Showing papers in "Research Works of Air Force Institute of Technology in 2016"

Method and Device for Speed Change by the Epicyclic Gear Train with Stepped-Planet Gear Set

Abstract: Abstract The article describes new method and device for continuously variable speed change management via compound epicyclic gearing with composite planet gears and closed circuit hydrosystem, when the speed control element is either outer ring gear (annulus) or the carrier or sun gear. In each case, the control element connected to closed circuit hydrosystem and can be in motion or immovable depending on the bandwidth of hydrosystem’s regulating throttle. We had held theoretical research and received graphic dependences between velocities of driving, control and driven elements by means of computer programing.

Initiation of Damage to the Hot Part of Aircraft Turbine Engines

Abstract: Abstract In the paper, the initiation causes of damage to flame tubes of a basic combustion chamber and turbine units, which are the most common in the operation process of aircraft turbine engines (ATE), were presented. They were illustrated with the use of numerous examples of progressing degradation of the surface condition of parts and components of various types of aircraft engines which was found during endoscopic controls. On the basis of the systematic observation results, the process of destruction of the turbine rotor ring blades’ surface was discussed. The attention was paid to the current and still valid evaluation of the aircraft turbine engine’s suitability for further operation, taking into account the specifics of its use.

Value-Focused Thinking Model to Evaluate SHM System Alternatives From Military end User Requirements Point of View

Abstract: Abstract The article describes Value-Focused Thinking (VFT) model developed in order to evaluate various alternatives for implementation of Structural Health Monitoring (SHM) system on a military aircraft. Four SHM system alternatives are considered based on: visual inspection (current approach), piezoelectric (PZT) sensors, Fiber Bragg Grating (FBG) sensors and Comparative Vacuum Monitoring (CVM) sensors. A numerical example is shown to illustrate the model capability. Sensitivity analyses are performed on values such as Cost, Performance, Aircraft Availability and Technology Readiness Level in order to examine influence of these values on overall value of structural state of awareness provided by particular SHM system alternative.

Exemplification of Tomographic Method to Evaluate the Quality of Welded Joints Made from EN 5754-H22 Alloy

Abstract: Abstract The quality of welded joints depends on many factors. The relevant standards stipulate technical conditions of welds quality assessment, which provides the basis for stating whether the given joint is compatible with the requirements or whether it is defective. In practice, making welded joints that are totally devoid of defects is extremely difficult. To conduct the control of inner structure of the given joint a non-destructive method with the application of industrial CT scanner might be applied. This modern diagnosing method combines the x-ray examination with advanced computer technology. The basic advantage of computer-assisted tomography consists in examining objects in three dimensions and the possibility to carry out three-dimensional reconstructions. The aim of this article is to discuss the use of this method to evaluate the quality of welded joints made of aluminium alloys. Capabilities of computer-assisted tomography were depicted by the case of weld probes constructed with TIG (ang. Tungsten Inert Gas) welding by different process variables. One has made the analysis of the quality of probes showing the smallest and the biggest internal and external welding defects.

Egzemplifikacja Tomograficznej Metody Do Oceny Jakości Połączeń Spawanych Ze Stopu EN 5754 H22

Abstract: Streszczenie Jakość połączeń spawanych zależna jest od wielu czynników. Przedmiotowe normy określają warunki techniczne oceny jakościowej spawów, co stanowi podstawę do uznania połączenia za zgodne z wymaganiami lub wadliwe. W praktyce wykonanie połączenia spawanego całkowicie pozbawionego wad jest trudne. Do kontroli wewnętrznej struktury połączenia wykorzystać można nieniszczącą metodę z zastosowaniem przemysłowego tomografu komputerowego. Ta nowoczesna metoda diagnozowania łączy badanie rentgenowskie z zaawansowaną technologią komputerową. Podstawową zaletą tomografii komputerowej jest badanie obiektów w trzech wymiarach oraz możliwość wykonania rekonstrukcji przestrzennych. Celem artykułu jest omówienie wykorzystania tej metody do oceny jakości połączeń spawanych stopów aluminium. Możliwości tomografii komputerowej przedstawiono na przykładzie próbek spawalniczych wykonanych metodą TIG przy różnych parametrach procesu. Dokonano analizy jakości próbek wykazujących najmniejsze i największe zewnętrzne, jak również wewnętrzne wady spawalnicze.

Metoda i urządzenie do zmiany prędkości za pomocą obiegowej przekładni zębatej z zestawem stopniowanych kół planetarnych

Abstract: Abstract W artykule opisano nową metodę oraz urządzenie do sterowania płynną zmianą prędkości za pomocą wielostopniowej przekładni obiegowej wyposażonej w specjalnie ukształtowane koła planetarne oraz układ hydrauliczny z obiegiem zamkniętym, gdzie elementem służącym do regulacji prędkości jest albo zewnętrzne zębate koło pierścieniowe (wieniec), albo nośnik koła centralnego. W każdym przypadku element sterujący połączony z układem hydraulicznym z obiegiem zamkniętym może albo być w ruchu, albo nie poruszać się, w zależności od wielkości otwarcia przepustnicy regulacyjnej układu hydraulicznego. Przeprowadzono badania teoretyczne i za pomocą oprogramowania komputerowego otrzymano graficzne zależności pomiędzy prędkościami elementów napędzających, sterujących oraz napędzanych.

Evaluation of the usefulness of friction tester vehicles to operate on runway pavement surfaces

Abstract: Abstract The assessment correctness of runway pavement surfaces is a crucial element ensuring safety during flight operations. Foreign and national normative documents specify the required values of coefficients of friction both for designed (new) and utilized runway pavement surfaces and/or those subject to planned renovation works. What is more, the above mentioned documents determine the minimum (limit) values for operated runway pavement surfaces. Furthermore, they also describe the general requirements as regards measuring devices applied to specify the roughness of runway pavement surfaces. The accepted repeatability (Equipment Variation) of coefficient of friction measurement is not sufficient to approve the device for roughness measurements of aerodrome functional elements. Due to this fact the device is authorized to take measurements of coefficient of friction under the condition that it is preceded by certain studies carried out in order to establish its usefulness. These research consist inter alia of the device evaluation in view of devices authorized to perform measurements, using statistical apparatus. Final evaluation of instrument usefulness includes additionally the whole gamut of technical problems associated with the operation process, its preparation, calibration (checking) before taking measurements and the measurements themselves.

Inicjacja uszkodzeń gorącej części lotniczych silników turbinowych

Abstract: Abstract W artykule przedstawiono przyczyny inicjacji uszkodzeń elementów rur żarowych zasadniczej komory spalania i zespołów turbin, które najczęściej występują w procesie eksploatacji lotniczych silników turbinowych (LST). Zilustrowano je licznymi przykładami postępującej degradacji stanu powierzchni części i podzespołów różnego typu silników lotniczych, stwierdzanej podczas kontroli endoskopowych. Na podstawie wyników systematycznej obserwacji omówiono proces niszczenia powierzchni łopatek wieńca wirnika turbiny. Zwrócono uwagę na dotychczasowy i nadal obowiązujący sposób oceny przydatności LST do dalszej eksploatacji z uwzględnieniem specyfiki jego użytkowania.

Monitorowanie rezystancji kadłuba wojskowego statku powietrznego

Abstract: Streszczenie W artykule opisano pomiary rezystancji kadłuba statku powietrznego, prowadzone w celu poszukiwania skorodowanych miejsc w strukturze połączeń mechanicznych kadłuba. Przedstawiono rozważania dotyczące błędów pomiarowych pojedynczych połączeń par elementów mechanicznych płatowca oraz całej struktury takich połączeń rzeczywistego statku powietrznego. Zaproponowano metodę superpozycji do lokalizowania par połączeń mechanicznych o zwiększonej rezystancji elektrycznej. Jednocześnie w celu prognozowania czasu eksploatacji wybranych (najbardziej zagrożonych) par połączeń mechanicznych kadłuba zaproponowano przeprowadzenie (w warunkach laboratoryjnych) procesu przyśpieszonego starzenia i przeliczenie wyników metodą Arrheniusa na czas rzeczywisty.

Model podejmowania decyzji w oparciu o wartości służący ocenie wariantów systemu monitorowania stanu technicznego struktury statków powietrznych z punktu widzenia wymagań użytkownika wojskowego

Abstract: Streszczenie Niniejszy artykuł opisuje model podejmowania decyzji w oparciu o wartości (ang. Value-Focused Thinking - VFT) opracowany w celu oceny różnych wariantów wdrożenia systemu monitorowania stanu technicznego struktury (ang. Structural Health Monitoring - SHM) wojskowego statku powietrznego. Rozpatruje się cztery warianty wspomnianego systemu (SHM) oparte na: kontroli wzrokowej (aktualne podejście), czujnikach piezoelektrycznych (PZT), czujnikach światłowodowych z siatką Bragga (FBG) i czujnikach próżniowych (Comparative Vacuum Monitoring - CVM). Przedstawiono przykład numeryczny w celu zilustrowania możliwości modelu. Analizy wrażliwości są wykonane dla takich wartości jak koszt, wydajność, dostępność statku powietrznego oraz poziom gotowości technologicznej (Technology Readiness Level - TRL), aby zbadać wpływ tych parametrów na całkowitą wartość informacji z zakresu stanu technicznego struktury dostarczanych przez określony wariant systemu SHM.

Możliwości synchronizacji torów pomiarowych dwóch różnych prądnic przetworników

Abstract: Abstract W artykule omówiono zagadnienia związane z możliwościami zastosowania dwóch różnych rodzajów prądnic jednocześnie: prądnicy trójfazowej prądu przemiennego i prądnicy komutatorowej prądu stałego. Co więcej, prądnice te współdziałałyby synchronicznie ze sobą zarówno na etapie próbkowania elektromaszynowego, jak i na etapie próbkowania elektronicznego. Umożliwiłoby to strukturalną poprawę czułości i rozdzielczości. Jednocześnie otworzyłoby to nowe możliwości obserwacji nowych rodzajów zjawisk mechanicznych (nieśledzonych dotychczas metodami FAM-C i FDM-A), m.in. skręceń wałów transmisji.

Qualitative and Quantitave Risk Evaluation on the Basis of Military Aviation Event Analysis

Abstract: Abstract Risk management is understood as a process supporting decision making through systemic assessment of possible courses of action, identification of hazards and benefits, and indication of the best way to carry out aviation tasks. The article presents a method of qualitative and quantitative risk assessment on the basis of military aviation incident analysis. The procedure of the suggested approach is contained in a probability and severity degree estimation algorithm and in subsequent steps: of identifying the risk factor (CZN) of a given category, analysis of risk associated with a given CZN, determination of risk, defining correcting actions, risk forecasting and its verification over the following assessment period. A simplified block diagram presents a proposal of the implementation of a qualitative and quantitative risk estimation procedure with the use of the TURAWA IT system, which function in the air forces.

Niezawodność Przykładowego Systemu Technicznego Dla Założonych Funkcji Gęstości Uszkodzeń

Abstract: Streszczenie Analiza niezawodności strukturalnej systemu technicznego, a zwłaszcza wyznaczenie zmiany niezawodności systemu w czasie, wymaga znajomości funkcji gęstości lub dystrybuant (zawodności) elementów wchodzących w skład struktury. Bazując na zarejestrowanych w przeszłości danych dotyczących uszkodzeń elementów, można w miarę łatwo wyznaczyć średni czas zdatnej pracy elementu oraz odchylenie standardowe dla tego czasu. Natomiast określenie postaci rozkładu nastręcza pewne trudności. Otóż z reguły nie dysponujemy dostateczną liczbą danych do weryfikacji hipotezy o postaci rozkładu. Z tego powodu powszechnie, w zależności od rozpatrywanego przypadku, zakłada się postać funkcji gęstości uszkodzeń. Powstaje pytanie: czy błędne określenie rodzajów rozkładów elementów powoduje duży błąd wyników oszacowania niezawodności i trwałości systemu? Niniejszy artykuł nie odpowie w pełni na to pytanie, ale zostanie dokonane porównanie wyników obliczeń dla kilku przypadków. Obliczenia zostały przeprowadzone dla przykładowego systemu technicznego.

Jakościowe i ilościowe szacowanie ryzyka na podstawie analizy zdarzeń w lotnictwie wojskowym

Abstract: Abstract Zarządzanie ryzykiem rozumiane jest jako proces wspierający podejmowanie decyzji poprzez systemową ocenę możliwych sposobów działania, identyfikację zagrożeń i korzyści oraz wskazywanie najlepszego sposobu wykonywania zadań lotniczych. W artykule przedstawiono metodologię jakościowego i ilościowego oszacowania ryzyka w oparciu o analizę zdarzeń lotniczych w lotnictwie wojskowym. Procedura proponowanego podejścia zawiera się w algorytmie szacowania stopnia prawdopodobieństwa i ważności oraz w kolejnych czynnościach: identyfikacji czynnika niebezpieczeństwa (CZN) danej kategorii, analizie ryzyka związanego z danym CZN, wyznaczeniu ryzyka, określeniu czynności korygujących, prognozowaniu ryzyka i jego weryfikacji w następnym okresie oceny. Na uproszczonym schemacie blokowym przedstawiono propozycję realizacji procedury jakościowego i ilościowego szacowania ryzyka z wykorzystaniem funkcjonującego w lotnictwie wojskowym systemu informatycznego TURAWA.

Zwiększenie możliwości detekcji ruchu różnicową metodą bazującą na subtrakcji tła poprzez jej integrację z algorytmem C-HDC

Abstract: Abstract W niniejszej pracy zaprezentowana została metoda pozwalająca na zwiększenie możliwości wykrywania ruchomych obiektów przez konwencjonalny, różnicowy algorytm subtrakcji tła. Opracowany algorytm jest metodą hybrydową, łączącą różnicową metodę subtrakcji tła oraz algorytm obliczający przesunięcia histogramu konturowego (C-HDC – Contour Histogram Displacement Calculation). Poprawa niezawodności działania dotyczy sekwencji wideo zarejestrowanych przez ruchomą kamerę. W artykule zaprezentowano wyniki badań określające wpływ wprowadzenia poprawek na jakość otrzymywanych wyników detekcji.

Monitoring the resistance of the military aircraft’s fuselage

Abstract: Abstract The article includes the description of the measurements of the military aircraft’s fuselage resistance, conducted for the purpose of identifying corroded spots in the fuselage’s mechanical connections’ structure. Considerations regarding the errors in measuring the single connections of the airframe’s mechanical element pairs and the entire structure of such connections in an actual aircraft are also presented. The paper includes the proposal of the superposition method for locating the mechanical connection pairs with improved electrical resistance. Simultaneously, for the purpose of forecasting the time of exploitation of the selected (most endangered) fuselage mechanical connections pairs, the article proposes conducting (in laboratory conditions) of the accelerated ageing process and converting the results to real-time using the Arrhenius method.

Thermal Defects of Avionic Turbojet Engines

Abstract: Abstract The paper analyzes the most frequent reasons associated with operation of avionic turbojet engines (ATE) and leading to initiation of thermal defects affecting turbine units. These reasons are illustrated with examples of gradual deteriorations revealed on surfaces of turbine parts and subassemblies and defected during endoscopic examinations of propelling drives. Attention is paid to various design and technological improvements that are implemented to counteract such deteriorations. The analysis is focused on mistakes that are committed during operation, repairs or manufacturing of avionic turbojet engines and that may affect safety of aircraft operations.

Improving Detection Results of Differential Background Subtraction Method by Merging it with C-HDC Algorithm

Abstract: Abstract A method which allows to improve object detection abilities of conventional difference-based background subtraction algorithm has been presented in this paper. The algorithm is a hybrid method consisting of the background subtraction method and the Contour Histogram Displacement Calculation (C-HDC) algorithm. Background subtraction method processes a greyscale image, while C-HDC calculates displacement values basing on its contour histograms. Tracking ratios before, and after merging with C-HDC have been measured and presented.

Uszkodzenia cieplne lotniczych silników turbinowych

Abstract: Abstract Najczęściej spotykane w procesie eksploatacji lotniczych silników turbinowych (LST) przyczyny inicjacji uszkodzeń cieplnych zespołów turbin zostały opisane i zilustrowane przykładami stwierdzanej, podczas wykonywania kontroli endoskopowych, postępującej degradacji stanu powierzchni części i podzespołów różnego typu jednostek napędowych. Omówiono najczęściej wprowadzane w nich zmiany konstrukcyjno-technologiczne. Zwrócono też uwagę na wady wynikające z błędów, jakie popełnia się w procesie eksploatacji, remontu czy też wytwarzania, a rzutujących na bezpieczeństwo użytkowania LST.

The Idea to Synchronize Measuring Paths for Two Different Current Generators Operated as Position-Voltage Converters

Abstract: Abstract The study deals with the issue how to apply two different types of current generators at the same time, namely a three-phase AC generator and a DC generator of commutator type. What is more interesting, the two generators would be able to collaborate both during the phase of electromechanical sampling and the phase of electronic sampling. It will enable structural improvement of sensitivity and resolution parameters and shall open new opportunities to investigate new types if mechanical phenomena (that have not been already tracked by means of the FAM-C and FDM-A methods), such as torsion of torque transmission shafts.

Dependability of the exemplary technical system for assumed functions of defect density

Abstract: Abstract The analysis of structural dependability of technical system, especially determining the change in dependability over time, requires knowledge on density function or the understanding of cumulative distribution function of components belonging to the structure. Based on previously registered data concerning component defect, it is relatively easy to establish the average uptime of component as well as the standard deviation for this time. However, defining distribution shape gives rise to some difficulties. Usually, we do not have the sufficient number of data at our disposal to verify the hypothesis regarding the distribution shape. Due to this fact, it is a common practice, depending on the case under consideration, to apply the function of defect density. However, the question arises: Does the incorrect determination of types of distributions of components leads to the big error of estimation results of dependability and system durability? This article will not respond to this question in whole, but one will conduct a comparison of calculation results for a few cases. The calculations were conducted for the exemplary technical system.