Was sind die Hauptsensorwerte, die einen Hochdruckkompressorfehler im Turbofan-Triebwerk verursachen?

Ich habe das Papier "Damage Propagation Modeling for Aircraft Engine Run-to-Failure Simulation" ( Referenz ) gelesen. Ich führe eine Analyse durch, um herauszufinden, welche Sensoren auf die in die simulierten Datensätze eingespeisten Fehler überwacht werden sollen.

Ein solcher Fehler ist ein Hochdruckkompressor, der dazu führte, dass die Motoren als Ausfall markiert wurden.

Meine Analyse ergab folgende Sensoren:

  • Korrigierte Lüfterdrehzahl (NRf in U/min),
  • Physische Lüfterdrehzahl (Nf U/min) und
  • Motordruckverhältnis (P50/P2).

Ich konnte online keine richtigen Antworten finden. Könnte jemand so freundlich sein, festzustellen, in welchem ​​Zusammenhang diese Sensoren mit dem Auftreten von HPC-Fehlern in einem Turbofan-Triebwerk stehen?

Ich komme nicht aus der Luftfahrt. Ich schätze alle gültigen Vorschläge/Referenzen oder Antworten sehr.

Hallo, welche Art von Fehler meinst du? Sie können von mehreren Arten sein: Stall, Überdrehzahl, Unterdrehzahl, Vibrationspegel ...
@BambOo, In dem Dokument heißt es, dass zur Simulation des HPC-Abbaus HPC-Fluss- und Effizienzmodifikatoren verwendet wurden. Die Datenausgaben sind die Reaktionsfläche der HPC-Stall-Grenze als Funktion der Effizienz und der Strömungsverluste, die die Verschlechterung im HPC-Modul simulieren. Der Gesundheitsindex wird durch Erhöhen der EGT (abnehmende EGT-Spanne) im Vergleich zur HPC-Stall-Grenze für alle drei Verschlechterungskurven bestimmt. Jeder Abbauverlauf wurde simuliert, bis der Gesundheitsindex null erreichte. Abgefühlte Ränder (Lüfter, HPC, LPC und EGT) wurden verwendet, um den Gesundheitsindex zu berechnen, um die Stoppkriterien für die Simulation zu bestimmen.

Antworten (2)

Es hört sich so an, als ob Sie nach einem Verständnis dafür suchen, wie sich die HPC-Effizienz auf die Gesamtleistung des Motors auswirkt. Mein Vorschlag hier wäre, den hervorragenden Triebwerkssimulator der NASA zu verwenden: https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/airplane/ngnsim.html Eine der vielen Variablen, mit denen Sie herumspielen können, ist die HPC-Effizienz. Beachten Sie, dass der Gesamt-EPR sinkt, wenn Sie die HPC-Effizienz verringern. In einem echten Motor wird der Controller dies bemerken und mehr Kraftstoff einfüllen, um dies zu kompensieren und zum ursprünglichen EPR zurückzukehren. In diesem Simulator müssen Sie dies tun, indem Sie den Gasregler anpassen.

Hier ist ein Screenshot des laufenden Engine-Simulators. Der linke hat einen hohen Kompressorwirkungsgrad und der rechte einen niedrigen Kompressorwirkungsgrad (beachten Sie, wie ich die Drosseln und den unterschiedlichen Kraftstofffluss geändert habe). Beachten Sie, dass die Temperaturen auf der rechten Seite alle höher sind. Dies ist ein Symptom einer weniger effizienten Komponente. Der Motor muss mehr arbeiten, um den gleichen Schub zu erzeugen. Es gibt eine Reihe weiterer Ausgänge. Sie können auch mit anderen Komponenten herumspielen, z. B. sehen, wie ein verschlechterter Turbinenwirkungsgrad im Vergleich zu einem verschlechterten Verdichterwirkungsgrad aussieht.

Das einzige, was dieser Simulator nicht hat, ist die Rotordrehzahl. Obwohl ich die Berechnungen noch nicht durchgeführt habe, denke ich, dass sich die Lüftergeschwindigkeit mit der HPC-Effizienz nicht allzu sehr ändern wird, zumindest für eine Konfiguration mit hohem Bypass. Wie ich schon sagte, wird die Steuerung den Kraftstofffluss ändern, um zum gleichen Schub zurückzukehren (über EPR), und da der Großteil des Schubs vom Lüfter kommt, wird die Lüftergeschwindigkeit ungefähr gleich sein. Die Kerngeschwindigkeit hingegen soll steigen. Weil der Kern härter arbeiten muss, um die gleiche Energieleistung zu erbringen.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich habe Ihre Referenz ein wenig gelesen, und es scheint, dass das Ziel darin bestand, die Verschlechterung zu modellieren, ohne zu tief in die zugrunde liegenden Phänomene zu schauen. Im Grunde interessiert Sie also nur die Effizienz des HPC-Moduls.

Der Leistungsverlust und damit der Verschleiß des Moduls kann durch verschiedene Sonden beurteilt werden, die Hauptgröße ist jedoch das Druckverhältnis zwischen Eingang und Ausgang des HPC-Moduls.

Dieses Verhältnis hängt stark von mehreren Verschleißphänomenen ab, die innerhalb des Moduls auftreten, insbesondere dem Verschleiß der Strukturen aufgrund von Rotor-Stator-Reibungen. Auch kleine Schäden aufgrund von Ermüdungsbrüchen können zu Druckverhältnisverlusten führen.

Vielen Dank, dass Sie sich das Papier angesehen haben. Ich versuche zu verstehen, ob sich die korrigierte Lüftergeschwindigkeit, die physikalische Lüftergeschwindigkeit und das Energiedruckverhältnis auf HPC auswirken.
@Bambus. Ihre Antwort ist nicht falsch - aber es gibt noch ein bisschen mehr. Erstens wird das von Ihnen erwähnte Druckverhältnis nicht immer in der Standardinstrumentierung eines Motors gemessen (Sie benötigen den Gesamtdruck , nicht den statischen, der normalerweise gemessen wird). Zweitens ändert sich das Verhältnis mit korrigierter Rotordrehzahl. Sie müssen also auch N2 und den Gesamtdruck und die Temperatur am Motoreinlass messen, um das korrigierte N2 zu erhalten. Drittens ist der Wirkungsgrad eines Kompressors definiert als der tatsächliche Temperaturanstieg im Vergleich zum isentropen Temperaturanstieg, der bei dem gegebenen Druckanstieg auftreten sollte.
...Sie müssen also auch die Gesamttemperatur am Einlass und Auslass des Kompressors messen (was ich noch nie in einem Serienmotor gesehen habe). Wenn Sie jedoch all diese Messungen haben, sollten Sie in der Lage sein, eine Änderung der Kompressoreffizienz zu erkennen, wenn sie groß genug über dem Geräuschpegel liegt.
@ Joe. Es ist anders herum. Die HPC-Effizienz beeinflusst diese Parameter (und andere) nicht umgekehrt. Daniels Antwort gibt einen guten Überblick. Die Details hängen davon ab, was die Motorsteuerung zu tun versucht. (Siehe Aviation.stackexchange.com/questions/32301/… ). Einfach zusammengefasst passt ein GE-Motor den Kraftstofffluss an, um den korrigierten N1 konstant zu halten, ein PW- oder RR-Motor passt den Kraftstofffluss an, um EPR konstant zu halten. In beiden Fällen steigt der Kraftstofffluss, wenn sich der HPC verschlechtert, aber nicht unbedingt um den gleichen Betrag.
... Alle anderen Parameter außer EPR oder korrigiertem N1 werden sich verschieben, weil alles thermodynamisch verknüpft ist.
Sehr interessante Bemerkungen @Penguin. Ich muss zugeben, dass ich eher aus der Modellbau-/Mechanik-Community komme als aus der eigentlichen Piloten- oder eher praktischen Community. Ich stimme der Tatsache vollkommen zu, dass der Controller versuchen wird, die Leistung in jeder Situation aufrechtzuerhalten ...
Was sind die Hauptsensorwerte, die einen Hochdruckkompressorfehler im Turbofan-Triebwerk verursachen?
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