amin imani
-
در این مقاله جهت بررسی عملکرد یک موتور توربوفن گیربکس دار و سیستم کنترل آن، مدلسازی ترمودینامیکی موتور به همراه مدلسازی کنترلر هیدرومکانیکی مربوطه انجام می گیرد. در شبیه سازی عملکرد موتور از داده های تست موتور جهت اعتبارسنجی استفاده می شود. حداکثر اختلاف خروجیهای مدلسازی موتور با داده های موتور در شرایط برخاست به اندازه 2/3% و با داده های تست موتور در دورهای مختلف به اندازه 6/7% است. جهت مدلسازی کنترلر، با استفاده از داده های موتور و منطق حاکم بر آن، یک ساختار جامع برای کنترلر استخراج می شود. نتایج شبیه سازی عملکرد موتور به همراه سامانه کنترلی به ازای دستورات دسته گاز از حداکثر درجه تا حداقل آن، نشاندهنده عملکرد دقیق مدل کنترلر در تامین نیروی رانش و حفظ قیود است. از نتایج این تحقیق علاوه بر تحلیل عملکرد موتور در شرایط کاری مختلف، جهت بررسی نقاط قوت و ضعف سامانه کنترلی موجود و طراحی کنترلر جدید می توان استفاده نمود. از آنجایی که امکانات سیستمهای کنترل هیدرومکانیکی برای مدیریت سوخت موتور، سیستم تخلیه و سامانه های جانبی محدود است، لذا شبیه سازی ساختار کنترلر موجود در ارتباط با مدل موتور، جهت توسعه آن از نوع هیدرومکانیکی به نوع الکترونیکی خودمختار حاوی بخشهای پایش وضعیت، مدیریت سلامت موتور و کنترل مقاوم در مقابل عیوب حائز اهمیت است.کلید واژگان: موتور توربوفن گیربکس دار, مدلسازی ترمودینامیکی, سیستم کنترل هیدرومکانیکی, کنترل سوخت, سیستم تخلیهIn this paper, in order to investigate the performance of a geared turbofan engine and its control system, the thermodynamic modeling of the engine along with the modeling of the corresponding hydromechanical controller is conducted. Engine test data is used for validation of engine performance simulation. The maximum difference between engine modeling outputs and engine data in take-off conditions is 3.2% and with engine test data in different rotor speeds is 7.6%. In order to model the controller, a comprehensive structure is extracted for the controller by using the engine data and the governing logic. The simulation results of the engine performance along with the control system according to the throttle commands from the maximum degree to the minimum, indicate the accurate performance of the controller model in fulfilment of thrust and limit protection. In addition to analyzing the performance of the engine in different operating conditions, the results of this research can also be used to examine the strengths and weaknesses of the existing control system. Since the capabilities of hydromechanical control systems for managing engine fuel, bleed system and peripheral systems are limited, therefore, simulating the existing controller structure in connection with the engine model is important to develop the hydromechanical type controller to an autonomous electronic type containing condition monitoring, health management and fault-tolerant control.Keywords: Geared Turbofan Engine, Thermodynamic Modeling, Hydromechanical Control System, Fuel Control, Bleed System
-
امروزه موتورهای میکروتوربوجت بدلیل داشتن تراست بالا در عین وزن کم و ابعاد کوچک، کاربرد گسترده ای در حوزه های مختلف از وسایل تفریحی تا پهپادها و موشک ها در صنایع نظامی پیدا کرده اند. با توجه به این کارآیی چشم گیر، شرکت های متعددی در این زمینه ورود کرده و محصولات متنوعی تولید شده است. این کاربرد وسیع و محصولات متعدد، باعث افزایش اهمیت تحقیقات مروری در این موضوع شده است. در این پژوهش، مطالعه گسترده ای بر روی موتورهای میکروتوربوجت با نیروی پیشران کمتر از 1000 نیوتن انجام شده است. این موتورها معمولا دارای قطر کمتر از 300 میلیمتر، نسبت فشار کمپرسور کمتر از 5 و مصرف سوخت کمتر از 2500 گرم بر دقیقه هستند. از مطالعه آماری موتورهای موجود در این محدوده تراست، اطلاعات مفیدی در رابطه با مشخصات ساختاری و عملکردی این دسته از موتورها حاصل شده که در قالب جداول و نمودارهایی ارایه می گردد. در تحقیق حاضر، اجزاء اصلی این موتورها شامل کمپرسور، محفظه احتراق و توربین و همچنین سامانه های جانبی مورد استفاده و نحوه ارتباط بین آنها تشریح می شود. اگرچه ساختار کلی این موتورها مشابه موتورهای هوایی بزرگ است اما در فلسفه طراحی، نوع اجزاء اصلی و جزییات تفاوت های زیادی با موتورهای توربوجت بزرگ دارند. در انتهای مقاله مشخصات بیش از صد عدد موتور میکروتوربوجت موجود در سطح دنیا شامل محدوده تراست، ابعاد، دور موتور، نرخ جریان هوا و سوخت مصرفی و دمای توربین ارایه شده است.
کلید واژگان: موتورهای میکروتوربوجت, وسایل هوایی, نیروی پیشران, مشخصات عملکردیNowadays, micro-turbojet engines are widely used in various fields, from recreational devices to drones and missiles in the military industry. Given their remarkable performance, numerous companies have entered this area and produced a variety of products. This widespread use and diverse range of products have led to an increased importance of review studies in this subject. In this research, an extensive study has been conducted on micro-turbojet engines with a thrust force below 1000 Newtons. These engines have a diameter less than 300 mm, compressor pressure ratio less than 5 and fuel consumption lower than 2500 gr/min. Statistical analysis of the engines within this thrust range has yielded valuable information regarding the structural and performance specifications of this category of engines, which is presented in the form of tables and graphs. In this study, the main components of these engines, including the compressor, combustion chamber, turbine, and auxiliary systems, as well as their interconnections, are described. Although the overall structure of these engines is similar to large-scale aircraft engines, there are significant differences in design philosophy, types of main components, and details. At the end of the paper, specifications of over one hundred micro-turbojet engines available worldwide including thrust range, dimensions, engine rotor speed, air flow rate, fuel consumption, and turbine temperature are presented.
Keywords: Micro-turbojet engines, aerial vehicle, Thrust, performance characteristics -
با وجود کاربرد زیاد موتورهای میکروتوربینی در عرصه های مختلف هوافضا، اما این موتورها برای تامین تراست مطلوب، سوخت نسبتا بالایی مصرف می کنند. میزان مصرف سوخت یک پارامتر کلیدی در کارایی، مداومت پرواز و برد یک وسیله پرنده بدون سرنشین است. یک راهکار موثر برای کاهش مصرف سوخت این موتورها در عین حفظ میزان تراست، تبدیل آنها به موتورهای میکرو - توربوفن است. در این تحقیق، یک ساختار موتور میکرو - توربوفن با جریان آمیخته مشتق از یک موتور میکرو - توربوجت بکار گرفته می شود. جهت تحلیل عملکرد این ساختار، یک مدل سازی ترمودینامیکی با روش تکرار ماتریسی و حل کننده نیوتن - رافسون برای یک موتور میکرو - توربوفن انجام می شود. یافته های مدل سازی موتور در مقایسه با یک نرم افزار شبیه سازی عملکرد موتور توربینی صحه گذاری می شوند. پس از آن ماژول فن لازم برای موتور تبدیل یافته طراحی شده و عملکرد موتور میکرو - توربوفن در حالت پایا و گذرا مورد بررسی قرار می گیرد. مقایسه عملکرد موتور جدید با داده های تست موتور پایه نشان می دهد که علی رغم عدم تغییر در مقدار تراست، مصرف سوخت ویژه به اندازه 20 درصد کاهش می یابد.کلید واژگان: جریان آمیخته, موتور میکرو- توربوفن, مدل سازی ترمودینامیکی, طراحی فن, مصرف سوخت ویژهDespite the wide use of micro-turbine engines in various aerospace fields, these engines consume a relatively high amount of fuel to provide desired thrust. The fuel consumption is a key parameter in the efficiency, endurance and range of an unmanned air vehicle. An effective approach to reduce the fuel consumption of these engines while maintaining the thrust value is to convert them into micro-turbofan engines. In this research, a mixed flow micro-turbofan engine structure derived from a micro-turbojet engine is employed. In order to analyze the performance of this structure, a thermodynamic modeling using matrix iteration method and Newton-Raphson solver is performed for a micro-turbofan engine. The findings of engine modeling are validated against a gas turbine performance simulation software. Afterwards, the required fan module is designed for the converted engine. The operation of the micro-turbofan engine in the steady-state and transient regime is investigated. Comparing the performance of the new engine with the experimental data of baseline engine indicates that despite no change in thrust value, the specific fuel consumption is reduced by 20%.Keywords: Mixed flow, Micro-turbofan engine, Thermodynamic modeling, Fan design, Specific fuel consumption
-
The growing consumer demand for produces without chemical residues has focusedefforts on the assessment of innovative natural antimicrobials. Tomato is one of most important vegetable in the world in terms of its economic value. The present study determined the effects of Aloe Vera gel (50 and 100%) and Chitosan (0.5 and 1%) for improve quality properties and shelf life of tomato during storage with 4±1 degrees Celsius temperature and 85 to 90 percent humidity. Sampling and evaluation of traits were performed on 1, 7, 14 and 21 days. Results showed that the highest weight loss and total soluble solids were obtained in control on day 14. The highest titratable acidity, pH, vitamin C and total chlorophyll were observed in control on day 1 and the highest carotenoid content was obtained in Aloe Vera gel 50+ Chitosan 0.5 on day 14. The lowest weight loss and carotenoid content were observed in control on day 1. The lowest vitamin C and total chlorophyll were obtained in control on day 21. The lowest titratable acidity, total soluble solids and pH were reported on Chitosan 1, Aloe Vera gel 50 and Aloe Vera gel 100 on day 14, respectively. Therefore, according to the results of the present study, the use of edible coatings of Aloe Vera gel and Chitosan can be recommended to improve the quality and shelf life of tomatoes.Keywords: Aloe Vera gel, Antioxidant Activity, Chitosan, Vitamin C, Shelf Life
-
یک روش کارآمد جهت کنترل موتور هواپیماهای تجاری ساختار چندحلقه Min-Max است. در این مقاله، یک کنترلر Min-Max با ساختار سوییچینگ و حاوی رگولاتورهای فیدبک خروجی و تابع اشباع روی نرخ جریان سوخت برای یک موتور توربوفن طراحی می شود. علاوه بر عملکرد مطلوب، تحلیل پایداری یک مسیله مهم در فرآیند طراحی کنترلر برای موتورهای هوایی است. به دلیل رفتار سوییچینگ روش Min-Max، پایداری تک تک حلقه ها پایداری کل سیستم را تضمین نمی کند؛ بنابراین یک روش جهت تحلیل پایداری سیستم حلقه بسته ارایه می شود. برای این منظور، عملگرهای Min، Max و تابع اشباع با معادل های غیرخطی آن ها جایگزین شده و ساختار سیستم کنترلی به شکل متعارف سیستم لور تبدیل می شود. سپس شرایط برای پایداری مجانبی استخراج شده و با استفاده از روش ارایه شده، اثبات پایداری مجانبی برای سیستم حلقه بسته انجام می گیرد. در یک شبیه سازی با مدل غیرخطی از یک موتور توربوفن، عملکرد کنترلر Min-Max طراحی شده در برآوردن تراست و مدیریت قیود با روش Min-Max/SMC مقایسه می شود.کلید واژگان: موتور توربوفن تجاری, ساختار سوئیچینگ Min-Max, رگولاتور فیدبک خروجی, تابع اشباع غیرخطی, پایداری مجانبیAn efficient approach to control the engine of a commercial aircraft is the Min-Max multi-loop structure. In this paper, a Min-Max controller with a switching structure containing output feedback regulators and a saturation function on the fuel flow rate is designed for a turbofan engine. In addition to desirable performance, the stability analysis is an important issue in the process of controller design for aero-engines. Because of the switching behavior of the Min-Max approach, the stability of each single loop by itself does not ensure the stability of the whole system. Therefore, a procedure is provided to analyze the stability of the closed loop system. For this purpose, the Min and Max operators and the saturation function are replaced by their nonlinear equivalents and the structure of the control system is converted to the canonical configuration of the Lure’s system. Then, the conditions for asymptotic stability are extracted and using the presented approach, an asymptotic stability proof is achieved for the closed loop system. In a simulation study with the nonlinear model of a turbofan engine, the performance of the designed Min-Max controller in the thrust attainment and limitation management is compared with the Min-Max/SMC technique.Keywords: Commercial turbofan engine, Min-Max switching structure, Output feedback regulator, Nonlinear saturation function, Asymptotic stability
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.