Методичні аспекти діагностування газотурбінного двигуна за параметрами робочого процеса зареєстрованих на сталих режимах його роботи

Abstract

На сьогоднішній день удосконалення організації процесу технічного обслуговування (ТО) задля підвищення ефективності функціонування системи підтримання льотної придатності повітряних суден (ПС) та забезпечення заданого рівня безпеки польотів у цілому є найважливішим та пріоритетнім напрямом в галузі ЦА, завдяки якому будуть значно оптимізуватися деякі складові ТО впливаючи на збільшення ефективності та регулярності авіаційних перевезень. Оптимізація процесів ТО також спрямована на оцінку технічного стану (ТС) газотурбінного двигуна (ГТД). На сучасному етапі двигунобудування та розвитку системи MRO (Maintenance, Repair and Overhaul) найбільш застосованим та перспективним є параметричне діагностування ГТД, тобто за параметрами робочого процесу (ПРП) ГТД (йдеться про оцінку ТС конструктивних вузлів (КВ) проточної частини (ПЧ) двигуна) або діагностування систем, які забезпечують надійне функціонування двигуна на всіх висотах та режимах його роботи. Також слід зазначати, що виявлення на ранніх стадіях прояву ймовірних несправностей та відмов виконують за допомогою систем дистанційного моніторингу життєдіяльності двигуна та силової установки (СУ) в цілому. Авіаційний двигун – це складний технічний об’єкт, аеротермодинамічна система зі складною структурою і міцною нелінійність. Він працює в суворих умовах з високими температурами, високим тиском і високі швидкості обертання роторів газогенератора протягом тривалих періодів часу, що призводить до неминучого деградація компонентів. Несправність, відмова, пошкодження СУ – це саме ті стани або події які впливають на рівень безпеки польотів та завдають значних економічних збитків у таких об’єктів авіаційної діяльності як: розробник, виробник та експлуатант ПС. Тому, удосконалення системи MRO має важливе значення для підтримання високого рівня експлуатаційної надійності авіаційних двигунів. Розробка 10 технологій моніторингу працездатності двигуна, діагностування несправностей КВ ПЧ є актуальним напрямом наукових досліджень. Параметричне діагностування ПЧ ГТД базується на застосуванні математичних моделей (ММ) робочого процесу, наприклад: лінійних, нелінійних, статистичних, динамічних тощо, також використовують діагностичні моделі (ДМ). Адекватна ММ робочого процесу відіграє життєво важливу роль у успішній діагностиці ПЧ, тому, що за допомогою цієї ММ визначають, розраховують діагностичні ознаки. Висока оперативність та достовірність технічного діагнозу при параметричному діагностуванні не можлива без використання автоматизованих систем. Враховуючи важливість постійного вдосконалення алгоритмів у системах діагностики авіаційних двигунів, у цій кваліфікаційній роботі пропонується та порівнюється контроль газового тракту та діагностика двигуна через програмне забезпечення ProDiMES, розроблене NASA. Алгоритм використовує середнє для парку та індивідуальне базове значення двигуна моделі для обчислення векторів ознак, які формують класифікацію несправностей із класами справних і несправних двигунів. Використовуючи цю класифікацію, гібридний метод розпізнавання помилок, заснований на регуляризованому екстремумі навчальні машини та класифікацію розрідженого представлення було навчено та перевірено для виконання як виявлення несправностей, так і ідентифікації несправностей як загального процесу. Продуктивність системи аналізувалася разом з результатами інших діагностичних систем за допомогою чотирьох етапів порівняння на основі різних умов, таких як режими роботи, дані тестування та показники (виявлення, класифікація та затримка виявлення). Перші три етапи були присвячені розробці незалежного алгоритму та самооцінці, а останній етап був пов’язаний із сліпим тестуванням, оціненим 11 NASA. Порівняльний аналіз на всіх етапах показує, що запропонований алгоритм перевершує всі інші діагностичні рішення, опубліковані до цього часу. Враховуючи переваги та отримані результати, FRAMEWORK є перспективним інструментом для систем моніторингу та діагностики авіаційних двигунів.