ПНИПУ: почти вдвое ускорено обнаружение нарушения в авиадвигателях

Газотурбинные двигатели — основа современной авиации. Одним из самых опасных режимов их работы считается помпаж — внезапный срыв устойчивого потока воздуха в компрессоре, способный за считаные секунды привести к повреждению лопаток, потере тяги и даже пожару. Ученые Пермского Политеха разработали нейронный аналого-цифровой преобразователь, который позволяет выявлять помпаж на 47% быстрее традиционных решений. Об этом "Газете.Ru" сообщили в пресс-службе образовательного учреждения.

Помпаж возникает при резких отклонениях режима работы двигателя — например, при маневрах или неисправностях. Внутри компрессора поток воздуха теряет устойчивость, что вызывает сильные вибрации и ударные нагрузки. Для предотвращения разрушений система управления должна мгновенно отреагировать — обычно кратковременно снизить подачу топлива, чтобы стабилизировать давление.

Датчики давления и вибрации передают сигналы в виде непрерывной аналоговой формы. Однако бортовой компьютер работает только с цифровыми данными. Переводом сигнала занимается аналого-цифровой преобразователь (АЦП). От его скорости зависит, насколько быстро система распознает угрозу.

Проблема традиционных АЦП в том, что они работают с фиксированной скоростью. Даже при стабильной работе двигателя они выполняют одинаково длительный цикл измерений. В аварийной ситуации это приводит к задержке передачи данных.

Ранее ученые ПНИПУ создали прототип нейронного АЦП, способного диагностировать собственные неисправности. В новой работе они разработали модель адаптивного преобразователя, который самостоятельно оценивает динамику сигнала и изменяет скорость измерений.

В основе системы лежит специальный блок, анализирующий изменения сигнала между замерами. Если давление начинает резко колебаться, преобразователь переходит в ускоренный режим. При стабильном сигнале частота измерений снижается, что позволяет повысить точность без лишней нагрузки.

"Решение о необходимой точности принимает встроенный блок, который передает данные в нейронную сеть. Получив команду, сеть оцифровывает сигнал и отправляет его в систему управления", — пояснил кандидат технических наук, доцент кафедры "Автоматика и телемеханика" ПНИПУ Антон Посягин.

Эффективность разработки проверили на виртуальном испытательном стенде. Сигнал, имитирующий реальный помпаж, одновременно подавался на стандартный и нейронный преобразователи.

"Традиционный АЦП позволил системе обнаружить угрозу через 19 миллисекунд после ее возникновения. Новый нейронный преобразователь справился за 9 миллисекунд", — рассказал старший преподаватель кафедры "Автоматика и телемеханика" ПНИПУ Антон Наборщиков.

В перспективе ученые планируют создать многоканальный нейросетевой преобразователь для одновременного мониторинга нескольких датчиков и разработать физический макет для интеграции в реальные испытательные стенды.