[go: up one dir, main page]

RU2556477C1 - Vibration diagnostic method of gas-turbine engines in operation as per information of onboard devices - Google Patents

Vibration diagnostic method of gas-turbine engines in operation as per information of onboard devices Download PDF

Info

Publication number
RU2556477C1
RU2556477C1 RU2014135310/06A RU2014135310A RU2556477C1 RU 2556477 C1 RU2556477 C1 RU 2556477C1 RU 2014135310/06 A RU2014135310/06 A RU 2014135310/06A RU 2014135310 A RU2014135310 A RU 2014135310A RU 2556477 C1 RU2556477 C1 RU 2556477C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas turbine
aircraft
vibration
turbine engine
engine
Prior art date
Application number
RU2014135310/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Георгий Константинович Герман
Сергей Александрович Исаев
Владимир Валентинович Кирюхин
Анатолий Александрович Полозов
Сергей Анатольевич Полозов
Павел Анатольевич ХАБАРОВ
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Топаз"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Топаз" filed Critical Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Топаз"
Priority to RU2014135310/06A priority Critical patent/RU2556477C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2556477C1 publication Critical patent/RU2556477C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Turbines (AREA)

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: method is applied for monitoring of a vibration state of aircraft GTE both on ground processing devices and in real time in onboard engine control systems.
EFFECT: obtaining high reliability parameters of GTE vibration diagnostic results immediately under operating conditions by means of all-around consideration of factors determining vibration state of GTEs at their operation on the ground and under flight conditions.
6 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области контроля технического состояния авиационных газотурбинных двигателей (ГТД), оборудованных штатной измерительной аппаратурой, сигналы с которой в процессе эксплуатации записываются также штатным бортовым устройством регистрации (БУР), установленным на борту соответствующего воздушного судна (ВС). Способ применяется для мониторинга вибросостояния авиационных ГТД как на наземных устройствах обработки (НУО), так и в реальном времени в бортовых системах контроля двигателей (БСКД).The invention relates to the field of monitoring the technical condition of aircraft gas turbine engines (GTE) equipped with standard measuring equipment, the signals from which during operation are also recorded by a standard on-board recording device (BUR) installed on board the corresponding aircraft (Aircraft). The method is used to monitor the vibrational state of aircraft gas turbine engines both on ground processing devices (NLD) and in real time in onboard engine control systems (BSCD).

Известен способ вибродиагностирования ГТД - авт. св. SU 1816986, кл. G01M 15/00, 2004. Способ включает измерение и регистрацию значений вибросигнала и частоты вращения ротора двигателя на переходных режимах, сравнение измеренного и эталонного значений вибросигнала для характерных частот вращения и определение технического состояния двигателя по отклонению измеренного значения вибросигнала от эталонного, при этом измерение и регистрацию значений вибросигнала и частоты вращения осуществляют при регулировке топливной аппаратуры на минимальные и максимальные избытки топлива.A known method of vibration diagnostics of a gas turbine engine - ed. St. SU 1816986, class G01M 15/00, 2004. The method includes measuring and recording the values of the vibration signal and the rotational speed of the motor rotor in transient conditions, comparing the measured and reference values of the vibration signal for the characteristic speeds and determining the technical condition of the engine by deviating the measured value of the vibration signal from the reference, the measurement and registration of the values of the vibration signal and speed is carried out when adjusting the fuel equipment to the minimum and maximum excess fuel.

Данный способ обладает значительной погрешностью и не позволяет достоверно определить фактическое вибросостояние двигателя, имеет очень узкие функциональные возможности и не может быть использован для определения вибросостояния ГТД в условиях полета.This method has a significant error and does not allow to reliably determine the actual vibrational state of the engine, has very narrow functional capabilities and cannot be used to determine the vibrational state of a gas turbine engine in flight conditions.

Известен способ диагностирования ГТД - патент RU 2297613, кл. G01M 15/14, 2007. Способ включает измерение вибрации работающего двигателя, спектральный анализ вибрации и сравнение полученных данных с этими же величинами, измеренными в исходном состоянии двигателя. При этом проводят спектральный анализ огибающей вибрационного сигнала, выделяемого на характеристических частотах, измеряют амплитуды составляющих полученного спектра в диапазоне от нуля до частоты вращения ротора, имеющего наибольшую скорость вращения, сравнивают полученные значения с теми же значениями в исходном состоянии, о месте основных источников изменения вибрации судят по частотам составляющих, имеющих наибольшие по величине отклонения замеренных значений от исходных, а локализацию дефекта осуществляют по спектрам вибрации в широком диапазоне частот путем измерения и сравнения со значениями модуляционных составляющих вибрации в диапазонах только тех несущих, частоты которых кратны частотам основных источников.A known method for the diagnosis of gas turbine engines - patent RU 2297613, cl. G01M 15/14, 2007. The method includes measuring the vibration of a running engine, spectral analysis of vibration, and comparing the obtained data with the same values measured in the initial state of the engine. In this case, a spectral analysis of the envelope of the vibration signal emitted at characteristic frequencies is carried out, the amplitudes of the components of the obtained spectrum are measured in the range from zero to the rotational speed of the rotor having the highest rotation speed, the obtained values are compared with the same values in the initial state, about the place of the main sources of vibration change judged by the frequencies of the components having the largest deviations of the measured values from the original, and the localization of the defect is carried out by the vibration spectra and a wide frequency range by measuring and comparing the values of the modulation components of the vibration in the ranges of only those carriers whose frequencies are multiples of the fundamental frequency sources.

Данный способ вызывает большие затруднения в определении достоверной взаимосвязи причины возникновения повышенной вибрации и изменения определенных спектральных составляющих. К тому же этот способ подразумевает установку на ГТД дополнительной виброизмерительной аппаратуры и требует наличие в эксплуатирующей организации опытных специалистов по спектральному анализу, способных выдать грамотные решения о вибросостоянии ГТД.This method causes great difficulty in determining the reliable relationship between the causes of increased vibration and changes in certain spectral components. In addition, this method involves the installation of additional vibration measuring equipment on a gas turbine engine and requires the presence of experienced spectral analysis specialists in the operating organization who are capable of issuing competent decisions about the gas turbine engine vibration state.

Известен способ диагностирования технического состояния деталей, узлов и приводных агрегатов ГТД - патент RU 2379645, кл. G01M 15/14, 2008. Способ включает измерение и цифровую обработку вибросигналов с корпусных конструкций ГТД и приводных агрегатов с получением информации о техническом состоянии диагностируемых деталей, узлов и приводных агрегатов ГТД. При этом измерение вибросигналов с корпусных конструкций ГТД и приводных агрегатов осуществляют дистанционно и бесконтактно посредством лазерного вибропреобразователя в приближенных к диагностируемым деталям, узлам и приводным агрегатам ГТД информативным точках на поверхности корпусных конструкций ГТД и приводных агрегатов в пределах зон измерений, определяемых радиусом, преимущественно равным четверти длины изгибной волны в корпусных конструкциях ГТД и приводных агрегатов, а цифровую обработку вибросигналов осуществляют с расчетом глубин модуляции на дискретных составляющих спектра огибающей вибрации в высокочастотном диапазоне колебаний корпусных конструкций ГТД и приводных агрегатов с получением информации о техническом состоянии диагностируемых деталей, узлов приводных агрегатов ГТД.A known method for diagnosing the technical condition of parts, assemblies and drive units of a gas turbine engine - patent RU 2379645, class. G01M 15/14, 2008. The method includes measuring and digitally processing vibration signals from the body structures of the gas turbine engine and drive units to obtain information about the technical condition of the diagnosed parts, components and drive units of the gas turbine engine. In this case, the measurement of vibration signals from the casing structures of the gas turbine engine and drive units is carried out remotely and non-contact by means of a laser vibration transducer at the informative points on the surface of the casing of the gas turbine engine and drive units close to the diagnosed parts, components and drive units of the gas turbine engine within the measurement zones determined by a radius of mainly equal to a quarter the length of the bending wave in the body structures of the gas turbine engine and drive units, and the digital processing of vibration signals is carried out with the calculation that the depth of modulation in the envelope of the discrete spectrum components in the high frequency vibration range of the oscillation hull structures CCD drive units and to obtain information about the mechanical condition diagnosed parts, assemblies of the drive units TBG.

Данный способ не пригоден для применения в эксплуатационных условиях, т.к. требует установку и тонкую юстировку специальной виброизмерительной лазерной аппаратуры. Кроме того, использование такой аппаратуры для реализации способа в условиях полета практически затруднено, а также требуются большие трудозатраты и наличие узких специалистов для обработки информации с лазерных датчиков и интерпретации ее результатов.This method is not suitable for use in operational conditions, because requires installation and fine-tuning of special vibration-measuring laser equipment. In addition, the use of such equipment to implement the method in flight conditions is practically difficult, and it also requires a lot of labor and the presence of narrow specialists to process information from laser sensors and interpret its results.

Наиболее близким аналогом является способ вибродиагностики ГТД - патент RU 2499240, кл. G07M 15/00, 2013. Способ включает получение эталонной виброхарактеристики при наземных испытаниях двигателя, получение полетной виброхарактеристики, сравнение эталонной и полетной виброхарактеристик и определение технического состояния двигателя по отклонению полетной виброхарактеристики от эталонной, при этом получение эталонной виброхарактеристики осуществляют формированием базовой виброхарактеристики, которое проводят путем измерения и регистрации значений вибросигнала на рабочих частотах вращения ротора при наземных испытаниях двигателя, а также формированием эксплуатационной виброхарактеристики, для чего проводят серию полетов, на каждом из полетов серии по показаниям значений вибросигнала на рабочих частотах вращения ротора формируют локальную эксплуатационную виброхарактеристику, задают порог отклонения локальных эксплуатационных виброхарактеристик от базовой, каждую полученную локальную виброхарактеристику заданной серии опытных полетов сравнивают с базовой и по локальным виброхарактеристикам, значения которых не выходят за пределы установленного порога при сравнении с базовой характеристикой, формируют эталонную виброхарактеристику.The closest analogue is the method of vibration diagnostics GTE - patent RU 2499240, class. G07M 15/00, 2013. The method includes obtaining a reference vibration characteristic for ground engine tests, obtaining a flight vibration characteristic, comparing the reference and flight vibration characteristics and determining the technical condition of the engine by deviating the flight vibration characteristic from the reference one, while obtaining the standard vibration characteristic is carried out by forming a basic vibration characteristic that is carried out by measuring and recording the values of the vibration signal at the operating frequencies of the rotor rotation during ground tests of the engine, as well as the formation of operational vibration characteristics, for which a series of flights is carried out, on each of the flights of the series, according to the values of the vibration signal at the operating rotational speeds of the rotor, a local operational vibration characteristic is formed, a threshold for deviation of local operational vibration characteristics from the base is set, each local vibration characteristic of a given series of experimental flights is obtained compared with the base and local vibration characteristics, the values of which do not go beyond the established threshold when compared to the basic characteristic is formed reference vibration characteristics.

Данный способ формирует модель эталонного вибросостояния ГТД на испытательном стенде в заводских условиях, которая не позволяет учесть индивидуальные конструктивные особенности по установке ГТД на борт ВС, так как нередко причиной повышенной вибрации являются нарушения в технологии установки двигателя. Кроме того, контроль вибросостояния ГТД является не совсем корректным, т.к. выполняется с помощью разной измерительной аппаратуры, в которую входят наземная аппаратура и каналы регистрации в БУР в полете ВС.This method forms a model of the standard vibrational state of a gas turbine engine on a test bench in the factory, which does not allow taking into account individual design features for installing a gas turbine engine on board an aircraft, since often the cause of increased vibration is a violation in the engine installation technology. In addition, the control of the vibrational state of a gas turbine engine is not entirely correct, because performed using various measuring equipment, which includes ground-based equipment and registration channels in the drill in flight aircraft.

Задачей настоящего изобретения является достижение высоких показателей достоверности результатов вибродиагностирования ГТД непосредственно в эксплуатационных условиях путем всестороннего учета факторов, обуславливающих вибросостояние ГТД при их работе на земле и в условиях полета.The objective of the present invention is to achieve high reliability indicators of the results of vibration diagnostics of a gas turbine engine directly under operating conditions by comprehensively taking into account factors that determine the vibration state of a gas turbine engine when they work on the ground and in flight conditions.

Указанный результат достигается тем, что способ вибродиагностирования газотурбинных двигателей в эксплуатации по информации бортовых устройств регистрации включает регистрацию полетной информации воздушного судна и параметров, характеризующих вибросостояние газотурбинных двигателей бортовым устройством регистрации; считывание зарегистрированной информации и параметров с бортового устройства регистрации воздушного судна; идентификацию считанной с бортового устройства регистрации информации и параметров с помощью введения паспортных и служебных данных и формулярных данных эксплуатируемого газотурбинного двигателя; формирование первой эталонной виброхарактеристики газотурбинного двигателя по результатам работы двигателя при наземных опробованиях или испытаниях на борту воздушного судна, при наземных этапах движения воздушного судна от момента запуска двигателя до момента начала разбега, а также от момента посадки воздушного судна до выключения двигателя; формирование второй эталонной виброхарактеристики газотурбинного двигателя в условиях полета в каждый момент времени полета с учетом влияния линейных и вращательных сил и ускорений, действующих на воздушное судно в полете, а также углового положения воздушного судна в пространстве; определение границ описания первой эталонной виброхарактеристики при работе двигателя в наземных условиях и пороговых значений, разделяющих вибросигнал исправного и неисправного состояния газотурбинного двигателя; определение границ описания второй эталонной виброхарактеристики при работе двигателя в условиях полета и пороговых значений, разделяющих вибросигнал исправного и неисправного состояния газотурбинного двигателя; контроль текущего состояния первой виброхарактеристики газотурбинного двигателя путем ее сравнения с соответствующей эталонной виброхарактеристикой; контроль текущего состояния второй виброхарактеристик газотурбинного двигателя путем ее сравнения с соответствующей эталонной виброхарактеристикой с учетом состояния первой виброхарактеристики газотурбинного двигателя; определение технического состояния газотурбинного двигателя по совокупности отклонений первой и второй виброхарактеристик от соответствующей эталонной виброхарактеристики в каждый текущий момент времени работы газотурбинного двигателя.The specified result is achieved by the fact that the method of vibration diagnostics of gas turbine engines in operation according to the information of the onboard registration devices includes recording flight information of the aircraft and parameters characterizing the vibration state of the gas turbine engines by the onboard registration device; reading registered information and parameters from the aircraft’s onboard registration device; identification of information and parameters read from the on-board recording device by entering passport and service data and formular data of an operating gas turbine engine; the formation of the first reference vibration characteristics of a gas turbine engine based on the results of engine operation on ground tests or tests on board an aircraft, on ground stages of aircraft movement from the moment the engine starts until the start of the take-off, and also from the moment the aircraft lands up until the engine shuts off; the formation of the second reference vibration characteristics of the gas turbine engine in flight at each moment of flight, taking into account the influence of linear and rotational forces and accelerations acting on the aircraft in flight, as well as the angular position of the aircraft in space; determination of the boundaries of the description of the first reference vibration characteristics when the engine is operating in ground conditions and threshold values that separate the vibration signal of the serviceable and malfunctioning state of a gas turbine engine; determination of the boundaries of the description of the second reference vibration characteristics during engine operation in flight conditions and threshold values that separate the vibration signal of the serviceable and faulty state of the gas turbine engine; monitoring the current state of the first vibration characteristic of a gas turbine engine by comparing it with the corresponding reference vibration characteristic; monitoring the current state of the second vibration characteristics of the gas turbine engine by comparing it with the corresponding reference vibration characteristics taking into account the state of the first vibration characteristics of the gas turbine engine; determination of the technical state of the gas turbine engine by the totality of deviations of the first and second vibration characteristics from the corresponding reference vibration characteristics at each current time of the gas turbine engine operation.

При этом формирование первой эталонной виброхарактеристики газотурбинного двигателя осуществляется по адаптивному принципу, позволяющему осуществлять корректировку первой эталонной виброхарактеристики с каждым новым режимом работы газотурбинного двигателя при наземных испытаниях на борту воздушного судна при условии исправного состояния газотурбинного двигателя и на основании выделенной составляющей вибросигнала от частоты вращения ротора высокого давления, выделенной составляющей вибросигнала от частоты вращения ротора низкого давления, выделенной составляющей вибросигнала от температуры газов, выделенной составляющей вибрации от времени работы двигателя.In this case, the formation of the first reference vibration characteristic of the gas turbine engine is carried out according to the adaptive principle, which allows the adjustment of the first reference vibration characteristic with each new operation mode of the gas turbine engine during ground tests on board the aircraft, provided that the gas turbine engine is in good condition and based on the selected component of the vibration signal from the high rotor speed pressure allocated by the component of the vibration signal from the rotor speed st pressure vibration component extracted from the gas temperature, the selected component of the vibration from the engine operation time.

Формирование второй эталонной виброхарактеристики газотурбинного двигателя осуществляется по адаптивному принципу, позволяющему осуществлять корректировку второй эталонной виброхарактеристики с каждым новым режимом полета воздушного судна при условии исправного состояния газотурбинного двигателя и на основании выделенной составляющей вибросигнала от частоты вращения ротора высокого давления, выделенной составляющей вибросигнала от частоты вращения ротора низкого давления, выделенной составляющей вибросигнала от температуры газов, выделенной составляющей вибросигнала от давления воздуха на входе в двигатель, выделенной составляющей вибросигнала от времени работы двигателя, выделенной составляющей вибросигнала, вызываемой воздействием вертикальной перегрузки воздушного судна, выделенной составляющей вибросигнала, вызываемой воздействием продольной перегрузки воздушного судна, выделенной составляющей вибросигнала, вызываемой воздействием боковой перегрузки воздушного судна, выделенной составляющей вибросигнала, вызываемой воздействием угловой скорости вокруг вертикальной строительной оси воздушного судна, выделенной составляющей вибросигнала, вызываемой воздействием угловой скорости вокруг поперечной строительной оси воздушного судна, выделенной составляющей вибросигнала, вносимой в зависимости от углового положения относительно поперечной строительной оси воздушного судна (угла тангажа), выделенной составляющей вибросигнала, вносимой в зависимости от углового положения относительно продольной строительной оси воздушного судна (угла крена), Способ обладает возможностью адаптации - самоорганизации системы контроля вибросостояния и ее самообучения - под каждый отдельный ГТД, эксплуатируемый на конкретном ВС и в конкретных условиях эксплуатации. Под вибросостоянием следует понимать величину вибросигнала отдатчика вибрации в момент времени t, т.е. величину V(t). Согласно основному принципу диагностирования в текущий момент времени t вибросостояние ГТД можно описать как:The formation of the second reference vibration characteristic of the gas turbine engine is carried out according to the adaptive principle, which allows for the adjustment of the second reference vibration characteristic with each new flight mode of the aircraft, provided that the gas turbine engine is in good condition and based on the selected component of the vibration signal from the rotational speed of the high pressure rotor, extracted component of the vibration signal from the rotor speed low pressure, the selected component of the vibration signal from the temperature gases, the selected component of the vibration signal from the air pressure at the engine inlet, the selected component of the vibration signal from the engine time, the selected component of the vibration signal caused by the vertical overload of the aircraft, the selected component of the vibration signal caused by the longitudinal overload of the aircraft, the extracted component of the vibration caused by the lateral effect aircraft overload, the selected component of the vibration signal caused by the influence of angular velocity axes around the vertical axis of the aircraft, the selected component of the vibration signal caused by the influence of angular velocity around the transverse axis of the aircraft, the selected component of the vibration signal, introduced depending on the angular position relative to the transverse axis of the aircraft (pitch angle), the highlighted component of the vibration signal introduced in depending on the angular position relative to the longitudinal construction axis of the aircraft (roll angle), the Method has the ability ustomize - self-monitoring system of vibration and its self - under each separate turbine engine, operated on a particular Sun and in specific conditions. By vibration state, one should understand the magnitude of the vibration signal of the vibration detector at time t, i.e. value of V (t). According to the basic principle of diagnosis at the current time t, the vibrational state of a gas turbine engine can be described as:

Figure 00000001
Figure 00000001

где VВИБ0(t0) - начальное (исправное) вибросостояние ГТД, t0 - начальный момент времени эксплуатации ГТД (нормальным образом t0 представляет собой промежуток времени начальной эксплуатации двигателя на ВС), ΔVВИБ(t) -диагностический случайный процесс, описывающий изменение вибросостояния в произвольный времени t эксплуатации двигателя; η(t) - не наблюдаемый с помощью средств измерения случайный процесс изменения вибросостояния, не зависящий от прошлого или текущего состояния.where V VIB0 (t 0 ) is the initial (operational) vibration state of the gas turbine engine, t 0 is the initial moment of operation of the gas turbine engine (normally t 0 is the time interval of the initial engine operation on the aircraft), ΔV VIB (t) is a diagnostic random process that describes change in vibration state at an arbitrary time t of engine operation; η (t) is a random process of vibrational state change not observed with the help of measuring instruments, independent of the past or current state.

Поэтому для контроля текущего вибросостояния ГТД предлагается реализация способа в виде структурной схемы (фиг. 1). ГТД 2 установлен на борту воздушного судна 1, которое в обязательном порядке оборудовано БУР 3, регистрирующим как параметры работы силовой установки, так и параметры движения ВС 1 и его положения в пространстве. На ГТД 2 установлена штатная измерительная аппаратура, большая часть сигналов которой поступает на регистрацию в БУР 3. Для формирования описания начального (эталонного) вибросостояния ГТД 2 используются не только датчик вибрации и датчик частоты вращения ротора, но и ряд других датчиков, штатно установленных на ГТД 2, а также на ВС 1.Therefore, to control the current vibrational state of the gas turbine engine, it is proposed to implement the method in the form of a structural diagram (Fig. 1). GTE 2 is installed on board the aircraft 1, which is mandatory equipped with a drill 3, recording both the parameters of the power plant and the parameters of the movement of aircraft 1 and its position in space. GTE 2 is equipped with standard measuring equipment, most of the signals of which are fed to the control unit 3. For the description of the initial (reference) vibration state of GTE 2, not only the vibration sensor and rotor speed sensor are used, but also a number of other sensors installed on the GTD 2, as well as on aircraft 1.

В самом деле, современные эксплуатирующиеся ГТД являются двух- и трехвальными. Источником вибрации, воспринимаемой датчиком, может быть дисбаланс вращающихся масс на любом из валов, а также выработка или дефекты межвальных и опорных подшипников. Поэтому в среднеквадратическое значение амплитуды вибросигнала, получаемое на выходе штатной аппаратуры виброизмерения на борту ВС, будут входить составляющие, кратные частоте вращения каждого из валов ГТД. Применительно к двухвальным ГТД обозначим их как n1 - частота вращения ротора низкого давления (РНД), и n2 - частота вращения ротора высокого давления (РВД).In fact, modern gas turbine engines in operation are two- and three-shaft. The source of vibration perceived by the sensor may be an imbalance of rotating masses on any of the shafts, as well as the production or defects of shaft and pillow bearings. Therefore, the root-mean-square value of the amplitude of the vibration signal obtained at the output of the standard vibration measurement equipment on board the aircraft will include components that are multiples of the frequency of rotation of each of the GTE shafts. In relation to a twin-shaft gas turbine engine, we denote them as n 1 is the rotational speed of the low pressure rotor (RND), and n 2 is the rotational speed of the high pressure rotor (RVD).

Поэтому, безусловно, при контроле вибросостояния необходимо использовать измерения от датчика 5 частоты вращения РВД и датчика 6 частоты вращения РНД.Therefore, of course, when controlling the vibrational state, it is necessary to use measurements from the RVD speed sensor 5 and the RND speed sensor 6.

Величина вибросигнала (виброскорости или виброускорения) зависит и от теплосостояния конструктивных элементов двигателя, т.к. в них при его работе непрерывно происходят процессы теплообмена и не всегда эти процессы приводят к равномерному изменению геометрических размеров конструктивных элементов. Последнее явление, в свою очередь, вновь приводит к дисбалансу вращающихся масс двигателя и, как следствие, к возрастанию амплитуды определенных составляющих вибросигнала, измеряемой штатным датчиком, установленным на корпусе двигателя. Теплосостояние конструкции двигателя оценивается по величине измеряемой термопарами температуры газов за (t4*) или перед (t3*) турбиной РНД. Поэтому сигналы от термопар 7 (обозначим их как tГ*), установленных на ГТД, следует использовать при контроле вибросостояния последнего.The magnitude of the vibration signal (vibration velocity or acceleration) depends on the heat state of the structural elements of the engine, because during his work heat exchange processes occur continuously in them and not always these processes lead to a uniform change in the geometric dimensions of structural elements. The latter phenomenon, in turn, again leads to an imbalance of the rotating masses of the engine and, as a consequence, to an increase in the amplitude of certain components of the vibration signal, measured by a standard sensor mounted on the motor housing. The heat condition of the engine design is estimated by the value of the gas temperature measured by thermocouples behind (t 4 * ) or before (t 3 * ) the RND turbine. Therefore, the signals from thermocouples 7 (we denote them as t Г * ) installed on a gas turbine engine should be used to control the vibration state of the latter.

В полете определенную нагрузку на вентиляторную часть (входные ступени) компрессора ГТД 2, особенно на ВС 1, достигающих трансзвуковые и сверхзвуковые скорости полета, оказывает давление входного потока воздуха. От этой нагрузки изменяется и уровень зарегистрированного БУР 3 вибросигнала, т.е. давление воздуха на входе двигателя в полете оказывает влияние на его вибросостояние. Давление заторможенного воздушного потока на входе в каждый двигатель РВХ, как правило, измеряется соответствующим датчиком и регистрируется БУР 3. Поэтому измерения от штатного датчика 8 РВХ двигателя также используются при контроле вибросостояния двигателя.In flight, a certain load on the fan part (inlet stages) of the gas turbine engine compressor 2, especially on aircraft 1, which reach transonic and supersonic flight speeds, is exerted by the pressure of the inlet air flow. From this load, the level of the registered BUR 3 vibration signal changes, i.e. the air pressure at the engine inlet in flight affects its vibrational state. The pressure of the inhibited air flow at the inlet to each engine P BX is usually measured by a corresponding sensor and the BUR 3 is recorded. Therefore, measurements from a standard sensor 8 P BX of the engine are also used to monitor the vibration state of the engine.

Под временем работы tPAБ_ДB ГТД понимается промежуток времени от начала запуска двигателя на земле до момента его выключения по окончании полета или наземного опробования. Для двигателя с нормальным вибросостоянием не должна наблюдаться какая-либо значимая зависимость уровня вибросигнала на одних и тех же режимах от времени работы двигателя. И, наоборот, для двигателей с ухудшенным вибросостоянием такая зависимость вполне, но не всегда обязательно, может иметь место. Поэтому при контроле вибросостояния двигателя с целью оценивания возможных трендовых явлений в течение одного полета (цикла работы) следует учитывать зависимость вибросигнала от времени работы двигателя. В общем виде состав параметров ГТД, от которых зависит его вибросостояние можно записать векторомThe operating time t PAB_DB GTE means the period of time from the start of engine start on the ground until it turns off at the end of the flight or ground testing. For an engine with a normal vibration state, there should not be any significant dependence of the level of the vibration signal in the same modes on the operating time of the engine. And, on the contrary, for engines with a deteriorated vibration state, this dependence is quite, but not always necessary, can take place. Therefore, when monitoring the vibrational state of the engine in order to assess possible trend phenomena during one flight (operation cycle), the dependence of the vibration signal on the engine operating time should be taken into account. In general terms, the composition of the parameters of a gas turbine engine, on which its vibrational state depends, can be written as a vector

Figure 00000002
Figure 00000002

В полете на ГТД, роторная часть которого по сути представляет собой массивный гироскоп, действуют линейные и вращательные скорости и ускорения, обуславливаемые динамикой движения ВС. Они, в свою очередь, воздействуют на вращающиеся конструктивные элементы двигателя (роторы турбин), вызывая на них гироскопические моменты от кориолисовых сил, и, кроме того, оказывают влияние на уровень сигнала от установленных на ГТД вибродатчиков. Поэтому необходимо учитывать параметры движения ВС при контроле вибросостояния двигателя, вследствие чего используются измерения от следующих датчиков, входящих в состав оборудования ВС: датчика 9 вертикальной перегрузки; датчика 10 продольной перегрузки; датчика 11 боковой перегрузки; датчика 12 угла тангажа ВС; датчика 13 угла крена ВС; датчика 14 угла рыскания ВС; датчика 15 угловой скорости вокруг поперечной строительной оси ВС; датчика 16 угловой скорости вокруг продольной строительной оси ВС; датчика 17 угловой скорости вокруг вертикальной строительной оси ВС.In flight on a gas turbine engine, the rotor part of which is essentially a massive gyroscope, linear and rotational speeds and accelerations, caused by the dynamics of the aircraft, operate. They, in turn, act on rotating structural elements of the engine (turbine rotors), causing gyroscopic moments from Coriolis forces on them, and, in addition, affect the signal level from vibration sensors installed on the gas turbine engine. Therefore, it is necessary to take into account the parameters of the aircraft motion when monitoring the vibrational state of the engine, as a result of which measurements are used from the following sensors that are part of the aircraft equipment: vertical overload sensor 9; sensor 10 longitudinal overload; lateral overload sensor 11; aircraft pitch angle sensor 12; sensor 13 angle of heel of the aircraft; yaw angle sensor 14; sensor 15 angular velocity around the transverse construction axis of the aircraft; angular velocity sensor 16 around the longitudinal construction axis of the aircraft; sensor 17 angular velocity around the vertical construction axis of the aircraft.

Обозначим эти параметры в виде трех векторов: g

Figure 00000003
- вектор перегрузок, действующих на ВС, θ
Figure 00000004
- вектор углового положения ВС в пространстве, ω
Figure 00000005
- вектор угловых скоростей ВС в связанной системе координат.We denote these parameters as three vectors: g
Figure 00000003
is the vector of overloads acting on the aircraft, θ
Figure 00000004
is the vector of the angular position of the aircraft in space, ω
Figure 00000005
is the vector of angular velocities of the aircraft in a coupled coordinate system.

Тогда вибросостояние ГТД в условиях полета можно описать функциональной зависимостью:Then the vibrational state of a gas turbine engine in flight conditions can be described by a functional relationship:

Figure 00000006
Figure 00000006

Согласно принципу контроля, заложенного в способ, выполняются следующие действия.According to the principle of control incorporated in the method, the following actions are performed.

Информация, зарегистрированная БУР 3 переносится с помощью устройства 20 считывания с борта ВС.The information recorded by the BUR 3 is transferred using the device 20 reader from the aircraft.

Затем используется устройство 21 ввода паспортных и служебных данных, идентифицирующих выполненный полет, для селекции считанной информации для определения ее принадлежности информации к конкретному воздушному судну, дате и номеру полета. Устройство 21 ввода паспортных и служебных данных представляет собой клавиатуру, дисплей и процессор с твердотельной памятью. Состав данных, вводимых с устройства 21, кроме даты и номера выполненного полета (номер рейса) включает названия аэродромов взлета и посадки, краткое, как правило, кодированное описание полетного задания. С помощью этого же устройства также вводятся формулярные данные двигателей, эксплуатируемых на конкретном ВС 1, прежде всего заводской номер и установочное место, а также формулярные данные самого ВС 1 для однозначной идентификации принадлежности считываемых данных с БУР 3. Устройством 21 заносятся градуировочные данные датчиков и измерительных систем, информация с которых записывается на БУР 3, в том числе и датчиков, установленных на ГТД 2.Then, a device 21 for inputting passport and service data identifying the flight performed is used to select the read information to determine whether the information belongs to a specific aircraft, date and flight number. The device 21 input passport and service data is a keyboard, display and processor with solid state memory. The data entered from device 21, in addition to the date and number of the flight performed (flight number), includes the names of take-off and landing aerodromes, a short, usually encoded description of the flight mission. Using the same device, the formal data of the engines operated on a particular aircraft 1 are also entered, first of all, the serial number and installation location, as well as the formal data of the aircraft 1 itself to uniquely identify the ownership of the data being read from the control panel 3. The device 21 records the calibration data of the sensors and measurement systems, information from which is recorded on BUR 3, including sensors installed on GTE 2.

Зарегистрированная информация БУР 3, паспортные и служебные данные поступают в блок 22 формирования характеристик эталонного вибросостояния (БФХЭ) контролируемого ГТД 2. Этот блок на начальной стадии эксплуатации ГТД 2 (после его установки на борт ВС 1) определяет начальные (эталонные) виброхарактеристики ГТД 2:The registered BUR 3 information, passport and service data are received in block 22 for generating characteristics of the reference vibration state (BFCE) of the controlled gas turbine engine 2. This block at the initial stage of operation of the gas turbine engine 2 (after it is installed on board aircraft 1) determines the initial (reference) vibration characteristics of the gas turbine engine 2:

- одна - для работы ГТД на земле, т.е. при его работе на наземных опробованиях, а также на наземных этапах полета от момента запуска ГТД до момента начала разбега ВС на старте, и от момента посадки ВС до выключения ГТД;- one - for the work of a gas turbine engine on the ground, i.e. during its work on ground tests, as well as on the ground stages of flight from the moment the GTE is launched until the start of the aircraft take-off at the start, and from the moment the aircraft lands up to shutdown the GTE;

- вторая - для работы ГТД в условиях полета, т.е. с учетом влияния линейных и вращательных сил и ускорений, действующих на ВС в полете, а также углового положения ВС в пространстве.- the second - for the operation of a gas turbine engine in flight conditions, i.e. taking into account the influence of linear and rotational forces and accelerations acting on the aircraft in flight, as well as the angular position of the aircraft in space.

Для формирования эталонной виброхарактеристики ГТД при его работе на земле в начале эксплуатации выполняются следующие по порядку операции с информацией БУР, накопленной на этом этапе:To form a standard vibration characteristic of a gas turbine engine during its operation on the ground at the beginning of operation, the following operations are performed in order with the information from the control panel accumulated at this stage:

- выделение составляющей вибросигнала от частоты вращения ротора высокого давления, т.е. величины Δ V ВИБ_n 2

Figure 00000007
;- the selection of the component of the vibration signal from the rotational speed of the high pressure rotor, i.e. values Δ V VIB_n 2
Figure 00000007
;

- выделение составляющей вибросигнала от частоты вращения ротора низкого давления, т.е. величины Δ V ВИБ_n 1

Figure 00000008
;- selection of the component of the vibration signal from the rotational speed of the low pressure rotor, i.e. values Δ V VIB_n one
Figure 00000008
;

- выделение составляющей вибросигнала от температуры газов, т.е. величины Δ V ВИБ_t Г *

Figure 00000009
;- the selection of the component of the vibration signal from the temperature of the gases, i.e. values Δ V VIB_t G *
Figure 00000009
;

- выделение составляющей вибрации от времени работы двигателя, т.е. величины Δ V ВИБ_t РАБ_ДВ

Figure 00000010
;- the selection of the vibration component from the time the engine is running, i.e. values Δ V VIB_t SLAV_DV
Figure 00000010
;

- объединение выделенных составляющих в эталонную виброхарактеристику ГТД при его работе на земле, записываемую в виде функциональной зависимости:- the combination of the selected components in the reference vibration characteristics of the gas turbine engine when it is working on the ground, recorded as a functional relationship:

Figure 00000011
Figure 00000011

- определение границ описания эталонной виброхарактеристики при работе двигателя в земных условиях и пороговых (допусковых) значений, разделяющих вибросигнал исправного и неисправного состояния ГТД.- determination of the boundaries of the description of the reference vibration characteristics during engine operation in terrestrial conditions and threshold (tolerance) values that separate the vibration signal of the healthy and malfunctioning state of the gas turbine engine.

Для формирования эталонной виброхарактеристики ГТД при его работе в полете в начале эксплуатации выполняются следующие по порядку операции с информацией БУР, накопленной в первых полетах на этом этапе:To form the reference vibration characteristics of the gas turbine engine during its operation in flight at the beginning of operation, the following operations are performed in order with the information from the BUR accumulated during the first flights at this stage:

- выделение составляющей вибросигнала от частоты вращения ротора высокого давления, т.е. величины Δ V ВИБ_n 2

Figure 00000007
;- the selection of the component of the vibration signal from the rotational speed of the high pressure rotor, i.e. values Δ V VIB_n 2
Figure 00000007
;

- выделение составляющей вибросигнала от частоты вращения ротора низкого давления, т.е. величины Δ V ВИБ_n 1

Figure 00000008
;- selection of the component of the vibration signal from the rotational speed of the low pressure rotor, i.e. values Δ V VIB_n one
Figure 00000008
;

- выделение составляющей вибросигнала от температуры газов, т.е. величины Δ V ВИБ_t Г *

Figure 00000009
;- the selection of the component of the vibration signal from the temperature of the gases, i.e. values Δ V VIB_t G *
Figure 00000009
;

- выделение составляющей вибросигнала от давления воздуха на входе в двигатель, т.е. величины Δ V ВИБ_Р ВХ

Figure 00000012
;- the selection of the component of the vibration signal from the air pressure at the engine inlet, i.e. values Δ V VIB_R VX
Figure 00000012
;

- выделение составляющей вибросигнала от времени работы двигателя, т.е. величины Δ V ВИБ_t РАБ_ДВ

Figure 00000010
;- the selection of the component of the vibration signal from the time of engine operation, i.e. values Δ V VIB_t SLAV_DV
Figure 00000010
;

- выделение составляющей вибросигнала, вызываемой воздействием вертикальной перегрузки воздушного судна, т.е. величины Δ V ВИБ_n Y

Figure 00000013
;- the selection of the component of the vibration signal caused by the effect of vertical overload of the aircraft, i.e. values Δ V VIB_n Y
Figure 00000013
;

- выделение составляющей вибросигнала, вызываемой воздействием продольной перегрузки воздушного судна, т.е. величины Δ V ВИБ_n X

Figure 00000014
;- the selection of the component of the vibration signal caused by the impact of the longitudinal overload of the aircraft, i.e. values Δ V VIB_n X
Figure 00000014
;

- выделение составляющей вибросигнала, вызываемой воздействием боковой перегрузки воздушного судна, т.е. величины Δ V ВИБ_n Z

Figure 00000015
;- the allocation of the component of the vibration signal caused by the impact of lateral overload of the aircraft, i.e. values Δ V VIB_n Z
Figure 00000015
;

- выделение составляющей вибросигнала, вызываемой воздействием угловой скорости вокруг вертикальной строительной оси воздушного судна, т.е. величины Δ V ВИБ_ ω Y

Figure 00000016
;- the selection of the component of the vibration signal caused by the influence of the angular velocity around the vertical construction axis of the aircraft, i.e. values Δ V VIB_ ω Y
Figure 00000016
;

- выделение составляющей вибросигнала, вызываемой воздействием угловой скорости вокруг поперечной строительной оси воздушного судна, т.е. величины Δ V ВИБ_ ω Z

Figure 00000017
;- the selection of the component of the vibration signal caused by the influence of the angular velocity around the transverse construction axis of the aircraft, i.e. values Δ V VIB_ ω Z
Figure 00000017
;

- выделение составляющей вибросигнала, вносимой в зависимости от углового положения относительно поперечной строительной оси воздушного судна (угла тангажа), т.е. величины Δ V ВИБ_ ϑ

Figure 00000018
;- the selection of the component of the vibration signal, introduced depending on the angular position relative to the transverse construction axis of the aircraft (pitch angle), i.e. values Δ V VIB_ ϑ
Figure 00000018
;

- выделение составляющей вибросигнала, вносимой в зависимости от углового положения относительно продольной строительной оси воздушного судна (угла крена), т.е. величины Δ V ВИБ_ ϑ

Figure 00000019
;- the selection of the component of the vibration signal, introduced depending on the angular position relative to the longitudinal construction axis of the aircraft (roll angle), i.e. values Δ V VIB_ ϑ
Figure 00000019
;

- выделение составляющей вибросигнала, вносимой в зависимости от углового положения относительно вертикальной строительной оси воздушного судна (угла рысканья), т.е. величины Δ V ВИБ_ ψ

Figure 00000020
;- the selection of the component of the vibration signal, introduced depending on the angular position relative to the vertical construction axis of the aircraft (yaw angle), i.e. values Δ V VIB_ ψ
Figure 00000020
;

- объединение выделенных составляющих в эталонную виброхарактеристику ГТД при его работе в полете, записываемую в виде функциональной зависимости:- the combination of the selected components in the standard vibration characteristics of the gas turbine engine during its operation in flight, written in the form of a functional relationship:

Figure 00000021
Figure 00000021

- определение границ описания эталонной виброхарактеристики при работе двигателя в условиях полета и пороговых (допусковых) значений, разделяющих вибросигнал исправного и неисправного состояния ГТД.- determination of the boundaries of the description of the reference vibration characteristics during engine operation in flight conditions and threshold (tolerance) values that separate the vibration signal of the healthy and malfunctioning state of the gas turbine engine.

В предлагаемом способе описание эталонного вибросостояния ГТД формируется не на испытательном стенде в заводских условиях, а в эксплуатационных условиях нахождения ГТД на борту ВС. Такой подход позволяет учесть индивидуальные конструктивные особенности по установке ГТД на борт ВС, так как нередко причиной повышенной вибрации являются нарушения в технологии установки двигателя. Кроме того, контроль вибросостояния ГТД является корректным, если выполняется с помощью одной и той же измерительной аппаратуры, в которую входят и каналы регистрации в БУР.In the proposed method, the description of the standard vibrational state of the gas turbine engine is formed not on the test bench in the factory, but in the operating conditions of the gas turbine engine on board the aircraft. This approach allows you to take into account individual design features for installing a gas turbine engine on board the aircraft, as often the cause of increased vibration is a violation in the engine installation technology. In addition, the control of the vibration state of a gas turbine engine is correct if it is performed using the same measuring equipment, which also includes the registration channels in the BUR.

Кроме того, определение эталонных виброхарактеристик выполняется по адаптивному принципу. Этот принцип базируется на том факте, что на начальном этапе эксплуатации ГТД (при первом опробовании на земле, при первом полете) нельзя охватить все возможные режимы работы ГТД, особенно динамические, и полный диапазон режимов полета. Поэтому эталонные виброхарактеристики при работе ГТД на земле и в полете сформируются не для всех режимов. В течение дальнейшей эксплуатации ГТД постепенно охватываются все новые и новые режимы. Поэтому эталонные виброхарактеристики ГТД необходимо корректировать с учетом результатов измерений датчиков, полученных на этих новых встретившихся режимах. Главное условие такой корректировки заключается в том, что ГТД по-прежнему находится в исправном вибросостоянии. Поэтому процесс адаптации, т.е корректировки эталонных виброхарактеристик не прекращается после конечного количества полетов, а продолжается до тех пор пока встречаются новые режимы работы ГТД и новые режимы полета при условии исправного вибросостояния двигателя.In addition, the definition of reference vibration characteristics is performed according to the adaptive principle. This principle is based on the fact that at the initial stage of operation of a gas turbine engine (during the first testing on the ground, during the first flight) it is impossible to cover all possible modes of operation of a gas turbine engine, especially dynamic ones, and the full range of flight modes. Therefore, the reference vibration characteristics during the operation of the gas turbine engine on the ground and in flight are not formed for all modes. During the further operation of the gas turbine engine, more and more new modes are gradually being covered. Therefore, the reference vibration characteristics of the gas turbine engine must be adjusted taking into account the measurement results of the sensors obtained in these new modes encountered. The main condition for such an adjustment is that the gas turbine engine is still in a good vibrational state. Therefore, the adaptation process, that is, the adjustment of the reference vibration characteristics, does not stop after a finite number of flights, but continues until there are new modes of operation of the gas turbine engine and new flight modes, provided that the engine is in good vibration condition.

После формирования эталонных виброхарактеристик при работе ГТД на земле и в полете способом предусматривается переход к контролю текущего вибросостояния двигателя путем сравнения с его эталонным вибросостоянием. Величина измеренного на земле или в полете вибросигнала сравнивается с эталонным значением вибросигнала, полученным на том же режиме работы ГТД и в тех же условиях полета. Для обеспечения эффективного контроля вибросостояния ГТД на борту ВС в полете в состав бортового оборудования включается блок-дискриминатор 18. На него в реальном времени полета поступают сигналы от всех пяти датчиков, установленных на ГТД, и девяти датчиков движения и положения ВС в пространстве, поступающих от бортового оборудования. С помощью входящих в блок-дискриминатор аналого-цифрового преобразователя и процессора в каждый момент времени полета выделяется вибросигнал, строго принадлежащий текущему режиму работы ГТД и режиму полета. Далее этот блок выполняет сравнение выделенного вибросигнала с его эталонным значением, по результатам которого может быть включено устройство 19 световой, текстовой или речевой сигнализации экипажу ВС.After the formation of the reference vibration characteristics during the operation of the gas turbine engine on the ground and in flight, the method provides for the transition to monitoring the current vibration state of the engine by comparing it with its reference vibration state. The value of the vibration signal measured on the ground or in flight is compared with the reference value of the vibration signal obtained in the same gas turbine operation mode and in the same flight conditions. To ensure effective control of the vibrational state of the gas turbine engine on board the aircraft in flight, the on-board equipment includes a discriminator 18. It receives real-time flight signals from all five sensors installed on the gas turbine engine and nine motion sensors and the position of the aircraft in space from onboard equipment. Using the analog-to-digital converter and processor included in the block discriminator, a vibration signal is generated at each moment of flight time that strictly belongs to the current mode of operation of the gas turbine engine and the flight mode. Further, this unit compares the selected vibration signal with its reference value, according to the results of which the light, text or speech signaling device 19 of the aircraft crew can be turned on.

Значения эталонных уровней вибросостояния перед выполнением полета передаются на блок-дискриминатор 18 с помощью наземного устройства 23 передачи эталонных данных (ПЭД). Это устройство включает в себя интерфейсные каналы сопряжения БФХЭ с бортовым блоком-дискриминатором. Следует отметить, что в передаче эталонных данных перед каждым полетом ВС необходимости нет. Данные передаются в БФХЭ только в случаях корректировки эталонных виброхарактеристик ГТД на земле или в полете.The values of the reference levels of the vibration state before the flight is transmitted to the block discriminator 18 using the ground-based device 23 for transmitting reference data (PED). This device includes interface channels for interfacing a BFC with an on-board discriminator unit. It should be noted that there is no need to transfer reference data before each aircraft flight. Data is transmitted to the BFCE only in cases where the GTE reference vibration characteristics are corrected on the ground or in flight.

При контроле вибросостояния ГТД с помощью наземной составляющей предлагаемого способа используется блок 24 трендового и прогнозирующего контроля (ТрПрК), представляющий собой специализированный вычислитель, выполняющий два вида трендового анализа: краткосрочный и долгосрочный. Краткосрочный трендовый и прогнозирующий контроль выполняется на основании временного ряда:When controlling the vibrational state of a gas turbine engine using the ground component of the proposed method, a block 24 of trend and predictive control (Trpr) is used, which is a specialized computer that performs two types of trend analysis: short-term and long-term. Short-term trend and predictive control is performed on the basis of a time series:

Figure 00000022
Figure 00000022

где Δ V j ВИБ

Figure 00000023
- разность между текущим и эталонным значением вибросигнала в момент времени ti в текущем полете при выходе ГТД на j-й контролируемый режим.Where Δ V j VIB
Figure 00000023
- the difference between the current and the reference value of the vibration signal at time t i in the current flight when the gas turbine engine enters the j-th controlled mode.

Долгосрочный трендовый и прогнозирующий контроль выполняется на основании временного ряда:Long-term trend and predictive control is carried out on the basis of a time series:

Figure 00000024
Figure 00000024

где Δ V j ВИБ

Figure 00000025
- среднее изменение вибрации двигателя на j-м режиме в ном полете, TНАРi -наработка двигателя на j-м режиме в i-м полете, TНАР ТЕК - наработка двигателя на j-м режиме в текущем полете.Where Δ V j VIB
Figure 00000025
- the average change in engine vibration in the j-th mode in the flight, T NARi is the engine operating time in the j-th mode in the i-th flight, T NAR TEK is the engine operating time in the j-th mode in the current flight.

При этом в качестве оценки опасности изменения вибросостояния двигателя в целом выбирается режим с наиболее значимым трендом и наихудшим прогнозом.Moreover, as an assessment of the danger of changes in the vibrational state of the engine as a whole, the mode with the most significant trend and the worst forecast is selected.

Кроме того, неотъемлемым элементом в работе наземной составляющей способа является блок 25 принятия решения, представляющий собой комплексное устройство, основным элементом которого является специализированный вычислитель с высокой производительностью и большим объемом энергонезависящей памяти. В состав блока принятия решения также входят: устройство (дисплей) отображения результатов обработки информации БУР; устройство документирования оценок вибросостояния каждого отдельного ГТД по парку ВС, находящихся в эксплуатирующей организации.In addition, an integral element in the work of the ground component of the method is decision block 25, which is an integrated device, the main element of which is a specialized computer with high performance and a large amount of non-volatile memory. The composition of the decision-making unit also includes: a device (display) for displaying the results of the BUR information processing; a device for documenting the vibration state estimates of each individual gas turbine engine in an aircraft fleet located in the operating organization.

В случаях где блок 25 не способен по заложенной логике автоматически вынести решение о вибросостоянии ГТД, подключается система интерактивного диалога с оператором (лицом, принимающим решение). При этом открывается доступ в экспертно-справочную систему, в которой находится база данных и знаний как по эксплуатации конкретного образца ГТД, так и всего парка ГТД в эксплуатирующей организации.In cases where block 25 is not capable of automatically making a decision on the vibration state of the gas turbine engine, the interactive dialogue system is connected with the operator (decision maker). At the same time, access to the expert-reference system is opened, in which there is a database and knowledge of how to operate a specific sample of a gas turbine engine and the whole gas turbine engine park in the operating organization.

Claims (5)

1. Способ вибродиагностирования газотурбинных двигателей в эксплуатации по информации бортовых устройств регистрации, включающий:
- регистрацию полетной информации воздушного судна и параметров, характеризующих вибросостояние газотурбинных двигателей, бортовым устройством регистрации;
- считывание зарегистрированной информации и параметров с бортового устройства регистрации воздушного судна;
- идентификацию считанной с бортового устройства регистрации информации и параметров с помощью введения паспортных и служебных данных и формулярных данных эксплуатируемого газотурбинного двигателя;
- формирование первой эталонной виброхарактеристики газотурбинного двигателя по результатам работы двигателя при наземных опробованиях или испытаниях на борту воздушного судна, при наземных этапах движения воздушного судна от момента запуска двигателя до момента начала разбега, а также от момента посадки воздушного судна до выключения двигателя;
- формирование второй эталонной виброхарактеристики газотурбинного двигателя в условиях полета в каждый момент времени полета с учетом влияния линейных и вращательных сил и ускорений, действующих на воздушное судно в полете, а также углового положения воздушного судна в пространстве;
- определение границ описания первой эталонной виброхарактеристики при работе двигателя в наземных условиях и пороговых значений, разделяющих вибросигнал исправного и неисправного состояния газотурбинного двигателя;
- определение границ описания второй эталонной виброхарактеристики при работе двигателя в условиях полета и пороговых значений, разделяющих вибросигнал исправного и неисправного состояния газотурбинного двигателя;
- контроль текущего состояния первой виброхарактеристики газотурбинного двигателя путем ее сравнения с соответствующей эталонной виброхарактеристикой;
- контроль текущего состояния второй виброхарактеристики газотурбинного двигателя путем ее сравнения с соответствующей эталонной виброхарактеристикой с учетом состояния первой виброхарактеристики газотурбинного двигателя;
- определение технического состояния газотурбинного двигателя по совокупности отклонений первой и второй виброхарактеристик от соответствующей эталонной виброхарактеристики в каждый текущий момент времени работы газотурбинного двигателя.
1. The method of vibration diagnostics of gas turbine engines in operation according to information from onboard recording devices, including:
- registration of flight information of the aircraft and parameters characterizing the vibration state of gas turbine engines with an onboard registration device;
- reading registered information and parameters from the aircraft’s onboard registration device;
- identification of information and parameters read from the on-board recording device by entering passport and service data and formular data of an operating gas turbine engine;
- the formation of the first reference vibration characteristics of a gas turbine engine based on the results of engine operation on the ground or on board the aircraft, on the ground stages of the aircraft movement from the moment the engine starts to the start of the take-off, as well as from the moment the aircraft lands until the engine shuts off;
- the formation of the second reference vibration characteristics of the gas turbine engine in flight at each moment of flight, taking into account the influence of linear and rotational forces and accelerations acting on the aircraft in flight, as well as the angular position of the aircraft in space;
- determination of the boundaries of the description of the first reference vibration characteristics when the engine is operating in terrestrial conditions and threshold values that separate the vibration signal of a working and faulty state of a gas turbine engine;
- determination of the boundaries of the description of the second reference vibration characteristics during engine operation in flight conditions and threshold values that separate the vibration signal of the healthy and faulty state of the gas turbine engine;
- monitoring the current state of the first vibration characteristics of the gas turbine engine by comparing it with the corresponding reference vibration characteristics;
- monitoring the current state of the second vibration characteristic of the gas turbine engine by comparing it with the corresponding reference vibration characteristic taking into account the state of the first vibration characteristic of the gas turbine engine;
- determination of the technical condition of the gas turbine engine from the totality of deviations of the first and second vibration characteristics from the corresponding reference vibration characteristics at each current time of the gas turbine engine operation.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что формирование первой эталонной виброхарактеристики газотурбинного двигателя осуществляется по адаптивному принципу, позволяющему осуществлять корректировку первой эталонной виброхарактеристики с каждым новым режимом работы газотурбинного двигателя при наземных испытаниях на борту воздушного судна при условии исправного состояния газотурбинного двигателя.2. The method according to p. 1, characterized in that the formation of the first reference vibration characteristics of the gas turbine engine is carried out according to the adaptive principle, which allows for the adjustment of the first reference vibration characteristics with each new operation mode of the gas turbine engine during ground tests on board the aircraft, provided that the gas turbine engine is in good condition. 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что формирование первой эталонной виброхарактеристики газотурбинного двигателя осуществляется на основании выделенной составляющей вибросигнала от частоты вращения ротора высокого давления, выделенной составляющей вибросигнала от частоты вращения ротора низкого давления, выделенной составляющей вибросигнала от температуры газов, выделенной составляющей вибрации от времени работы двигателя.3. The method according to p. 1 or 2, characterized in that the formation of the first reference vibration characteristics of the gas turbine engine is carried out on the basis of the selected component of the vibration signal from the rotational speed of the high pressure rotor, the selected component of the vibration signal from the rotational speed of the low pressure rotor, the selected component of the vibratory signal from the gas temperature, the selected component of vibration from the time of engine operation. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что формирование второй эталонной виброхарактеристики газотурбинного двигателя осуществляется по адаптивному принципу, позволяющему осуществлять корректировку второй эталонной виброхарактеристики с каждым новым режимом полета воздушного судна при условии исправного состояния газотурбинного двигателя.4. The method according to p. 1, characterized in that the formation of the second reference vibration characteristics of the gas turbine engine is carried out according to the adaptive principle, allowing the adjustment of the second reference vibration characteristics with each new flight mode of the aircraft, provided that the gas turbine engine is in good condition. 5. Способ по п. 1 или 4, отличающийся тем, что формирование второй эталонной виброхарактеристики газотурбинного двигателя осуществляется на основании выделенной составляющей вибросигнала от частоты вращения ротора высокого давления, выделенной составляющей вибросигнала от частоты вращения ротора низкого давления, выделенной составляющей вибросигнала от температуры газов, выделенной составляющей вибросигнала от давления воздуха на входе в двигатель, выделенной составляющей вибросигнала от времени работы двигателя, выделенной составляющей вибросигнала, вызываемой воздействием вертикальной перегрузки воздушного судна, выделенной составляющей вибросигнала, вызываемой воздействием продольной перегрузки воздушного судна, выделенной составляющей вибросигнала, вызываемой воздействием боковой перегрузки воздушного судна, выделенной составляющей вибросигнала, вызываемой воздействием угловой скорости вокруг вертикальной строительной оси воздушного судна, выделенной составляющей вибросигнала, вызываемой воздействием угловой скорости вокруг поперечной строительной оси воздушного судна, выделенной составляющей вибросигнала, вносимой в зависимости от углового положения относительно поперечной строительной оси воздушного судна, выделенной составляющей вибросигнала, вносимой в зависимости от углового положения относительно продольной строительной оси воздушного судна, выделенной составляющей вибросигнала, вносимой в зависимости от углового положения относительно вертикальной строительной оси воздушного судна. 5. The method according to p. 1 or 4, characterized in that the formation of the second reference vibration characteristics of the gas turbine engine is based on the selected component of the vibration signal from the rotational speed of the high pressure rotor, the selected component of the vibration signal from the rotational speed of the low pressure rotor, the selected component of the vibratory signal from the gas temperature, the selected component of the vibration signal from the air pressure at the engine inlet, the selected component of the vibration signal from the time of engine operation, the selected composition of the vibrating signal caused by the effect of vertical overload of the aircraft, the distinguished component of the vibro-signal caused by the effect of longitudinal overload of the aircraft, the distinguished component of the vibro-signal caused by the effect of lateral overload of the aircraft, the distinguished component of the vibro-signal caused by the influence of angular velocity around the vertical construction axis of the aircraft, the distinguished component of the vibro-signal caused by the influence of angular velocity around the transverse structural the axis of the aircraft, the selected component of the vibration signal introduced depending on the angular position relative to the transverse construction axis of the aircraft, the selected component of the vibration signal, introduced depending on the angular position relative to the longitudinal construction axis of the aircraft, the selected component of the vibration signal, introduced depending on the angular position relative to vertical construction axis of an aircraft.
RU2014135310/06A 2014-09-01 2014-09-01 Vibration diagnostic method of gas-turbine engines in operation as per information of onboard devices RU2556477C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014135310/06A RU2556477C1 (en) 2014-09-01 2014-09-01 Vibration diagnostic method of gas-turbine engines in operation as per information of onboard devices

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014135310/06A RU2556477C1 (en) 2014-09-01 2014-09-01 Vibration diagnostic method of gas-turbine engines in operation as per information of onboard devices

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2556477C1 true RU2556477C1 (en) 2015-07-10

Family

ID=53538834

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014135310/06A RU2556477C1 (en) 2014-09-01 2014-09-01 Vibration diagnostic method of gas-turbine engines in operation as per information of onboard devices

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2556477C1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2624089C1 (en) * 2016-07-06 2017-06-30 Публичное акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" Method of determining the operating modes of the gas turbine engine, meaning the minimum values of the axial power, acting on the radial-steering bearing
RU2640463C1 (en) * 2017-02-14 2018-01-09 Публичное акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" Method for determining operation modes of gas turbine engine, in which axial strength, acting on radial thrust bearing, takes minimum and maximum values
RU2654306C1 (en) * 2017-05-18 2018-05-17 Анатолий Анатольевич Решетов Method of controlling technical condition of the car
RU2682839C1 (en) * 2018-05-24 2019-03-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный морской университет имени адмирала Ф.Ф. Ушакова" Method of in-service control of technical condition of the ship diesel generator
RU2688340C2 (en) * 2015-09-30 2019-05-21 Сергей Александрович Тяпкин Vibration diagnostic method of gas turbine engine
RU2815601C1 (en) * 2023-07-10 2024-03-19 Акционерное общество "Лётно-исследовательский институт имени М.М. Громова" Method of detecting vibration sources on aircraft structure using 3d visualization of measurement results

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US668759A (en) * 1900-07-14 1901-02-26 William W Stewart Fountain-pen.
RU2297613C2 (en) * 2005-05-11 2007-04-20 "Д Ун Д Центрс" Сиа Лв Method of diagnosing gas-turbine engine
EP1444491B1 (en) * 2001-11-16 2009-04-22 Goodrich Pump & Engine Control Systems, Inc. Vibration monitoring system for gas turbine engines
RU2379645C2 (en) * 2007-06-19 2010-01-20 Андрей Павлович Ушаков Method to diagnose health of gas turbine engine assembly units and parts and device to this end
RU2499240C1 (en) * 2012-06-28 2013-11-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" Method of gas turbine engine vibration monitoring

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US668759A (en) * 1900-07-14 1901-02-26 William W Stewart Fountain-pen.
EP1444491B1 (en) * 2001-11-16 2009-04-22 Goodrich Pump & Engine Control Systems, Inc. Vibration monitoring system for gas turbine engines
RU2297613C2 (en) * 2005-05-11 2007-04-20 "Д Ун Д Центрс" Сиа Лв Method of diagnosing gas-turbine engine
RU2379645C2 (en) * 2007-06-19 2010-01-20 Андрей Павлович Ушаков Method to diagnose health of gas turbine engine assembly units and parts and device to this end
RU2499240C1 (en) * 2012-06-28 2013-11-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" Method of gas turbine engine vibration monitoring

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2688340C2 (en) * 2015-09-30 2019-05-21 Сергей Александрович Тяпкин Vibration diagnostic method of gas turbine engine
RU2624089C1 (en) * 2016-07-06 2017-06-30 Публичное акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" Method of determining the operating modes of the gas turbine engine, meaning the minimum values of the axial power, acting on the radial-steering bearing
RU2640463C1 (en) * 2017-02-14 2018-01-09 Публичное акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" Method for determining operation modes of gas turbine engine, in which axial strength, acting on radial thrust bearing, takes minimum and maximum values
RU2654306C1 (en) * 2017-05-18 2018-05-17 Анатолий Анатольевич Решетов Method of controlling technical condition of the car
RU2682839C1 (en) * 2018-05-24 2019-03-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный морской университет имени адмирала Ф.Ф. Ушакова" Method of in-service control of technical condition of the ship diesel generator
RU2815601C1 (en) * 2023-07-10 2024-03-19 Акционерное общество "Лётно-исследовательский институт имени М.М. Громова" Method of detecting vibration sources on aircraft structure using 3d visualization of measurement results

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2556477C1 (en) Vibration diagnostic method of gas-turbine engines in operation as per information of onboard devices
RU2379645C2 (en) Method to diagnose health of gas turbine engine assembly units and parts and device to this end
RU2512610C2 (en) Method and monitoring system of vibrating phenomena appearing in gas-turbine engine of aircraft in operating time
US8321118B2 (en) Operations support systems and methods with power assurance
US10907616B2 (en) Status monitoring for mechanical plants, in particular wind turbines
US7027953B2 (en) Method and system for diagnostics and prognostics of a mechanical system
CN103161580B (en) Calculate and assess the operation support system and method for engine emission
US9317249B2 (en) Operations support systems and methods for calculating and evaluating turbine temperatures and health
KR101435138B1 (en) A method and a device for performing a check of the health of a turbine engine of an aircraft provided with at least one turbine engine
US20130204468A1 (en) Method and a device for performing a health check of a turbine engine of an aircraft having at least one such engine
EP2207072A2 (en) Operations support systems and methods with engine diagnostics
US9091616B2 (en) Engine operations support systems and methods for reducing fuel flow
US20060251507A1 (en) System and method for utilization of transmitted digital flight data acquisition information to accomplish vibration balance solutions
Zieja et al. Vibroacoustic technique for the fault diagnosis in a gear transmission of a military helicopter
US11747191B2 (en) Automated health state classifier for rotating machines based on expert knowledge
RU2499240C1 (en) Method of gas turbine engine vibration monitoring
US10288518B2 (en) Method for monitoring an aircraft engine in operation during a flight
Ballard et al. A noninterference technique for measurement of turbine engine compressor blade stress
RU2628034C1 (en) Control method for dynamic balancing of helicopter main and steering rotor blades
Mironov et al. Advanced vibration diagnostic system for aviation jet engine
RU2522275C2 (en) Method for determining technical state of power plants
RU2667830C1 (en) Method of diagnostics of the technical condition of the aviation drive aggregate
RU127192U1 (en) DEVICE FOR DETERMINING THE TECHNICAL CONDITION OF AN ENERGY OBJECT
Mironov et al. Advanced vibration diagnostic system as the part of helicopter technical maintenance
US20240125247A1 (en) System and method for determining probabilistic burst

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner