Desarrollo de herramienta de diagnóstico para el turbohélice PT6-A

Abstract

Este proyecto fin de grado surge del interés del diseño, modelado y posterior diagnóstico de un motor aeronáutico para su posible posterior utilización en la práctica, como ayuda al proceso de revisión y verificación tan imprescindible en los componentes que conforman un avión de transporte civil. El objetivo principal del proyecto es, a parte del modelaje y el estudio del motor, el desarrollo de una herramienta digital que permita diagnosticar un fallo interno y su magnitud correspondiente, desarrollando así la capacidad de poder detectar la degradación de una parte del motor sin ni siquiera comenzar a inspeccionarlo de forma física. En primera instancia se llevará a cabo un estudio preliminar de los sensores del motor, sus características principales y el estudio del avión al cual propulsa. También se explicará, en detalle, el modelo utilizado para la determinación de las magnitudes termodinámicas partícipes en el cálculo. El proyecto se irá desarrollando de manera ordenada y progresiva ya que constituye, en su totalidad, un proceso que se ha ido construyendo en la misma manera en la que se presenta en esta memoria. Es entonces, objeto de estudio la resolución del ciclo en punto de diseño, los mapas de las turbomáquinas y el posterior ciclo fuera de diseño, con el objetivo de modelar el funcionamiento del motor bajo consideración digitalmente. En la última etapa, en donde reside el principal objetivo del proyecto, se hará un estudio a cerca de cómo se introduce la degradación en el motor, la utilización de la herramienta de diagnóstico y, a continuación, un estudio estadístico explorativo sobre su precisión y bondad. Debido a la magnitud de estudio que está bajo el alcance de este proyecto, durante el mismo se han hecho suposiciones y simplificaciones, las cuales son siempre justificadas y explicadas. Además, el estudio estadístico está acotado únicamente a la degradación de un cierto componente pero, aun así, se reflexionará acerca de las implicaciones que esto tiene y las posibles mejoras que podrían aplicarse.

This final thesis arises from the interest that I have in the design, modelling and diagnosis of an aeronautical engine, for its subsequent application in the practical world. It will serve as useful help in the verification and revision of an engine, an essential practice when talking about the components of an aircraft. The main goal is, besides the modelling of the engine, the development of a digital tool that permits the diagnosis of an internal engine flaw or failure and the determination of its corresponding magnitude. This will mean to have the capability to detect the deterioration of an internal part of an engine without even comencing its revision process. First of all, we will carry out a preliminar study on its internal sensors, its principal characteristics and the modelling of its corresponding aircraft. Moreover, we will explain the used model for the correct calculation of the thermodynamic variables that are present in the study. The project will be written in a progressive way, each part constituting a key step in the construction of the work. This is why, in this specific order, we will explain the resolution of the point-design cycle, the development of machine reference maps and the resolution of the off design cycle. All of these stages constituting the digital modelling of the engine. Regarding the last part of the work, where the principal goal resides, we will attend to the input of the deterioration in the engine, the usage of the diagnosis tool and the statistical explorative analysis that will be done based on the results recorded and their precision. Due to the magnitude of study that is covered by the project, we have considered some simplifications and hypothesis, all of which have been justified and explained. Moreover, the statistical study only considered the evaluation of a single engine component, however we have analyzed the implications of this and the possible future refinings of the method.