Selection of methods for technical diagnostics of aviation gas turbine engines
DOI:
https://doi.org/10.54858/dndia.2023-19-25Keywords:
technical diagnostics, aviation gas turbine engine, technical condition, diagnostic methodAbstract
The article discusses the primary existing methods for the technical diagnosis of aviation gas turbine engines. Ensuring the safe operation of an aging engine fleet, mostly characterized by low controllability, is possible only through extensive application of various technical diagnostic methods, including the integration of cutting-edge developments in this field.
There are numerous means and methods for the technical diagnosis of engines. However, none of these methods individually offers the capability to assess the engine's condition with sufficient detail, as they carry specific information of varying importance. Addressing diagnostic tasks (determining whether an object is in a functional or dysfunctional state) is always associated with the risk of false alarms or defects being missed. Combining a series of methods enables a deeper inspection of the engine's technical condition.
The article analyzes prospective diagnostic methods in terms of informativeness: thermal methods, tribodiagnostics (oil sample analysis), endoscopic methods, vibroacoustic methods, and methods based on thermogasdynamic parameters.
It identifies modern diagnostic methods: X-ray spectroscopy, emission spectroscopy, and scintillation methods for tribodiagnostics, methods measuring acoustic characteristics of the gas stream at the nozzle cross-section, and contemporary endoscopic tools proposed for inclusion in the list of diagnostic methods used by technical diagnosis experts in operational departments.
References
Li J. Research Progress on Typical Fault Monitoring and Diagnosis of Aircraft Engine / IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 772 (2020) 012030. doi:10.1088/1757-899X/772/1/012030.
Менчиков Р.В., Панкеев Е.С., Парпуц А.А. Методы технического диагностирования авиационных двигателей // Решетневские чтения. 2018. С. 413-414.
Скороход А.Ю. Анализ методов диагностики авиационного двигателя // Мат-ли IX наук.-техн. конф., 17-18.04.2013. Київ. С. 500-503.
Машошин О.Ф., Зонтов Г.С. Диагностика авиационного газотурбинного двигателя по наличию вредных примесей в системе кондиционирования воздуха / Научный вестник МГТУ ГА. № 205. 2014. С. 44-48.
Ntantis Ε.L., Botsaris P.N. Diagnostic Methods for an Aircraft Engine Performance // Journal of Engineering Science and Technology Review. № 8. 2015. Р. 64-72.
Виноградов В.Ю., Сайфуллин А.А. Контроль технического состояния авиационных ГТД по акустическим параметрам, измеренным на срезе сопла двигателя // Вестник дигателестроения. № 2. 2012. С. 25-29.
Simon D.L., Borguet S., Leonard O., Zhang X. Aircraft Engine Gas Path Diagnostic Methods: Public Benchmarking Results // NASA/TM-2013-218082. Р. 1-22.
Bouraou N., Sopilka I. Vibroacoustical diagnosis of the crack-like damages of aircraft engine blades at the steady-state and non-steady-state modes // XXIV Symposium Vibrations in Physical Systems, Poznan-Bedlewo, May 12-15, 2010.
Зіньковський А.П. Актуальні проблеми динаміки та міцності в сучасному авіаційному двигунобудуванні // Вісн. НАН України. 2017. № 6. С. 23-30.
Митрахович М.М. Использование вейвлет-преобразования в задачах диагностирования технического состояния газотурбинных двигателей // Журнал “Технологические системы”. № 3. 2014. С. 22-26.
Учанин В.Н., Дереча В.Я. Вихретоковый метод выявления поверхностных дефектов узлов авиационной техники в условиях эксплуатации // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. № 4. 2006. С. 20-28.
Виноградов В.Ю. Аэроакустическая картография как метод неразрушающего контроля параметров потока на срезе сопла турбомашин с использованием волоконно-оптических технологий. Постановка задачи // Инженерный вестник Дона. № 3 (2018).
Pérez-Ruiz J.L., Tang Y., Loboda I. Aircraft Engine Gas-Path Monitoring and Diagnostics Framework Based on a Hybrid Fault Recognition Approach // Aerospace 2021, 8, 232. doi:10.3390/aerospace8080232.
Rabenoro T., Lacaille J., Cottrell M., Rossi F. A Methodology for the Diagnostic of Aircraft Engine Based on Indicators Aggregation // Proceedings of the 14th Industrial Conference, ICDM 2014, St. Petersburg, pp.144-158.
Li B., Zhao Y. Simultaneous fault diagnosis for aircraft engine using multi-label learning // Proc IMechE Part I: J Systems and Control Engineering. Vol. 236 (7). Р. 1355-1371.
De Giorgi M., Menga N., Ficarella A. Exploring Prognostic and Diagnostic Techniques for Jet Engine Health Monitoring: A Review of Degradation Mechanisms and Advanced Prediction Strategies // Energies 2023, 16, 2711. doi:10.3390/en16062711.
Угрюмова Е.М., Трончук А.А., Меняйлов А.В., Афанасьевская В.Е. Применение эволюционных методов для оценки параметров узлов газотурбинных двигателей на основе данных измерений в процессе эксплуатации // Пробл. Машиностроения. 2010. Т. 13. № 2. С. 68-76.
Шмелев Ю.Н., Крышан А.Ф. Применение нейросетевых технологий в системе контроля технического состояния авиационного двигателя ТВ3-117 в полетных режимах // Радиотехника. 2018. Вып. 194. С. 147-154.
Герасимов А.Б., Сундуков М.Ю. Численное исследование возможности достоверной диагностики газотурбинного двигателя по газодинамическим параметрам с использованием линейной математической модели // Вестник Самар. гос. аэрокосм. ун-та. № 3 (27). 2011. С. 29-36.
Субботин А.С. Обработка стационарных сигналов в задаче диагностирования лопаток газотурбинных авиадвигателей // Вестник двигателестроения № 1/2014. С. 156-160.
Владов С.І., Шмельов Ю.М., Пилипенко Л.М., Подгорних Н.В., Назаренко Н.П., Тутова Н.В., Дєрябіна І.О. Контроль і діагностика технічного стану авіаційного двигуна ТВ3-117 із застосуванням модернізованих методів найменших квадратів й зрівнювання // Вчені записки ТНУ ім. В.І. Вернадського. Серія: технічні науки. Том 31 (70). Ч. 1. № 1. 2020. С. 14-20.
Дубровин В.И., Субботин С.А., Богуслаев А.В., Яценко В.К. Интеллектуальные средства диагностики и прогнозирования надежности авиадвигателей: Монография. Запорожье: ОАО “Мотор-Сич”. 2003. 279 с.
Технология эксплуатации, диагностики и ремонта газотурбинных двигателей / Ю.С. Елисеев, В.В. Крымов, КА. Малиновский, B.Г. Попов. М.: Высш. шк. 2002. 355 с.
Киселев Ю.В., Епишев Н.И. Диагностика газотурбинных двигателей и их узлов по термогазодинамическим и виброакустическим параметрам. Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та. 200 с.
Машошин О.Ф. Диагностика авиационных газотурбинныхдвигателей с использованием информационного потенциала контролируемых параметров. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. М.: МГТУ ГА. 2005. 31 с. 26. Вавилов В.П. Инфракрасная термография и тепловой контроль. М.: ИД Спектр. 2009. 544 с.
Пивоваров В.А. Прогрессивные методы технической диагностики. М.: МГТУ ГА. 1999. 134 с.
Машошин О.Ф. Диагностика авиационной техники. М.: МГТУ ГА. 2007. 141 с.
Ермаков Г.И. Диагностирование технического состояния АД путем анализа работавшего масла. М.: Изд-во МГА. 1985. - 176 с.
Пивоваров В.А. Повреждаемость и диагностирование авиационных конструкций. М.: Транспорт. 1994. - 208 с.
Дорошко С.М. Контроль и диагностирование технического состояния газотурбинных двигателей по вибрационным параметрам. М.: Транспорт. 1984. - 129 с.
Дейч А.М. Методы идентификации динамических объектов. М.: Энергия. 1979. - 240 с.
Карасев В.А., Максимов В.П., Сидоренко М.К. Вибрационная диагностика ГТД. М.: Машиностроение. 1978. - 132 с.
Казанджан П.К., Тихонов Н.Д., Шулекин В.Т. Теория авиационных двигателей. М.: Транспорт. 2000. – 286 с.
