Газотурбинные двигатели в авиации подвержены помпажу – нарушению воздушного потока, ведущему к повреждениям. Традиционно для мониторинга используют аналого-цифровые преобразователи, но они медлительны и передают данные с опозданием. Ученые Пермского Политеха создали нейронный преобразователь, сокращающий время обнаружения помпажа почти вдвое.
Газотурбинные двигатели – мощные и компактные установки, сжимающие воздух и смешивающие его с топливом. В авиации они создают тягу для самолетов, в судоходстве приводят в движение корабли, а в промышленности используются для насосов, компрессоров и генераторов. Важно, чтобы двигатель работал в заданных режимах, иначе вибрации и нагрузки могут повредить лопасти и турбину, вызвав дорогостоящий ремонт и угрозу безопасности.
Помпаж – это опасная потеря устойчивости воздушного потока в двигателе, при которой воздух начинает биться внутри компрессора. Он внезапно и быстро вызывает сильные механические перегрузки, ломает лопатки и снижает тягу, угрожая безопасности полета. Система управления должна мгновенно реагировать на первые признаки помпажа, кратковременно отсекая подачу топлива для стабилизации потока.
Десятки датчиков в двигателе фиксируют давление и вибрацию, передавая плавный сигнал. Современная система управления двигателем анализирует эти данные, превращая сигнал в поток частых числовых значений для принятия решений.
Преобразование данных из аналоговой формы в цифровую осуществляется с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Эффективность и быстрота работы этого устройства критически важны для своевременного обнаружения потенциальных угроз и оперативного реагирования системы управления двигателем.
Существующие аналого-цифровые преобразователи работают с постоянной скоростью, что приводит к задержкам в передаче данных о нарушениях, особенно в аварийных ситуациях. Ученые ПНИПУ разработали прототип нейронного преобразователя, способного самостоятельно диагностировать поломки и адаптироваться к изменениям, что важно для работы в космосе и труднодоступных местах.
Ученые создали модель нового аналого-цифрового преобразователя для обнаружения помпажа в авиадвигателях на 47% быстрее традиционных методов. Это самонастраивающаяся система, непрерывно анализирующая изменения сигнала. При резких изменениях давления система ускоряет обновление данных, а при стабильном сигнале снижает частоту измерений для экономии ресурсов и повышения точности.
«На следующем этапе в работу включается созданная нейронная сеть. В данном случае это схема, собранная из множества одинаковых электронных блоков, соединенных в гибкое кольцо. Однако решение о том, какая точность нужна прямо сейчас, принимает не она, а специальный блок, который встроен в преобразователь и передает в нейронную сеть сигнал с датчиков. Получив конкретную команду, сеть оцифровывает показатели и передает их в систему управления», – сказал Антон Посягин, кандидат технических наук, доцент кафедры «Автоматика и телемеханика» ПНИПУ.
Система работает так: при резких скачках давления блок подает сигнал преобразователю, который переключается в ускоренный режим. Система управления анализирует данные и подтверждает помпаж, временно отсекая подачу топлива для стабилизации давления. Работа двигателя возобновляется после нормализации параметров.
Источник: cnews.ru
распечатать статью
