¿Cuáles son los principales valores del sensor que causan la falla del compresor de alta presión en el motor turboventilador?

He leído el documento "Modelado de propagación de daños para la simulación de funcionamiento hasta el fallo del motor de aeronave" ( Referencia ). Estoy haciendo un análisis para encontrar qué sensores monitorear para las fallas inyectadas en los conjuntos de datos simulados.

Una de esas fallas es el compresor de alta presión que provocó que los motores se marcaran como fallas.

Mi análisis me dio los siguientes sensores:

  • Velocidad del ventilador corregida (NRf en rpm),
  • Velocidad física del ventilador (Nf rpm), y
  • Relación de presión del motor (P50/P2).

No pude encontrar las respuestas adecuadas en línea. ¿Alguien podría tener la amabilidad de determinar qué tan relacionados están estos sensores para la ocurrencia de fallas de HPC en un motor turbofan?

No soy del fondo de la aviación. Agradezco enormemente cualquier sugerencia/referencia o respuesta válida.

Hola, que tipo de falla consideras? Pueden ser de múltiples tipos: pérdida, sobrevelocidad, subvelocidad, niveles de vibración...
@BambOo, en el documento, dice que para simular la degradación de HPC se usaron modificadores de flujo y eficiencia de HPC. Las salidas de datos Superficie de respuesta del margen de bloqueo de HPC en función de la eficiencia y las pérdidas de flujo que simulan la degradación en el módulo de HPC. El índice de salud se determina aumentando la EGT (margen EGT decreciente) en comparación con el margen de bloqueo de HPC para las tres trayectorias de degradación. Cada trayectoria de degradación se simuló hasta que el índice de salud llegó a cero. Los márgenes detectados (ventilador, HPC, LPC y EGT) se utilizaron para calcular el índice de salud para determinar los criterios de detención de la simulación.

Respuestas (2)

Parece que está buscando comprender cómo la eficiencia de HPC afecta el rendimiento general del motor. Mi sugerencia aquí sería usar el excelente simulador de motor de la NASA: https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/airplane/ngnsim.html Una de las muchas variables con las que puede jugar es la eficiencia de HPC. Tenga en cuenta que a medida que disminuya la eficiencia de HPC, el EPR general disminuirá. En un motor real, el controlador notará esto y descargará más combustible para compensar y volver al EPR original. En este simulador, tendrás que hacerlo ajustando el controlador del acelerador.

Aquí hay una captura de pantalla del simulador de motor en ejecución. El de la izquierda tiene un compresor de alta eficiencia y el de la derecha tiene un compresor de baja eficiencia (observe cómo he cambiado los aceleradores y el flujo de combustible diferente). Observe cómo las temperaturas de la derecha son todas más altas. Este es un síntoma de un componente menos eficiente. El motor tiene que trabajar más para generar el mismo empuje. Hay una serie de otras salidas. También puede jugar con otros componentes, por ejemplo, ver cómo se ve una eficiencia de turbina degradada frente a una eficiencia de compresor degradada.

Lo único que no tiene este simulador es la velocidad del rotor. Por eso, aunque no he agotado los cálculos, creo que la velocidad del ventilador no cambiará demasiado con la eficiencia de HPC, al menos para una configuración de derivación alta. Como dije, el control cambiará el flujo de combustible para volver al mismo empuje (a través de EPR), y dado que la mayor parte del empuje proviene del ventilador, la velocidad del ventilador será aproximadamente la misma. La velocidad del núcleo, por otro lado, debería aumentar. Porque el núcleo tiene que trabajar más para producir la misma cantidad de energía.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Leí un poco su referencia, y parece que el objetivo era modelar la degradación sin profundizar en los fenómenos subyacentes. Entonces, básicamente, solo está interesado en la eficiencia del módulo HPC.

La pérdida de prestaciones y por tanto el desgaste del módulo se pueden evaluar mediante diferentes sondas, pero el principal valor es la relación de presiones entre la entrada y la salida del módulo HPC.

Esta relación dependerá en gran medida de los múltiples fenómenos de desgaste que se produzcan en el interior del módulo, especialmente el desgaste de las estructuras debido al roce del rotor con el estator. Además, los pequeños daños debidos a fallas por fatiga pueden provocar pérdidas en la relación de presiones.

Gracias por echar un vistazo al periódico. Estoy tratando de entender si hay alguna forma en que la velocidad del ventilador corregida, la velocidad física del ventilador y la relación de presión de energía afecten a HPC.
@Bambú. Su respuesta no es incorrecta, pero también hay un poco más. Primero, la relación de presión que mencionas, no siempre se mide en el conjunto de instrumentación estándar de un motor (necesitas las presiones totales , no estáticas, que es lo que normalmente se mide). En segundo lugar, la relación cambia con la velocidad del rotor corregida. Por lo tanto, también debe medir el N2 y la presión y temperatura totales de entrada del motor para obtener el N2 corregido . En tercer lugar, la eficiencia se define para un compresor como el aumento de temperatura real, en comparación con el aumento de temperatura isoentrópica, que debería ocurrir para el aumento de presión dado.
... Entonces, también debe medir la temperatura total en la entrada y salida del compresor (que nunca he visto en un motor de producción). Pero, si tiene todas estas medidas, debería poder detectar un cambio en la eficiencia del compresor, si es lo suficientemente grande por encima del nivel de ruido.
@José. Es al revés. La eficiencia de HPC afecta estos parámetros (y otros) y no al revés. La respuesta de Daniel da una buena visión general. Los detalles dependen de lo que el control del motor esté tratando de hacer. (Consulte Aviation.stackexchange.com/questions/32301/… ). En resumen simple, un motor GE ajustará el flujo de combustible para mantener constante el N1 corregido, un motor PW o RR ajustará el flujo de combustible para mantener constante la EPR. En ambos casos, el flujo de combustible aumentará a medida que se degrada el HPC, pero no necesariamente en la misma cantidad.
...Todos los demás parámetros cambiarán excepto EPR, o N1 corregido, porque todo está vinculado termodinámicamente.
Comentarios muy interesantes @Penguin. Tengo que admitir que vengo de la comunidad de modelismo/mecánica en lugar de la comunidad de pilotaje o más práctica. Estoy totalmente de acuerdo con el hecho de que el controlador intentará mantener el rendimiento en cualquier situación...
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