Análisis teórico-experimental de las actuaciones del motor microjet Olympus-HP

Abstract

[ES] El análisis de las actuaciones de un aerorreactor representa el estudio del comportamiento con el que responde el motor (ya sea en términos de empuje, consumo de combustible...etc.) ante cambios en las condiciones de vuelo, en el régimen de giro o en dispositivos de control del sistema. Conseguir modelar el motor mediante un modelo de actuaciones permite hacer de esto una excelente herramienta económica de análisis y diagnóstico del motor durante su vida útil, desde predecir la degradación del motor hasta garantizar la seguridad en vuelo. Una posible aplicación es implementar un modelo de actuaciones que sirva como herramienta predictiva de cualquier parámetro ante el fallo de alguno de los sistemas de instrumentación, pues instalar demasiada instrumentación de forma redundante modificaría las cualidades para las que fue diseñado el motor. En este trabajo se propone la creación de un modelo de actuaciones del mini-jet Olympus-HP University Edition, instalado en un banco de ensayos de la Universidad Politécnica de Valencia, con la finalidad de hacer posible una predicción fiable de cualquiera de las variables características del motor, ante el fallo de alguno de los sistemas de instrumentación que lleva instalados, reproduciendo la resolución del asunto que se ha expuesto anteriormente. Para llevar a cabo esta tarea se ha utilizado el software de cálculo de aerorreactores GSP (Gas turbine Simulation Program), en el cual se ha modelado el motor y se ha obtenido su modelo de actuaciones. Para implementar el modelo de actuaciones en el sistema informático se ha utilizado DASYLab, un programa de adquisición de datos instalado en el ordenador del banco de ensayos. Por otra parte, se han realizado ensayos experimentales en banco para comparar los resultados y validar el modelo El resultado de este modelado ha sido la obtención de las curvas características estacionarias del mini-jet, con las cuales se es capaz de calcular el comportamiento de este motor a partir de un único parámetro que define su régimen. Se ha comparado el resultado de estas curvas con los datos experimentales obtenidos y se ha ratificado la validez y fiabilidad de este modelo de actuaciones. Finalmente, se ha implementado el modelo en la instalación con el objetivo de proporcionar medidas redundantes que permitan una lectura fiable ante el fallo de instrumentación, además de la simulación del método de obtención del empuje en una aeronave a partir del ratio de presiones del motor.

[EN] Performance of an engine in the face of changes in fligth conditions, rotational speed is evaluated when off-design behaviour of a turbojet is analyzed, either in terms of thrust, fuel consumption... etc. An off-design behaviour model is an excellent cheap tool to analyze and to diagnose engine during its useful life. Besides, it will be capable to predict engine degradation and to check flight safety. A computer system with an off-design behaviour model installed on engine is a possible purpose. If any instrumentation system fails, that model will predict any engine parameter correctly. On the other hand, measurement systems redundancy could change turbojet features which it was designed for. In this project, an off-design behaviour model for micro-jet Olympus-HP University Edition is carried out. This engine is installed in a test-bed of Universidad Politécnica de Valencia. The purpose of this model is to predict any engine parameter in real time, in case measurement system is failing. It reproduces the real problem that has been explained previously. To carry out this task, Gas turbine Simulation Program (GSP) has been used. An Olympus-HP off-design behaviour model has been created from GSP. To implement the model in engine system, it has been used DASYLab, which is a data acquisition software installed in test-bench computer. On the other hand, experimental testing from engine has been carried out in test-bench to compare model data and experimental data. The result of this model has been getting steady operating lines of micro-jet with which is possible to predict engine behaviour from any operation parameter (as rotational speed). When model and experimental data has been compared, the reliability of the off-design behaviour model created in GSP has been checked. Finally, the model has been implemented in computer of test-bench to provide redundant measurements. It will allow to read any engine parameter if instrumentation fails. In addition, engine thrust has been estimated from engine pressure ratio simulating aircraft methods.