изменит расход топлива, чтобы вернуться к той же тяге (через EPR), и, поскольку большая часть тяги исходит от вентилятора, скорость вентилятора будет примерно такой же. С другой стороны, частота ядра должна возрасти. Потому что ядро ​​​​должно работать больше, чтобы производить такое же количество энергии.

введите описание изображения здесь

Я немного прочитал вашу ссылку, и кажется, что цель состояла в том, чтобы смоделировать деградацию, не заглядывая глубоко в лежащие в основе явления. Так что в основном вас интересует только эффективность модуля HPC.

Потеря производительности и, следовательно, износ модуля могут быть оценены с помощью различных датчиков, но основным значением является соотношение давлений между входом и выходом модуля HPC.

Это соотношение будет сильно зависеть от множественных явлений износа, происходящих внутри модуля, особенно от износа конструкций из-за трения ротора о статор. Кроме того, небольшие повреждения из-за усталостных разрушений могут привести к потерям отношения давлений.

Спасибо, что заглянули в газету. Я пытаюсь понять, влияет ли скорректированная скорость вентилятора, физическая скорость вентилятора и коэффициент давления энергии на HPC?
@BambOo. Ваш ответ не является неправильным, но это еще не все. Во-первых, упомянутая вами степень сжатия не всегда измеряется в стандартном наборе приборов двигателя (вам нужны полные давления, а не статические, которые обычно измеряются). Во-вторых, соотношение изменяется с исправленной скоростью вращения ротора. Таким образом, вы также должны измерить N2, а также общее давление и температуру на входе в двигатель, чтобы получить скорректированное значение N2. В-третьих, КПД компрессора определяется как фактическое повышение температуры по сравнению с изоэнтропическим повышением температуры, которое должно произойти при заданном повышении давления.
... Итак, вы также должны измерить общую температуру на входе и выходе из компрессора (чего я никогда не видел в серийном двигателе). Но если у вас есть все эти измерения, вы должны быть в состоянии обнаружить изменение эффективности компрессора, если оно достаточно сильно превышает уровень шума.
@Джо. Все наоборот. Эффективность HPC влияет на эти параметры (и другие), а не наоборот. Ответ Даниэля дает хороший обзор. Детали зависят от того, что пытается сделать система управления двигателем. (См . Aviation.stackexchange.com/questions/32301/… ). Проще говоря, двигатель GE будет регулировать расход топлива, чтобы поддерживать скорректированный N1 постоянным, двигатель PW или RR будет регулировать расход топлива, чтобы поддерживать постоянный EPR. В обоих случаях расход топлива увеличится по мере ухудшения HPC, но не обязательно на одинаковую величину.
...Все остальные параметры, кроме ЭПР, или скорректированного N1, сдвинутся, потому что все термодинамически связано.
Очень интересные замечания @Penguin. Я должен признать, что я пришел из сообщества моделирования / механики, а не из фактического сообщества пилотов или более практического сообщества. Я полностью согласен с тем, что контролер будет стараться сохранить спектакли в любой ситуации...