ZASTOSOWANIE INŻYNIERII ODWROTNEJ W PROCESIE OCENY
STANU TECHNICZNEGO
WIRNIKA SPRĘŻARKI PROMIENIOWEJ TURBINOWEGO SILNIKA LOTNICZEGO P&W 206 b2
Bartosz Przybyła
1a, Zbigniew Zapałowicz
1b1Katedra Techniki Cieplnej, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie
abartoszprzybyla@gmail.com, bzbigniew.zapalowicz@zut.edu.pl
Streszczenie
W artykule omówiono zastosowanie inżynierii odwrotnej w procesie oceny stanu technicznego nowego oraz eks- ploatowanego wirnika sprężarki promieniowej lotniczego silnika turbinowego P&W 206b2. W pracy opisano proces skanowania 3D wyeksploatowanego wirnika sprężarki do postaci zbioru punktów oraz przekształcenie otrzymanego skanu do postaci modelu geometrycznego. Model geometryczny wirnika sprężarki eksploatowanego silnika posłużył do wykonania modelu geometrycznego nowego wirnika. Następnie oba modele wirników „umieszczono” w wirtualnych kadłubach sprężarek i przeprowadzono symulacje CFD przepływu powietrza. Dodatkowo model nowego wirnika posłużył do wykonania symulacji jego uszkodzenia ciałem obcym (zawleczką).
Słowa kluczowe: inżynieria odwrotna, CFD, silniki lotnicze, uszkodzenia sprężarki lotniczej
APPLICATION OF REVERSE ENGINEERING IN THE PROCESS OF ASSESSMENT
OF THE TECHNICAL CONDITION
OF THE RADIAL COMPRESSOR ROTOR
OF THE TURBINE AIRCRAFT ENGINE P&W 206 b2
Summary
In this paper, the use of reverse engineering in the process of evaluating the technical condition of a new and used rotor of radial compressor of the P&W 206 b2 turbine engine is presented. The paper describes the 3D scanning process of the exploited rotor to a set of points and transforms the received scan into a numerical model. The numerical model of the compressor rotor of the used engine helped to the make the numerical model of the new rotor. Then both rotor models were "placed" in the virtual compressor hulls and CFD airflow simulations were performed. In addition, the model of the new rotor was used to simulate its damage by theforegin object (cotter pin).
Keywords: reverse engineering, CAD, aircraft engine, damage of aircraft compressor
1. WSTĘP
Ocena stanu technicznego turbinowego silnika lotniczego, będącego w ciągłej eksploatacji, jest procesem polegającym na regularnym sprawdzaniu jego parametrów eksploatacyjnych, takich jak: prędkość obrotowa turbiny wysokiego ciśnienia-n1; prędkość obrotowa turbiny niskiego ciśnienia-n2; temperatura na wyjściu z turbiny wysokiego ciśnienia - tot; natężenie przepływu paliwa m [5]. Śledzenie bieżących parametrów, przez odpowiednio przeszkolony personel pozwala określić czy silnik jest zdatny do dalszej eksploatacji (tzn. czy w dalszej eksploatacji jest on w stanie zapewnić w sposób nieprzerwany napęd wirnika nośnego, czy też kwalifikuje się do remontu). W przypadku, gdy któryś z parametrów silnika nie mieści się w limitach wartości podanych przez producenta, jest on demontowany z płatowca i poddany naprawie.
Niestety, dopiero w czasie jego obsługi remontowej, po demontażu, można określić, który z podzespołów uległ awarii, bądź też poszukiwać przyczyny tej awarii.
Awarie te są najczęściej skutkiem oddziaływań czynników zewnętrznych, np. piasku. W śmigłowcach wykonujących misje ratunkowe - HEMS (z ang.
Helicopter Emergency Medical Service - Śmigłowcowa Służba Ratownictwa Medycznego) duża liczba misji, a tym samym duża liczba cykli (start - lot - lądowanie) sprzyja awariom wywołanym oddziaływaniem ciał obcych. Takie czynniki jak operowanie w pasie nadmorskim, loty w pobliżu zakładów chemicznych czy też lądowania na terenach przygodnych (łąka, plaża) są najczęstszymi przyczynami dyskwalifikującymi silnik z jego dalszej eksploatacji, wskutek erozyjnego bądź mechanicznego zużycia wirnika sprężarki[1].
Zastosowana w niniejszej pracy inżynieria odwrotna jest procesem przeciwnym [13] do metodyki projektowania i wytwarzania elementów, przedstawionej na rys. 1.
Metodyka ta pozwala na odtworzenie warunków, w jakich pracuje sprężarka, zbadanie procesów zachodzących podczas jej pracy oraz obserwację zmian wielu parametrów pracy wirnika, takich jak:
zawirowania strugi powietrza, ciśnienia robocze, prędkość strumienia itp. Inżynieria odwrotna pozwala również na wykonanie symulacji uszkodzeń wirnika zassanymi ciałami obcymi (FOD z ang. „Foregin object damage”) oraz zbadanie, w jakich warunkach pracy sprężarki dochodzi do uszkodzeń.
Rys.1 Metodyka procesu projektowania [9]
Metodyka inżynierii odwrotnej w odniesieniu do opisanego silnika turbinoweg, jest realizowana w trzech etapach. Pierwszy etap to skanowanie zużytego wirnika sprężarki promieniowej. Drugim etapem jest wykonanie modelu CAD tego wirnika. W trzecim etapie przeprowadzono symulacje CFD.
Zasadniczym celem niniejszej pracy jest omówienie metodyki tworzenia modeli numerycznych i przeprowadzenie symulacji CFD przepływu powietrza dla nowego oraz eksploatowanego wirnika sprężarki promieniowej turbinowego silnika lotniczego.
Dodatkowym celem pracy jest wykonanie symulacji uszkodzonego wirnika sprężarki, wewnątrz którego znajduje się ciało obce (zawleczka). łopatek
2. SKANOWANIE TRÓJWYMIAROWE WIRNIKA
Proces skanowania przeprowadzono za pomocą skanera 3D typu ATOS firmy GOM. Skaner ten wyposażony jest w dwie kamery o rozdzielczości matrycy 5 mln pikseli, jego obszar pomiarowy to 38x29-2000x1500 mm2, gęstość punktów od 0,02 mm do 0,79 mm oraz dystans roboczy 490-2000 mm [4]. Przebieg skanowania polega na pomiarze odległości przecinających się promieni światła, padających na mierzony przedmiot z kilku źródeł (rys.2).
Rys. 2. Zasada działania skanera 3D [8]
Czujniki skanera mierzą te odległości w trzech osiach i zapisują ich wartości, tworząc w ten sposób wirtualny model w postaci zbioru punktów. W zależności od stopnia skomplikowania modelu geometrycznego, na który wpływ mają liczba powierzchni, otworów, załamań itp., może to być od kilku tysięcy do kilku milionów zarejestrowanych punktów [2]. Źródło światła emituje serię prążków padających na mierzony przedmiot, a kamery stereoskopowe rejestrują ich położenie.
W niniejszej pracy modelem wyjściowym w procesie skanowania był wyeksploatowany wirnik sprężarki promieniowej turbinowego silnika śmigłowego. Wirnik ten na skutek stwierdzonych uszkodzeń był niezdatny do dalszej eksploatacji i został skierowany do naprawy. Do wirnika zostały przyklejone czarno-białe punkty będące punktami odniesienia dla skanera (rys.3). Następnie wirnik umieszczono na stole roboczym i poddano procesowi skanowania. Uzyskany model geometryczny wirnika, składający się z ponad 1,6 mln punktów, został zapisany jako plik typu .XYZ z danymi współrzędnych przestrzennych. Plik ten posłużył do wykonania dalszych operacji geometrycznych polegających na utworzeniu modelu typu CAD.
Rys. 3 Wirnik sprężarki promieniowej: a) punkty odniesienia w procesie skanowania, b) uszkodzenia krawędzi natarcia
3. UTWORZENIE MODELU CAD WIRNIKA
3.1. MODEL
WYEKSPLOATOWANEGO WIRNIKA
Do utworzenia modelu wyeksploatowanego wirnika sprężarki wykorzystano program „SolidWorks" z funkcją Scan3d. Zapisany wcześniej w postaci chmury punktów model geometryczny wirnika został zaimportowany do programu SolidWorks i tam poprzez wykorzystanie szeregu wbudowanych funkcji został stworzony model wyeksploatowanego wirnika, uwzględniający uszkodzenia powstałe podczas eksploatacji silnika (rys.3).
Rys. 3. Model CAD wyeksploatowanego wirnika sprężarki Proces tworzenia modelu geometrycznego zaczyna się od otwarcia pliku z rozszerzeniem typu .XYZ [11].
Następnie poprzez zastosowanie kreatora siatki, odpowiednio określa się:
• orientacje punktów,
• usuwanie szumów, tzn. odległości między punktami,
• usuwanie zbędnych danych (np. zbędne przy dalszych badaniach odstające części zeskanowanego przedmiotu),
• globalne uproszczenie- redukcja liczby punktów;
Po tych zabiegach zbudowano wstępny model geometryczny wirnika, zawierający jednak błędy w postaci otworów, które w dalszej części są załatane dzięki wbudowanym funkcjom automatycznego łatania bądź poprzez ręczne nakładanie lub łączenie płaszczyzn.
3.2. MODEL WIRNIKA BEZ USZKODZEŃ
Stworzenie modelu nowego wirnika jest kontynuacją opisanego wcześniej modelowania. Program SolidWorks posiada funkcje niezbędne do nałożenia nowych płaszczyzn, wygładzenia nierówności na powierzchniach, czy też pozbycia się uszkodzeń. Po „załataniu”
niepożądanych otworów należy wykreować powierzchnie wirnika poprzez określenie płaszczyzn rozdziału.
Po wstępnym zdefiniowaniu odrębnych ścian wirnika poprzez wybór automatycznego bądź manualnego trybu ich identyfikacji program automatycznie zaznacza ściany jako osobne elementy i w dalszej kolejności pozwala zdefiniować dokładność wyznaczenia rozpoznanych ścian, począwszy od ogólnego zarysu powierzchni łopatek, a skończywszy na nałożeniu płaszczyzn będących całkowitym odzwierciedleniem krzywizny łopatek oraz ich uszkodzeń. Aby móc przeprowadzić symulację CFD, w której warunki przepływu będą najbardziej zbliżone do tych panujących w rzeczywistej sprężarce, zdecydowano się na nałożenie powierzchni w stopniu najdokładniejszym, jaki oferuje program.
Następnie automatycznie nałożono powierzchnie określające kształt wirnika. Jednak powierzchnie te wymagają dalszej „obróbki” numerycznej (rys.4).
Rys. 4. Model wirnika sprężarki po nałożeniu powierzchni W dalszej kolejności poprzez wykorzystanie szeregu dostępnych funkcji programu, takich jak: wydłuż, przytnij, część wspólna lub też inne, tworzy się model nowego wirnika (rys.5).
Rys. 5. Model wirnika sprężarki bez uszkodzeń
3.3. UMIESZCZENIE MODELI WIRNIKÓW W WIRTUALNYM KADŁUBIE SPRĘŻARKI
Aby móc przeprowadzić symulację CFD przepływu powietrza przez sprężarkę, niezbędne jest stworzenie kanału przepływowego i umieszczenie w nim wykonanego wcześnie modelu wirnika W tym celu na podstawie dostępnych informacji [7] oraz wykonanych pomiarów geometrycznych elementów sprężarki wykonano model powierzchniowy wlotu do sprężarki oraz model kanału przepływowego (rys.6).
Rys. 6 Model powierzchniowy kadłuba sprężarki promieniowej Następnym krokiem było umieszczenie w nim wykonanych wcześniej modeli wirników, zachowując odpowiednie odległości pomiędzy krawędziami łopatek a kadłubem. Ze względu na fakt, że zarówno model wirnika jak i model kadłuba były modelami powierzchniowymi, a program CFX pozwala na wykonanie symulacji tylko wewnątrz modeli bryłowych, niezbędne było połączenie obu modeli elementów, tworząc model monolitycznego zespołu sprężarki (rys.7).
Rys. 7. Przygotowany do symulacji CFD model sprężarki
Do tego celu wykorzystano dostępne w środowisku SolidWorks narzędzia, takie jak: dodaj, usuń, połącz itp.
Na podstawie wyników numerycznych i eksperyment- talnych stwierdzono, że parametry siatki należy dostosować do każdej zmiany wielkości ładunku.
Dodatkowo parametry siatki są bardzo istotne w przypadku zamodelowania interakcji pomiędzy domeną Eulera a konstrukcją, na którą oddziałuje wybuch.
4. SYMULACJA CFD PRACY SPRĘŻARKI
Do wykonania symulacji CFD przepływu powietrza wykorzystano program CFX, będący częścią środowiska Ansys. W pierwszej kolejności zaimportowano wcześniej utworzony model wirnika jako bryłę podzieloną na 3 odrębne elementy, oznaczone jako (rys.8): „intake”,
„fan”, „outlet”.
Rys. 8. Sprężarka podzielona na 3 odrębne elementy: „intake”,
„fan”, „outlet”
Podział sprężarki na podzespoły wynikał z odrębnego charakteru ich pracy. Wlot oraz wylot ze sprężarki są elementami nieruchomymi, natomiast wirnik jest elementem obrotowym. W dalszych ustawieniach programu zdefiniowano ściany pomiędzy poszczególnymi elementami. Każda ze ścian została odpowiednio nazwana (rys.19), aby ułatwić prowadzenie dalszych symulacji.
Rys. 9. Sprężarka z nazwami poszczególnych elementów Następnie utworzono siatkę [3]. Wybrano opcję automatycznego tworzenia siatki, jednak zmieniając w zakładce "sizing" wartości niektórych parametrów, takich jak (tab.1):„sizefunction” (rozmiar),
„relevancecenter” (centrum powiązań) ,,smoothing”
(gładkość), „transition” (przejście). Tak dobrane wartości parametrów pozwoliły na wykonanie siatki (rys.10), dzięki której możliwe było wykonanie
zwłaszcza przy większej liczbie elementów, dochodziło do występowania błędów niepozwalających na poprawne wykonanie symulacji.
Tab.1. Parametry początkowe ustawień siatki Sizing
SizeFunction Curvature
Relevance Center Fine
InitialSizeSeed Active Assembly
Smoothing High
Transition Slow
SpanAngle Center Coarse
CurvatureNormalAngle Default (70,3950 °) Min Size Default (5,8521e-005 m) Max Face Size Default (5,8521e-003 m) Max Tet Size Default (1,1704e-002 m) GrowthRate Default (1,20 )
Automatic
MeshBasedDefeaturing
On
DefeaturingTolerance Default (2,9261e-005 m) Minimum Edge Length 1,6818e-005 m
Rys. 10. Model sprężarki z naniesioną siatką MES
W dalszej kolejności scharakteryzowano parametry symulacji. Poza prędkością obrotową wirnika sprężarki przyjęto takie same warunki początkowe, zarówno dla nowego jak i wyeksploatowanego wirnika, otrzymane w czasie badań silników na hamowni oraz znane z ogólnodostępnej literatury [10]:
• prędkość obrotowa wirnika sprężarki n1 – 53300 rpm dla silnika nowego oraz 53600 rpm dla silnika wyeksploatowanego,
• powietrze o temperaturze 250 roboczy,
• ciśnienie odniesienia 101300 Pa,
• domena – domena płynna,
• morfologia – płyn ciągły,
• elastyczny model – nie,
• transfer ciepła – całkowita energia,
• turbulencja – wartości naprężeń głównych przepływu,
• ciśnienie powietrza na wejściu 101300 [Pa],
• masowe natężenie przepływu powietrza na wyjściu 1,969 [kg/s],
• liczba iteracji – 400.
Po wstępnym zdefiniowaniu zasad program automatycznie wykonał obliczenia przepływu powietrza przez sprężarkę. Odczytano m. in. parametr
gazodynamiczne powietrza w sprężarce oraz we wcześniej zdefiniowanych przekrojach [6]. Wykonana symulacja pozwoliła na zobrazowanie przepływu powietrza przez sprężarkę (rys.11) z zauważalnymi miejscami powstawania turbulencji oraz jej wpływu na dalszy przepływ. Na rys.12 przedstawiono rozkład ciśnienia całkowitego w przekroju podłużnym sprężarki oraz na rozwiniętej palisadzie łopatek oraz jego pola na powierzchniach łopatek (rys.13).
Rys. 11. Przepływ powietrza przez sprężarkę wyeksploatowa nego silnika
Rys. 12. Wizualizacja rozkładu ciśnienia w sprężarce wyeks ploatowanego silnika: a) przekrój podłużny sprężarki; b) widok rozwiniętej palisady łopatek
0C jako czynnik
ciśnienie odniesienia 101300 Pa,
całkowita energia,
wartości naprężeń głównych
e powietrza na wejściu 101300 [Pa], masowe natężenie przepływu powietrza na
Po wstępnym zdefiniowaniu zasad program automatycznie wykonał obliczenia przepływu powietrza przez sprężarkę. Odczytano m. in. parametry cieplne i gazodynamiczne powietrza w sprężarce oraz we wcześniej zdefiniowanych przekrojach [6]. Wykonana symulacja pozwoliła na zobrazowanie przepływu powietrza przez sprężarkę (rys.11) z zauważalnymi miejscami powstawania turbulencji oraz jej wpływu na dalszy przepływ. Na rys.12 przedstawiono rozkład ciśnienia całkowitego w przekroju podłużnym sprężarki oraz na rozwiniętej palisadzie łopatek oraz jego pola na
Rys. 11. Przepływ powietrza przez sprężarkę wyeksploatowa-
12. Wizualizacja rozkładu ciśnienia w sprężarce wyeks- ploatowanego silnika: a) przekrój podłużny sprężarki; b) widok
Rys. 13. Ciśnienie całkowite w wybranych elementach sprężarki Otrzymane wyniki pozwoliły na dokonanie wstępnej oceny wpływu uszkodzeń wirnika sprężarki na jej parametry. Stwierdzono spadek ciśnienia całkowitego na wyjściu ze sprężarki od PtotN =721475 Pa w przypadku wirnika nieeksploatowanego, do P
sprężarki z uszkodzeniami wirnika.
Spadek ten jest wynikiem między innymi: spadku gradientu ciśnienia całkowitego wzdłuż kanału przepływowego. Dla sprężarki nowej, gradient P zawiera się w przedziale 2437÷1,1
sprężarki wyeksploatowanej PtotU
122-1,12·109 Pa/m. Odczytano również współczynnik określający ilość energii kinetycznej zawartej w jednostce masy przepływającego powietrza, w wirach powstających podczas przepływu turbulen
współczynnik energii kinetycznej sprężarki nowej wynosi od 4,9·10-4 m2/s2 do 11896,4 m2
wyeksploatowanej zawiera się w przedziale wartości 4,7·10-8 ÷33364,9 m2/s2.
5. SYMULACJA USZKODZENIA SPRĘŻARKI PRZEZ CIAŁO OBCE
Wykorzystując stworzony model 3D nowego wirnika sprężarki, wykonano również symulację jej uszkodzenia polegającą na odkształceniu plastycznym łopatki wirnika przez zassaną zawleczkę typu 2,5x20. Zawleczki takie są dość często stosowane w śmigłowcu jako zabezpiec połączeń śrubowych (rys.14).
Zakres symulacji obejmował:
• zdefiniowanie materiałów, z jakich wykonane są elementy,
• przygotowanie modelu wirnika bryłowego i umieszczenie go w kanale sprężarki,
• przygotowanie modelu bryłowego zawleczki i umieszczenie jej w odległości 30 mm od wlotu do sprężarki,
• przygotowanie siatki,
Rys. 13. Ciśnienie całkowite w wybranych elementach sprężarki Otrzymane wyniki pozwoliły na dokonanie wstępnej oceny wpływu uszkodzeń wirnika sprężarki na jej parametry. Stwierdzono spadek ciśnienia całkowitego na
=721475 Pa w przypadku wirnika nieeksploatowanego, do PtotU= 627335 Pa dla sprężarki z uszkodzeniami wirnika.
Spadek ten jest wynikiem między innymi: spadku gradientu ciśnienia całkowitego wzdłuż kanału przepływowego. Dla sprężarki nowej, gradient PtotN
zawiera się w przedziale 2437÷1,1·1010 Pa/m, a dla
totU należy do przedziału Pa/m. Odczytano również współczynnik określający ilość energii kinetycznej zawartej w jednostce masy przepływającego powietrza, w wirach powstających podczas przepływu turbulentnego. TKE- współczynnik energii kinetycznej sprężarki nowej wynosi
2/s2, natomiast sprężarki wyeksploatowanej zawiera się w przedziale wartości
SYMULACJA USZKODZENIA SPRĘŻARKI PRZEZ CIAŁO
ystując stworzony model 3D nowego wirnika sprężarki, wykonano również symulację jej uszkodzenia polegającą na odkształceniu plastycznym łopatki wirnika przez zassaną zawleczkę typu 2,5x20. Zawleczki takie są dość często stosowane w śmigłowcu jako zabezpieczenie
zdefiniowanie materiałów, z jakich wykonane są
przygotowanie modelu wirnika bryłowego i umieszczenie go w kanale sprężarki,
przygotowanie modelu bryłowego zawleczki i j w odległości 30 mm od wlotu
• przyjęcie parametrów do wykonania symulacji:
a) wirnik sprężarki jest wykonany ze stopu tytanu 6Al-2Sn-4Zr-2Mo [12], a zawleczka ze stali, b) prędkość obrotowa wirnika sprężarki n1- 53300
rpm,
c) czas symulacji, t=0,00035 s,
d) prędkość zassanej zawleczki - 200 m/s.
Rys. 14. Wirnik sprężarki wraz z zawleczką
Po przyjęciu parametrów symulacji oraz określeniu zakresu obliczeń program automatycznie wykonał obliczenia. Następnie odczytano wyniki obliczeń (rys.15, tab.2). Zauważono istotne przemieszczenie jednej z łopatek, które w dalszej kolejności znacząco wpływa na sprawność sprężarki oraz bezpośrednio na jej wyważenie.
Producent, będąc świadomym możliwości występowania uszkodzeń łopatek sprężarki podczas jej eksploatacji, podaje w instrukcji obsługi silnika dopuszczalne wartości graniczne parametrów geometrycznych wirnika oraz zakres koniecznych napraw, niezbędnych do przywrócenia jej pierwotnej charakterystyki [5].
Przeprowadzona symulacja pokazała, jak wielkie zniszczenie powoduje zawleczka, która w przypadku dostania się do kanału przepływowego doprowadza do uszkodzenia wirnika, co całkowicie dyskwalifikuje silnik z jego dalszego użytkowania. Zmiany wymiarów geometrycznych wirnika znacznie przewyższają wartości dopuszczalne, taki wirnik nie kwalifikuje się do naprawy (np. poprzez szlifowanie krawędzi), a jedynie do wymiany na nowy.
Rys. 15. Widok sprężarki z wirnikiem uszkodzonym zawleczką Tab. 2 Wybrane parametry charakteryzujące stan techniczny wirnika sprężarki uszkodzonego zawleczką
Parametr Jednostka Wynik
Maksymalne całkowite
przemieszczenie [m] 0,15496 Maksymalne wzdłużne
odkształcenie plastyczne [m/m] 0,33488 Maksymalne naprężenia
normalne [Pa] 1,649·10
10
W celu lepszej analizy uszkodzeń wirnika lub kadłuba możliwe jest wykorzystanie funkcji programu komputerowego, która pozwala „ukryć” dowolny element konstrukcyjny sprężarki. Dzięki temu widać wtedy dokładnie uszkodzenia występujące wewnątrz wirnika lub kadłuba, kierunek poruszania się zawleczki bądź miejsca sprężarki najbardziej narażone na uszkodzenia.
W razie „ukrycia” zawleczki oraz kadłuba pozostaje widoczny jedynie wirnik sprężarki (rys.16). Model wirnika uwzględniający uszkodzenie może być wykorzystany w dalszych analizach przepływu.
Jednak każdorazowo niezbędne jest otwarcie go w programie SolidWorks lub innym programie obsługującym format .Stl. Po otwarciu pliku wymagane jest ponowne naprawienie powierzchni poprzez zlikwidowanie otworów lub ostrych krawędzi.
Rys. 16. Widok wirnika sprężarki po wykonaniu symulacji uszkodzenia zawleczką
6. PODSUMOWANIE
Ocena stanu technicznego silnika, będącego w ciągłej eksploatacji, jest procesem nieprzerwanym i niezbędnym.
Na podstawie parametrów eksploatacyjnych ocenia się jego sprawność i zdatność do dalszej pracy bądź kieruje się go do naprawy. Wirnik sprężarki, będąc elementem
Autorzy pragną podziękować Panu dr. inż. Markowi Grudzińskiemu z w Szczecinie za umożliwienie skanowania trójwymiarowego wirnika sprężarki
Literatura
1. Balicki W., Chachurski R., Paweł Głowacki P.: Lotnicze silniki turbinowe. Cz.1. Warszawa: Biblioteka Naukowa Instytutu Lotnictwa, 2012.
2. Ciechacki R, Żurowski K.: Przykład zastosowania skanera optycznego ATOS II firmy GOM w ocenie zużycia i jakości wykonania elementów w budowie
3. Madenci E., Guven I.: The finite element method and applications in engineering using ANSYS. New York:
Springer, 2015.
4. Optyczny przemysłowy skaner 3D Atos firmy GOM. Prospekt informacyjny
5. Przybyła B., Zapałowicz Z.: Uszkodzenia sprężarki odśrodkowej silnika lotniczego P&W 206 b2 spowodowane zassaniem ciał obcych. Zeszyt Naukowy Politechniki Rzeszowskiej 2012, s.
6. Przybyła B., Zapałowicz Z.: Wpływ uszkodzeń sp
śmigłowcowego Pratt&Whitney 206B2. "Problemy Mechatroniki, Uzbrojenie, Lotnictwo, Inżynieria Bezpieczeństwa” . Artykuł przyjęty do druku.
7. www.elearning.flightsafety.com/courses/pwc
8. www.gom.com/pl/systemy-pomiarowe (dostęp 19.08.2017).
9. www.kmpkm.zut.edu.pl. dr inż. Marek Zebrowski, "Teoria projektowania" (dostęp 10.08.2017).
10. www.mtu.de (dostęp 12.02.2016).
11. www.solidworks.com/sw/products/3d
12. www.wbparts.com: (aircraft gas turbine engine compressor blade
13. Wyleżoł M.: Inżynieria odwrotna w doskonaleniu konstrukcji. "Modelowanie Inżynierskie" 2006, z.32, s. 485 Artykuł dostępny na podstawie licencji Creative Commons Uznanie autorstwa 3.0 Polska.
http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/pl dok wirnika sprężarki po wykonaniu symulacji
Ocena stanu technicznego silnika, będącego w ciągłej eksploatacji, jest procesem nieprzerwanym i niezbędnym.
Na podstawie parametrów eksploatacyjnych ocenia się i zdatność do dalszej pracy bądź kieruje się go do naprawy. Wirnik sprężarki, będąc elementem
składowym silnika, musi w sposób ciągły i nieprzerwany dostarczać odpowiednią ilość powietrza, aby silnik główny mógł w sposób ciągły napędzać statek powietrzny.
Opisana w pracy metodyka pozwala ocenić stan techniczny wirnika sprężarki, może podpowiedzieć zarówno producentowi, jak i podmiotom użytkującym silniki, kiedy dochodzi do najczęstszych uszkodzeń sprężarki oraz jaki mają one wpływ na jej osiągi.
Wykorzystanie inżynierii odwrotnej pozwala na zbadanie, jakiego rodzaju uszkodzenia i w jakim stopniu wpływają na spadek sprawności sprężarki.
Przeprowadzenie symulacji pozwala
uzyskać informacje, które w przyszłości mogą doprowadzić do ograniczenia us
jednocześnie wydłużyć okresy międzyremontowe.
W artykule przeprowadzono, przy tych samych założeniach początkowych, symulacje pracy dwóch wirników: nowego i wyeksploatowanego. Badania te pozwoliły określić m.in. zmiany wielkości wspó
energii kinetycznej turbulencji. Stwierdzono, że w porównaniu do silnika nowego współczynnik TKE silnika wyeksploatowanego wzrósł trzykrotnie.
Autorzy pragną podziękować Panu dr. inż. Markowi Grudzińskiemu z Instytutu Technologii Mechanicznej ZUT Szczecinie za umożliwienie skanowania trójwymiarowego wirnika sprężarki.
R., Paweł Głowacki P.: Lotnicze silniki turbinowe. Cz.1. Warszawa: Biblioteka Naukowa
Ciechacki R, Żurowski K.: Przykład zastosowania skanera optycznego ATOS II firmy GOM w ocenie zużycia i jakości wykonania elementów w budowie maszyn. "Technika Rolnicza Ogrodnicza Leśna" 2013, z.4, s. 26
Madenci E., Guven I.: The finite element method and applications in engineering using ANSYS. New York:
Optyczny przemysłowy skaner 3D Atos firmy GOM. Prospekt informacyjny
Przybyła B., Zapałowicz Z.: Uszkodzenia sprężarki odśrodkowej silnika lotniczego P&W 206 b2 spowodowane zassaniem ciał obcych. Zeszyt Naukowy Politechniki Rzeszowskiej 2012, s. „Mechanika”, z.88, s. 141
Przybyła B., Zapałowicz Z.: Wpływ uszkodzeń sprężarki na parametry pracy turbinowego silnika śmigłowcowego Pratt&Whitney 206B2. "Problemy Mechatroniki, Uzbrojenie, Lotnictwo, Inżynieria Bezpieczeństwa” . Artykuł przyjęty do druku.
www.elearning.flightsafety.com/courses/pwc-pw206-207-level1.html (dostęp 20.08.2017).
pomiarowe (dostęp 19.08.2017).
Marek Zebrowski, "Teoria projektowania" (dostęp 10.08.2017).
www.solidworks.com/sw/products/3d-cad/scanto3d.htm (dostęp 10.08.2017).
aircraft gas turbine engine compressor blade - 2840-01-418-9485) (dostęp 12.08.2017).
Wyleżoł M.: Inżynieria odwrotna w doskonaleniu konstrukcji. "Modelowanie Inżynierskie" 2006, z.32, s. 485
Artykuł dostępny na podstawie licencji Creative Commons Uznanie autorstwa 3.0 Polska.
http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/pl
składowym silnika, musi w sposób ciągły i nieprzerwany dostarczać odpowiednią ilość powietrza, aby silnik główny mógł w sposób ciągły napędzać statek
Opisana w pracy metodyka pozwala ocenić stan techniczny wirnika sprężarki, może podpowiedzieć zarówno producentowi, jak i podmiotom użytkującym silniki, kiedy dochodzi do najczęstszych uszkodzeń sprężarki oraz jaki mają one wpływ na jej osiągi.
nie inżynierii odwrotnej pozwala na zbadanie, jakiego rodzaju uszkodzenia i w jakim stopniu wpływają na spadek sprawności sprężarki.
Przeprowadzenie symulacji pozwala konstruktorom uzyskać informacje, które w przyszłości mogą doprowadzić do ograniczenia uszkodzeń silnika oraz jednocześnie wydłużyć okresy międzyremontowe.
W artykule przeprowadzono, przy tych samych założeniach początkowych, symulacje pracy dwóch wirników: nowego i wyeksploatowanego. Badania te pozwoliły określić m.in. zmiany wielkości współczynnika energii kinetycznej turbulencji. Stwierdzono, że w porównaniu do silnika nowego współczynnik TKE silnika wyeksploatowanego wzrósł trzykrotnie.
Technologii Mechanicznej ZUT
R., Paweł Głowacki P.: Lotnicze silniki turbinowe. Cz.1. Warszawa: Biblioteka Naukowa
Ciechacki R, Żurowski K.: Przykład zastosowania skanera optycznego ATOS II firmy GOM w ocenie zużycia i
"Technika Rolnicza Ogrodnicza Leśna" 2013, z.4, s. 26 - 28.
Madenci E., Guven I.: The finite element method and applications in engineering using ANSYS. New York:
Przybyła B., Zapałowicz Z.: Uszkodzenia sprężarki odśrodkowej silnika lotniczego P&W 206 b2 spowodowane , z.88, s. 141-152.
rężarki na parametry pracy turbinowego silnika śmigłowcowego Pratt&Whitney 206B2. "Problemy Mechatroniki, Uzbrojenie, Lotnictwo, Inżynieria
Marek Zebrowski, "Teoria projektowania" (dostęp 10.08.2017).
9485) (dostęp 12.08.2017).
Wyleżoł M.: Inżynieria odwrotna w doskonaleniu konstrukcji. "Modelowanie Inżynierskie" 2006, z.32, s. 485-490.
Artykuł dostępny na podstawie licencji Creative Commons Uznanie autorstwa 3.0 Polska.
