RU2583318C1 - Method of operating aircraft gas turbine engine - Google Patents
Method of operating aircraft gas turbine engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2583318C1 RU2583318C1 RU2015118203/06A RU2015118203A RU2583318C1 RU 2583318 C1 RU2583318 C1 RU 2583318C1 RU 2015118203/06 A RU2015118203/06 A RU 2015118203/06A RU 2015118203 A RU2015118203 A RU 2015118203A RU 2583318 C1 RU2583318 C1 RU 2583318C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas turbine
- engine
- level
- turbine engine
- failure
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M15/00—Testing of engines
- G01M15/14—Testing gas-turbine engines or jet-propulsion engines
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области диагностирования технического состояния систем управления авиационными газотурбинными двигателями (ГТД) и может быть использовано для обеспечения безопасной эксплуатации двигателей и их систем управления при максимальном использовании их индивидуальных потенциальных возможностей по ресурсу в гражданской и военной авиации.The invention relates to the field of diagnosing the technical condition of aircraft gas turbine engine control systems (GTE) and can be used to ensure the safe operation of engines and their control systems while maximizing the use of their individual potential resource potential in civil and military aviation.
Известны способы эксплуатации двигателя по его техническому состоянию, заключающиеся в сравнении фактической наработки двигателя с его системой управления и параметрами технического состояния элементов с их предельно допустимыми значениями и определении остаточного ресурса двигателя и системы управления по результатам этого сравнения /см. RU 2162213 C1, G01M 15/00, 20.01.2001 /1/; Сиротин Н.Н. Конструкция и эксплуатация, повреждаемость и работоспособность газотурбинных двигателей (основы конструирования). - М.: РИА «ИМИНФОРМ», 2002 г., стр. 349, раздел «Второй подход» /2/; RU 2236671 C1, G01M 15/00, 20.09.2004 /3//.Known methods of operating the engine according to its technical condition, consisting in comparing the actual operating time of the engine with its control system and parameters of the technical condition of the elements with their maximum permissible values and determining the residual life of the engine and control system based on the results of this comparison / cm. RU 2162213 C1,
Недостатком этих способов является преждевременная замена основных деталей двигателя и системы управления до полной выработки ими потенциальных возможностей по ресурсу в связи с отсутствием учета фактического технического состояния деталей конкретного двигателя и его системы управления. Предполагается, что техническое состояние конкретных деталей после изготовления остается неизменным в процессе эксплуатации и, следовательно, отсутствует возможность прогнозирования отказа.The disadvantage of these methods is the premature replacement of the main engine parts and the control system until they fully develop potential resource potentials due to the lack of taking into account the actual technical condition of the details of a particular engine and its control system. It is assumed that the technical condition of specific parts after manufacture remains unchanged during operation and, therefore, there is no possibility of predicting failure.
Ближайшим к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ безопасной эксплуатации авиационного газотурбинного двигателя по его техническому состоянию, включающий сравнение фактического значения параметра технического состояния элементов конструкции двигателя во время эксплуатации с его предельно допустимым значением и последующее определение остаточного ресурса элементов конструкции двигателя по результатам этого сравнения. В качестве параметра выбирают поверхность эксплуатационного состояния, определяемую в трехмерной системе координат: амплитуда переменных напряжений многоцикловой усталости, амплитуда переменных деформаций малоцикловой усталости, постоянное напряжение, а остаток ресурса определяют по изменению расстояния между этой поверхностью и поверхностью предельного состояния, определяемой на наземных стендах при назначенных режимах работы двигателя /RU 2374614 C2, G01M 15/00, 11.04.2007/ /4/ - прототип.The closest to the invention in terms of technical essence and the achieved result is a method for safe operation of an aircraft gas turbine engine according to its technical condition, including comparing the actual value of the technical condition parameter of engine structural elements during operation with its maximum permissible value and then determining the residual life of engine structural elements according to the results of this comparisons. The surface of the operational state determined in the three-dimensional coordinate system is selected as a parameter: the amplitude of the variable stresses of multi-cycle fatigue, the amplitude of the variable strains of low-cycle fatigue, constant voltage, and the remainder of the resource is determined by the change in the distance between this surface and the surface of the limiting state, determined on ground stands at the assigned engine operating modes / RU 2374614 C2, G01M 15/00, 04/11/2007 / / 4 / - prototype.
Недостатком этого способа является ограниченность выбора координат трехмерной поверхности эксплуатационного состояния. Выбираются только основные детали конкретного двигателя и оцениваются их три механические характеристики. Отсутствует учет параметров системы управления двигателем. Указанные причины приводят к уменьшению достоверности определения технического состояния.The disadvantage of this method is the limited choice of coordinates of the three-dimensional surface of the operational state. Only the main parts of a particular engine are selected and their three mechanical characteristics are evaluated. There is no accounting for the parameters of the engine management system. These reasons lead to a decrease in the reliability of determining the technical condition.
Другим недостатком является низкая точность определения параметра технического состояния, которое определяется без учета воздействия внешних факторов, таких как атмосферное давление, температура окружающей среды.Another disadvantage is the low accuracy of determining the parameter of the technical condition, which is determined without taking into account the influence of external factors, such as atmospheric pressure, and ambient temperature.
Задачей заявляемого изобретения является повышение безопасности эксплуатации газотурбинных двигателей с электронными системами управления (ЭСУ) за счет увеличения достоверности и точности определения текущего технического состояния элементов конструкции двигателя и осуществления прогноза их технического состояния.The task of the invention is to increase the operational safety of gas turbine engines with electronic control systems (ESAs) by increasing the reliability and accuracy of determining the current technical condition of engine structural elements and predicting their technical condition.
Технический результат - своевременное определение предотказного состояния ГТД для его технического обслуживания.The technical result is the timely determination of the pre-failure condition of the gas turbine engine for its maintenance.
Ожидаемый технический результат достигается тем, что в способе эксплуатации авиационного газотурбинного двигателя, включающем сравнение фактического значения параметра технического состояния элементов конструкции двигателя во время эксплуатации с его предельно допустимым значением и последующее определение остаточного ресурса элементов конструкции двигателя по результатам этого сравнения, согласно предложению в качестве параметра, выбирают уровень работоспособности элементов конструкции двигателя с учетом внешних воздействующих факторов, а о времени до наступления отказа судят по скорости изменения уровня работоспособности. В качестве элемента конструкции двигателя, по которому судят о времени до наступления отказа двигателя выбирают электронную систему регулирования. В качестве внешних воздействующих факторов (ВВФ) рассматривают температуру электронной системы регулирования, давление окружающей среды, относительную влажность, спектр вибрации электронной системы регулирования. О времени до наступления отказа двигателя во время эксплуатации судят по времени до наступления отказа его элемента с наименьшим временем до отказа.The expected technical result is achieved in that in the method of operating an aircraft gas turbine engine, comprising comparing the actual value of the parameter of the technical state of the engine structural elements during operation with its maximum permissible value and then determining the residual life of the engine structural elements from the results of this comparison, according to the proposal as a parameter , select the level of performance of engine structural elements, taking into account external factors factors, and the time until failure is judged by the rate of change in the level of performance. As an element of the engine design, which is used to judge the time before the engine failure occurs, an electronic control system is selected. As external influencing factors (WWF) consider the temperature of the electronic control system, environmental pressure, relative humidity, vibration spectrum of the electronic control system. The time before engine failure occurs during operation is judged by the time before the failure of its element with the least time to failure.
Анализ уровня безотказности показал, что отказы ЭСУ двигателей типа АЛ-31Ф и РД-33 составляют около 37% всех отказов систем силовой установки, из этих отказов 42% привели к невыполнению полетного или боевого задания. Это связано с тем, что применяемые средства и методы контроля ЭСУ не позволяют определить предотказное состояния ЭСУ, а также не учитывают закономерности изменения технического состояния в процессе эксплуатации под влиянием внешних воздействующих факторов.An analysis of the reliability level showed that ESA engine failures of the AL-31F and RD-33 type make up about 37% of all power plant systems failures, of which 42% led to the failure to fulfill a flight or combat mission. This is due to the fact that the tools and methods used to control the ESA do not allow determining the precautionary state of the ESA, and also do not take into account the patterns of changes in the technical state during operation under the influence of external factors.
Новым в изобретении является то, что предлагается учитывать не только некоторые параметры элементов газотурбинного двигателя, но и параметры элементов системы управления, влияющих на безопасную эксплуатацию всей системы ГТД-ЭСУ. Параметры ЭСУ в значительной степени подвержены влиянию ВВФ.New in the invention is that it is proposed to take into account not only some parameters of the elements of the gas turbine engine, but also the parameters of the elements of the control system that affect the safe operation of the entire GTE-ESU system. ESA parameters are significantly affected by WWF.
Внешние факторы, воздействующие на систему ГТД-ЭСУ, определяются режимом и условиями эксплуатации газотурбинного двигателя и воздушного судна в целом.External factors affecting the GTE-ESU system are determined by the mode and operating conditions of the gas turbine engine and the aircraft as a whole.
Из всех факторов наиболее значимыми факторами, вызывающими изменение технического состояния, уровня работоспособности системы ГТД-ЭСУ и влияющими на безопасность полетов, являются:Of all the factors, the most significant factors causing a change in the technical condition, level of operability of the GTE-ESU system and affecting flight safety are:
- факторы метеосферы (климатические) - температура, давление, влажность;- factors of the meteosphere (climatic) - temperature, pressure, humidity;
- механические факторы - вибрация, линейные и ударные нагрузки, акустические шумы.- mechanical factors - vibration, linear and shock loads, acoustic noise.
Внешние факторы оказывают на электронную часть ЭСУ дестабилизирующее воздействие, сопровождающееся изменением параметров электрорадиоэлементов, нарушениями целостности электрической цепи, возникновением пьезо- и тензоэффекта. Безопасная эксплуатация системы ГТД-ЭСУ возможна при учете влияния внешних факторов и компенсации дестабилизирующих воздействий.External factors have a destabilizing effect on the electronic part of the ESA, which is accompanied by a change in the parameters of electro-radio elements, disturbances in the integrity of the electrical circuit, and the appearance of a piezoelectric and strain effect. Safe operation of the GTE-ESU system is possible when taking into account the influence of external factors and the compensation of destabilizing effects.
Экспериментально установлено, что наибольшее влияние на уровень работоспособности системы ГТД-ЭСУ оказывает температура электронной системы управления /см. Н.Н. Сиротин, К.Н. Антонец. Влияние внешних воздействующих факторов на выходные параметры электронной системы управления силовой установкой типа АЛ-31Ф. Всероссийская научно-практическая конференция «АКТ-2013». Сборник трудов. Воронеж, 2013, 450 с/ /5/It was experimentally established that the temperature of the electronic control system / cm has the greatest influence on the level of operability of the GTE-ESU system. N.N. Sirotin, K.N. Antonets. The influence of external factors on the output parameters of the electronic control system of a power plant type AL-31F. All-Russian scientific and practical conference "ACT-2013". Collection of works. Voronezh, 2013, 450 s / / 5 /
Изобретение проиллюстрировано фиг. 1-4.The invention is illustrated in FIG. 1-4.
Фиг. 1 - график определения уровня работоспособности;FIG. 1 is a graph for determining the level of performance;
Фиг. 2,а.б - модели изменения уровня работоспособности;FIG. 2, a.b - models for changing the level of performance;
Фиг. 3 - график влияния температуры на выходной сигнал системы ЭСУ-ГТД;FIG. 3 is a graph of the effect of temperature on the output signal of the ESA-GTD system;
Фиг. 4 - график определения текущего уровня работоспособности.FIG. 4 is a graph for determining the current level of performance.
Основой данного метода является уровень (запас) работоспособности R, который характеризует качество функционирования системы ГТД-ЭСУ и определяется как расстояние на n-мерном пространстве параметров, характеризующих техническое состояние (фиг. 1), от номинального значения R0, при котором обеспечивается функционирование ГТД-ЭСУ с наилучшим качеством до текущего значения R. При достижении уровня работоспособности критического значения Rкр происходит отказ ГТД-ЭСУ. При соответствии параметров номинальным значениям, установленным в технической документации, ГТД-ЭСУ имеет максимальную работоспособность и, следовательно, функционирует с максимальным качеством.The basis of this method is the level (margin) of health R, which characterizes the quality of the GTE-ESU system and is defined as the distance on the n-dimensional space of parameters characterizing the technical condition (Fig. 1) from the nominal value of R 0 at which the GTE is functioning -ESU with the best quality up to the current value of R. Upon reaching the level of operability of the critical value of R cr the GTE-ESU fails. When the parameters comply with the nominal values established in the technical documentation, the GTE-ESU has maximum performance and, therefore, operates with maximum quality.
Работоспособность системы ГТД-ЭСУ характеризуется набором выходных параметров y1(t), y2(t), …, yn(t). Эти параметры представляют собой случайные функции времени yi(t), которые образуют конечные множества и определяют n-мерное евклидово пространство Rn.The performance of the GTE-ESA system is characterized by a set of output parameters y 1 (t), y 2 (t), ..., y n (t). These parameters are random functions of time y i (t) that form finite sets and define an n-dimensional Euclidean space R n .
Точки y1(t), y2(t), …, yn(t) n-мерного пространства определяют область D, где ГТД-ЭСУ работоспособна. Нижняя граница области работоспособности ГТД-ЭСУ Go определяется начальными значениями параметров в момент t=0, т.е. в момент поступления ГТД-ЭСУ в эксплуатацию y1(0), y2(0), …, yn(0). Верхняя граница области D определяется предельно-допустимыми значениями параметров (y1доп, y2доп, …, ynдоп) в соответствии с требованиями нормативно-технической и конструкторской документации. Если текущая точка n-мерного пространства с координатами y1(t), y2(t), …, yn(t) принадлежит области допустимых значений параметров, то система ГТД-ЭСУ работоспособна. В противном случае - неработоспособна.The points y 1 (t), y 2 (t), ..., y n (t) of the n-dimensional space define the region D, where the gas-turbine engine-control system is operational. The lower boundary of the GTE-ESA Go operability area is determined by the initial values of the parameters at time t = 0, i.e. at the moment the GTE-ESU enters operation, y 1 (0), y 2 (0), ..., y n (0). The upper boundary of the region D is determined by the maximum permissible values of the parameters (y 1dop , y 2dop , ..., y ndop ) in accordance with the requirements of normative-technical and design documentation. If the current point of the n-dimensional space with coordinates y 1 (t), y 2 (t), ..., y n (t) belongs to the region of admissible parameter values, then the GTE-ESU system is operational. Otherwise, it is inoperative.
Уровень работоспособности по i-му параметру Ri определяется по отклонению текущего значения i-го параметра yi от его номинального значения
Введем коэффициент ki, характеризующий размах области работоспособности по i-му параметру. Для симметрично двухсторонней границы области работоспособности:We introduce the coefficient k i characterizing the range of the working capacity area with respect to the i-th parameter. For the symmetrically two-sided border of the health domain:
Тогда текущий уровень (запас) работоспособности Ri вычисляется по формулеThen the current level (margin) of health R i is calculated by the formula
Ri=1-ki·Δyi, где R i = 1-k i · Δy i , where
С учетом этого условие работоспособности ГТД-ЭСУ можно записать в следующем виде: Ri>0 или ΔR<ΔRкр.With this in mind, the condition of operability of the GTE-ESA can be written in the following form: R i > 0 or ΔR <ΔR cr .
Движение точки R в пространстве (т.е. изменение технического состояния ГТД-ЭСУ ΔS и соответственно уровня работоспособности ΔR) рассматривается как следствие необратимого процесса деградации элементов, входящих в ГТД-ЭСУ ΔSД (ΔRД), и частично обратимого воздействия внешних факторов, вызывающих отклонения характеристик и повреждения элементов конструкции ГТД-ЭСУ ΔSВФ (ΔRBФ), т.е. имеет две составляющие: ΔR=ΔRД+ΔRВФ.The movement of the point R in space (i.e., the change in the technical condition of the gas turbine engine-ESA ΔS and, accordingly, the level of working capacity ΔR) is considered as a consequence of the irreversible process of degradation of the elements included in the gas-turbine engine-ESU ΔS D (ΔR D ) and partially reversible external factors, deviating characteristics and damage to the structural components of the gas turbine engine-ESU ΔS VF (ΔR BF ), i.e. has two components: ΔR = ΔR D + ΔR WF .
В условиях эксплуатации при оценке технического состояния получают величину ΔRД, а вторую составляющую ΔRBФ получают по результатам моделирования влияния внешних факторов на работоспособность ГТД-ЭСУ. Модель может быть представлена в виде функциональной зависимости между параметрами, характеризующими техническое состояние (уровень работоспособности), и ВВФ вида:In operating conditions, when assessing the technical condition, ΔR D is obtained, and the second component ΔR BФ is obtained from the results of modeling the influence of external factors on the performance of the gas turbine engine-ESU. The model can be represented in the form of a functional relationship between the parameters characterizing the technical condition (level of performance), and WWF of the form:
yi=fz(zj), i=1…n; j=1…m,y i = f z (z j ), i = 1 ... n; j = 1 ... m,
где, zj - j-й фактор, воздействующий на i-й параметр; n - число параметров, характеризующих техническое состояние ГТД-ЭСУ; m - число ВВФ, вызывающих изменение технического состояния ГТД-ЭСУ.where, z j is the j-th factor affecting the i-th parameter; n is the number of parameters characterizing the technical condition of the gas turbine engine-ESU; m - the number of WWF, causing a change in the technical condition of the gas turbine engine-ESU.
Экспериментально установлено, что воздействие внешних факторов (температуры), вызывающих обратимые воздействия на ГТД-ЭСУ, можно аппроксимировать полиномом третьей степени вида:It was experimentally established that the influence of external factors (temperature) that cause reversible effects on the gas turbine engine-ESA can be approximated by a polynomial of the third degree of the form:
где aij - коэффициенты полинома, характеризующего воздействие j-го внешнего фактора на i-й параметр (см. /5/).where a ij are the coefficients of the polynomial characterizing the effect of the j-th external factor on the i-th parameter (see / 5 /).
Тогда, с учетом определенного RBФ реальное техническое состояние (уровень работоспособности) ГТД-ЭСУ, вызванное ухудшением характеристик элементов, определяется как разность между измеренным техническим состоянием (уровнем работоспособности), полученным при контроле ГТД-ЭСУ в эксплуатации, и изменением уровня работоспособности, вызванным, в свою очередь, воздействием ВВФ и вычисленным по математической модели воздействия ВВФ на техническое состояние (уровень работоспособности) ГТД-ЭСУ.Then, taking into account a certain R BF, the actual technical condition (operability level) of the gas turbine engine-ESU caused by the deterioration of the characteristics of the elements is determined as the difference between the measured technical state (operability level) obtained during the inspection of the gas turbine engine-ESU in operation and the change in the operability level caused by in turn, by the impact of the WWF and calculated by the mathematical model of the impact of the WWF on the technical condition (level of operability) of the gas turbine engine-ESU.
Движение в пространстве точки R, определенной с учетом воздействия ВВФ (т.е. фактического уровня работоспособности RД), во времени описывается некоей функцией работоспособности R=f(t), которая получается в процессе эксплуатации ГТД-ЭСУ.The motion in space of the point R determined taking into account the impact of WWF (i.e., the actual level of working capacity R D ) in time is described by a certain working function R = f (t), which is obtained during the operation of the gas turbine engine.
Текущее состояние системы ГТД-ЭСУ представляется в виде лингвистических термов, характеризующих уровень работоспособности. «Хороший» уровень работоспособности - уровень работоспособности, при котором система ГТД-ЭСУ функционирует с максимальным качеством и для ее безопасной эксплуатации не требуется дальнейшего наблюдения или проведения ТО. «Хороший» уровень работоспособности соответствует значению RД=0,6-0,9.The current state of the GTE-ESA system is presented in the form of linguistic terms characterizing the level of performance. A “good” level of performance is the level of performance at which the GTE-ESU system operates with the highest quality and for its safe operation no further monitoring or maintenance is required. "Good" level of performance corresponds to the value of R D = 0.6-0.9.
«Удовлетворительный» уровень работоспособности системы ГТД-ЭСУ - уровень работоспособности, при котором система ГТД-ЭСУ работоспособна, но при этом функционирует с недостаточным качеством. При таком уровне работоспособности, для обеспечения безопасной эксплуатации системы ГТД-ЭСУ требуется наблюдение. «Удовлетворительный» уровень работоспособности соответствует значению RД=0,3-0,6.“Satisfactory” level of the GTE-ESU system operability - the level of operability at which the GTE-ESU system is operable, but at the same time functions with insufficient quality. At this level of performance, surveillance is required to ensure the safe operation of the GTE-ESU system. "Satisfactory" level of performance corresponds to the value of R D = 0.3-0.6.
«Низкий» уровень работоспособности системы ГТД-ЭСУ - уровень работоспособности, при котором система функционирует с минимальным качеством. При таком уровне работоспособности система ГТД-ЭСУ находится в предотказном состоянии. «Низкий» уровень работоспособности соответствует значению RД=0-0,3.The "low" level of system operability GTE-ESU - the level of operability at which the system operates with minimal quality. At this level of operability, the GTE-ESU system is in a precautionary state. "Low" level of performance corresponds to the value of R D = 0-0.3.
Определение предотказного состояния ГТД-ЭСУ возможно, если имеется информация о текущем уровне работоспособности и скорости изменения работоспособности (скорости деградации элементов) ГТД-ЭСУ /см. Сиротин Н.Н. и др. Основы конструирования, производства и эксплуатации авиационных газотурбинных двигателей и энергетических установок в системе CALS технологий. Учебник для ВУЗов РФ. Книга третья. «Эксплуатация и надежность ГТД и ЭУ». - М.: Наука (РАН), 2012 г. - 602 с. / /6/.The determination of the pre-failure state of a GTE-ESU is possible if there is information about the current level of operability and the rate of change in operability (rate of degradation of elements) of a GTE-ESU / cm. Sirotin N.N. et al. Fundamentals of the design, production and operation of aircraft gas turbine engines and power plants in the CALS technology system. Textbook for universities of the Russian Federation. The third book. "Operation and reliability of gas turbine engines and power plants." - M.: Science (RAS), 2012 - 602 p. / / 6 /.
Скорость изменения уровня работоспособности определяется производной от функции работоспособности
где R - значение работоспособности, полученное при текущем контроле (во время проведения технического обслуживания);where R is the value of performance obtained during the current control (during maintenance);
R0 - значение работоспособности, полученное при предыдущем техническом обслуживании (ТО);R 0 - the value of health obtained during previous maintenance (TO);
t - межрегламентный период (время между двумя последовательно проведенными ТО).t - inter-regulatory period (time between two consecutive maintenance).
Время Т до наступления отказа при известной скорости деградации элементов с ГТД-ЭСУ и текущем уровне работоспособности R0 вычисляется исходя из условия достижения ГТД-ЭСУ критического уровня работоспособности R=Rкp:The time T before failure occurs at a known rate of degradation of elements with a gas turbine engine-ESU and the current level of working capacity R 0 is calculated based on the condition that the gas-turbine engine- building system reaches a critical level of working capacity R = R kp :
T=(Rкp-R0)/c.T = (R kp -R 0 ) / c.
Однако в ряде случаев изменения функции работоспособности имеет явно выраженный нелинейный характер, и для повышения точности определения времени сохранения ЭСУ работоспособного состояния целесообразно использовать нелинейные модели процесса изменения функции работоспособности. Наиболее простой нелинейной моделью может быть экспоненциальная модель вида (фиг. 2,б):However, in some cases, changes in the health function has a clearly expressed nonlinear character, and to improve the accuracy of determining the time to save the ESA of a healthy state, it is advisable to use non-linear models of the process of changing the health function. The simplest nonlinear model can be an exponential model of the form (Fig. 2, b):
R=R0·exp[-c·t],R = R 0 · exp [-c · t],
Знак минус используется, потому что функция работоспособности - убывающая.The minus sign is used because the health function is decreasing.
Тогда скорость деградации элементов (изменения работоспособности):Then the rate of degradation of elements (changes in performance):
А время до наступления отказа при экспоненциальной модели изменения функции работоспособности вычисляется по формуле:And the time to failure with an exponential model of changing the health function is calculated by the formula:
Безопасность эксплуатации системы ГТД-ЭСУ достигается своевременным определением времени до наступления отказа ТКР, т.е. таким уровнем работоспособности, при котором дальнейшее функционирование системы нецелесообразно. Предотказное состояние характеризуется уровнем работоспособности системы RД=0-0,3.The safety of the operation of the GTE-ESU system is achieved by the timely determination of the time before the failure of the T KR , i.e. such a level of performance at which further functioning of the system is impractical. Failure condition is characterized by the level of system performance R D = 0-0.3.
Суть предлагаемого способа заключается в следующем:The essence of the proposed method is as follows:
1. При производственных испытаниях определяют критические параметры системы ГТД-ЭСУ, существенно влияющие на ее техническое состояние, определяются критические воздействующие факторы (температура, давление, влажность, и т.д.), критический уровень работоспособности Rкp, при котором происходит отказ системы ГТД-ЭСУ или существенно снижается качество ее функционирования, модель ВВФ.1. During production tests, critical parameters of the GTE-ESU system are determined that significantly affect its technical condition, critical influencing factors are determined (temperature, pressure, humidity, etc.), the critical level of operability R kp , at which the GTE system fails -ESU or the quality of its functioning, the WWF model is significantly reduced.
2. При проведении очередного ТО измеряют критические параметры системы ГТД-ЭСУ и вычисляется текущий уровень работоспособности Rтек.2. During the next MOT, the critical parameters of the GTE-ESU system are measured and the current health level R tech is calculated.
3. По данным объективного контроля определяют характеристики внешних воздействующих факторов и по определенной при производственных испытаниях для каждого элемента математической модели вычисляется составляющая RBФ, характеризующая изменение уровня работоспособности из-за воздействия внешних факторов.3. According to the objective control data, the characteristics of external influencing factors are determined and the component R BF is calculated for each element of the mathematical model, which characterizes the change in the level of working capacity due to the influence of external factors.
4. Производят расчет составляющей RД, характеризующей фактическое изменения уровня работоспособности из-за деградации элементов ГТД-ЭСУ.4. Calculation of the component R D characterizing the actual changes in the level of performance due to the degradation of the elements of the gas turbine engine-ESA.
5. Определяют скорость деградации элементов ГТД-ЭСУ (скорость изменения функции работоспособности) при сравнении с данными предыдущего ТО.5. Determine the rate of degradation of GTE-ESA elements (rate of change of the health function) when compared with the data of the previous maintenance.
6. Определяют время до наступления отказа в соответствии с выбранной моделью изменения уровня работоспособности.6. Determine the time until failure in accordance with the selected model of changing the level of performance.
Предлагаемый способ позволяет повысить безопасность эксплуатации системы ГТД-ЭСУ путем определения при проведении очередного технического обслуживания времени до наступления отказа. Достоверность и точность прогноза технического состояния обеспечивается учетом параметров работы ЭСУ и учетом внешних воздействующих факторов.The proposed method allows to increase the safety of the operation of the GTE-ESU system by determining when conducting regular maintenance the time until failure occurs. The reliability and accuracy of the forecast of the technical condition is provided by taking into account the parameters of the ESA and taking into account external factors.
ПримерExample
При испытании блока электронной системы управления двигателем КРД-99 получили зависимость параметров технического состояния регулятора от внешнего воздействующего фактора, оказывающего наибольшее влияние на параметры технического состояния - температуры (фиг. 3).When testing the block of the electronic engine control system KRD-99, we obtained the dependence of the parameters of the technical state of the regulator on the external factor that has the greatest influence on the parameters of the technical state - temperature (Fig. 3).
По результатам испытаний определили коэффициенты полинома третьей степени fi(zj) для влияния температуры блока на скважность выходного сигнала системы ГТД-ЭСУ γ(ТБ), которые составили: а 0=282,93; а 1=-2,8374; а 2=0,0119; а 3=-1,7·10-5. Коэффициент, характеризующий размах области работоспособного состояния для параметра скважности сигнала системы ГТД-ЭСУ, составил:According to the test results, the coefficients of the third degree polynomial f i (z j ) were determined for the influence of the block temperature on the duty cycle of the output signal of the GTD-ESU system γ (T B ), which amounted to: а 0 = 282.93; a 1 = -2.8374; a 2 = 0.0119; and 3 = -1.7 · 10 -5 . The coefficient characterizing the magnitude of the region of a healthy state for the duty cycle parameter of the GTE-ESU system signal was:
При проведении технического обслуживания системы измеренное значение параметра технического состояния составило y1(ТБ)=γ(ТБ)=41,3%. Текущий уровень работоспособности системы ГТД-ЭСУ по параметру скважности сигнала, полученный при проведении технического обслуживания с помощью средств контроля, составил: During system maintenance, the measured value of the technical condition parameter was y 1 (T B ) = γ (T B ) = 41.3%. The current level of operability of the GTE-ESU system according to the signal duty cycle parameter obtained during maintenance with the help of control tools amounted to:
(фиг. 4), что соответствует снижению уровня работоспособности вследствие деградации элементов системы ГТД-ЭСУ. При таком уровне работоспособности ЭСУ допускается к эксплуатации, но при этом требуется проведение дополнительных профилактических мероприятий.(Fig. 4), which corresponds to a decrease in the level of performance due to the degradation of the elements of the GTE-ESU system. At this level of operability, the ESA is allowed for operation, but additional preventive measures are required.
Предлагаемый способ позволяет снизить затраты на необоснованный ремонт, обеспечивает возможность перехода на эксплуатацию по техническому состоянию, снижает аварийность при эксплуатации двигателя.The proposed method allows to reduce the cost of unreasonable repairs, provides the ability to switch to operation according to the technical condition, reduces accident rate during engine operation.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015118203/06A RU2583318C1 (en) | 2015-05-15 | 2015-05-15 | Method of operating aircraft gas turbine engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015118203/06A RU2583318C1 (en) | 2015-05-15 | 2015-05-15 | Method of operating aircraft gas turbine engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2583318C1 true RU2583318C1 (en) | 2016-05-10 |
Family
ID=55959892
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015118203/06A RU2583318C1 (en) | 2015-05-15 | 2015-05-15 | Method of operating aircraft gas turbine engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2583318C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2118810C1 (en) * | 1996-05-07 | 1998-09-10 | Казанский государственный технический университет им.А.Н.Туполева | Method of diagnostics of technical state of aircraft gas turbine jet engines |
RU2168163C1 (en) * | 1999-12-16 | 2001-05-27 | Открытое акционерное общество "А.Люлька-Сатурн" | Method of operation of turbofan engine by its technical condition |
RU2236671C1 (en) * | 2003-04-14 | 2004-09-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" | Method of operation of aircraft gas-turbine engine according to its technical state |
RU2374614C2 (en) * | 2007-04-11 | 2009-11-27 | Открытое акционерное общество "Московское машиностроительное предприятие им. В.В. Чернышева" | Safe operation of aircraft gas turbine engine |
US8146408B2 (en) * | 2006-07-12 | 2012-04-03 | General Electric Company | Method for testing gas turbine engines |
WO2013038091A1 (en) * | 2011-09-15 | 2013-03-21 | Snecma | System for monitoring a measurement chain of a turbojet engine |
-
2015
- 2015-05-15 RU RU2015118203/06A patent/RU2583318C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2118810C1 (en) * | 1996-05-07 | 1998-09-10 | Казанский государственный технический университет им.А.Н.Туполева | Method of diagnostics of technical state of aircraft gas turbine jet engines |
RU2168163C1 (en) * | 1999-12-16 | 2001-05-27 | Открытое акционерное общество "А.Люлька-Сатурн" | Method of operation of turbofan engine by its technical condition |
RU2236671C1 (en) * | 2003-04-14 | 2004-09-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" | Method of operation of aircraft gas-turbine engine according to its technical state |
US8146408B2 (en) * | 2006-07-12 | 2012-04-03 | General Electric Company | Method for testing gas turbine engines |
RU2374614C2 (en) * | 2007-04-11 | 2009-11-27 | Открытое акционерное общество "Московское машиностроительное предприятие им. В.В. Чернышева" | Safe operation of aircraft gas turbine engine |
WO2013038091A1 (en) * | 2011-09-15 | 2013-03-21 | Snecma | System for monitoring a measurement chain of a turbojet engine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Saxena et al. | Damage propagation modeling for aircraft engine run-to-failure simulation | |
Zhang et al. | A probabilistic fault detection approach: Application to bearing fault detection | |
Tian | An artificial neural network method for remaining useful life prediction of equipment subject to condition monitoring | |
Farrar et al. | An introduction to damage prognosis | |
CN108182311A (en) | A kind of communication for command equipment dependability appraisal procedure based on accelerated life test | |
WO2019049406A1 (en) | Failure probability evaluation system | |
CN103678858A (en) | Method for predicting remaining life of equipment under competing failure conditions | |
CN108009311B (en) | Creep constitutive model parameter identification method for creep test | |
Naeem et al. | Implications of engine deterioration for a high-pressure turbine-blade's low-cycle fatigue (LCF) life-consumption | |
RU2583318C1 (en) | Method of operating aircraft gas turbine engine | |
CN102682344B (en) | The life of product that a kind of performance data is adjoint and Reliability Prediction Method thereof | |
WO2021049060A1 (en) | Failure probability evaluation device and failure probability evaluation method | |
Karanikas | Using reliability indicators to explore human factors issues in maintenance databases | |
Das et al. | Tailoring of specifications for random vibration testing of military airborne equipment’s from measurement | |
CN102830341A (en) | Online intelligent fault prediction method for power electronic circuit based on RS-CMAC (rough sets and cerebellar model articulation controller) | |
CN112906237A (en) | Engine component fault analysis method and system | |
Levinski et al. | An Innovative High-Fidelity Approach to Individual Aircraft Tracking | |
Kostyukov et al. | Real-time condition monitoring of machinery malfunctions | |
Islam et al. | Characterization and comparison of vibration transfer paths in a helicopter gearbox and a fixture mounted gearbox | |
Jun et al. | A concept for PHM system for storage and life extension of tactical missile | |
Kourousis | A holistic approach to general aviation aircraft structural failure prevention in Australia | |
Liu et al. | An Assessment Model for the Continuous Working Ability of Radars | |
CN112560347B (en) | Method and system for predicting remaining service life of aero-engine and electronic equipment | |
US20230011651A1 (en) | Method and device for determining a damage state of components | |
Teng et al. | Research on missile weapons health management and storage life prediction methods based on PHM technology |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner |