Русский
Русский
English
Статистика
Реклама

Двигатель

Как устроена силовая установка пассажирского самолета

16.12.2020 18:10:53 | Автор: admin
Всем привет. Недавно я читал ликбез очередному студенту на тему общего устройства оборудования самолёта. Вводный рассказ, хоть и отработанный до автоматизма, отнял пару часов времени и выявил необходимость ещё в двух-трёх вводных. Но лень двигатель прогресса и я наконец дозрел до оформления всех этих лекций в печатном виде. А там, где есть внутренняя методичка, недалеко и до публикации на Хабре: вдруг, кому ещё интересно почитать будет.

Перед началом изложения хочу оговориться, что моя основная специализация бортовое оборудование так что из моего описания может вполне получиться идеальный самолёт для технолога. Тех, кого этот подход не пугает, а также всех тех, кому интересно зачем в кабине экипажа нужны все эти кнопки и ручки прошу оценить первую публикацию: Силовая установка.





Кликабельная картинка, чтобы рассмотреть получше:






Про силовую установку


Силовая установка общее название двигателей летательный аппаратов. Начну с них потому, что без двигателей самолет не самолет, а в лучшем случае планер. Цена двигателей, к слову, составляет половину стоимости авиалайнера и компетенциями в разработке современных гражданских авиадвигателей обладают гораздо меньше стран, чем тех, кто обладают компетенциями в разработке самолетов.

На авиалайнерах сейчас ставят почти исключительно двухконтурные турбореактивные двигатели (ТРД). Вот принципиальная схема такого двигателя:



Детали устройства можно прочитать во многих источниках, начиная с Википедии. Для нас, электронщиков, важно понимать следующие факты о работе такого двигателя:

  1. Компрессор сжимает забираемый снаружи воздух перед подачей его в камеру сгорания,
  2. В камере сгорания к воздуху подмешивается топливо,
  3. В камере сгорания происходит постоянное горение топливовоздушной смеси, приводящее к тому, что разогретый газ расширяется в сторону турбины,
  4. Турбина крутится под воздействием расширяющихся газов и крутит компрессор и/или вентилятор,
  5. Как правило, в двигателях бывает две связки турбина-компрессор: высокого давления и низкого давления. Они могут крутиться независимо друг от друга,
  6. Основную тягу, как это ни странно, даёт не горячий газ, выходящий из сопла, а вращение вентилятора,
  7. Обороты и тягу двигателя можно регулировать подачей топлива,
  8. В большинстве современных авиационных двигателей работой двигателя управляет специальный компьютер FADEC. Этот прибор анализирует параметры работы двигателя, внешние условия и управляющие сигналы от органов управления двигателем и управляет всеми приводами, влияющими на работу двигателя, например, топливным краном. Часть названия Full Authority означает, что:
    • FADEC отвечает за ВСЕ аспекты работы двигателя,
    • Только FADEC отвечает за работу двигателя, т. е. нет никакого резервного контура управления, механических тяг управления газом и т. д.
  9. Кроме сигналов от органов управления двигателем FADEC анализирует данные от:
    • Системы воздушных сигналов (СВС): давление и температуру наружного воздуха, воздушную скорость самолёта для уточнения параметров работы,
    • Датчиков обжатия шасси для дополнительного контроля возможности включения реверса,
      Скрытый текст
      Обжатие шасси термин, означающий, что самолёт не летит, опираясь на крылья, а стоит/едет по земле, опираясь на шасси. При этом амортизаторы шасси сжимаются и специальные датчики датчики обжатия шасси регистрируют это. Важно понимать, что коснуться полосы колёсами и обжать шасси это два разных события.

    • Системы кондиционирования воздуха чтобы вносить поправки в режимы работы двигателя в зависимости от количества воздуха, отбираемого для пассажирского салона и/или для работы пневматической системы для запуска второго двигателя.
  10. Основным параметром, ограничивающим предел мощности двигателя, является температура газов сразу за камерой сгорания. Разработчики двигателя хотели бы её поднять, но фундаментальные свойства известных материалов пока не позволяют этого сделать.

Как запускать двигатель


Чтобы запустить двигатель, надо раскрутить турбину высокого давления, подать топливо и дать первоначальную искру. После того, как турбина раскрутится примерно до 50% оборотов двигатель начнёт раскручивать себя сам.

Первоначальную раскрутку двигателя можно осуществлять электрическим стартер-генератором (для маленьких двигателей) или специально поданным воздухом высокого давления от пневматической системы. К слову, воздух высокого давления в пневматической системе берется от второго (уже запущенного) двигателя, вспомогательной силовой установки (ВСУ) или внешнего источника.

Скрытый текст
ВСУ это такой небольшой (относительно основных, конечно) газотурбинный двигатель, который предназначен для генерации электроэнергии, давления в гидросистемах и воздуха высокого давления для запуска основных двигателей. Он меньше и его проще запустить электромотором от батарей. А раскручивать большие двигатели можно уже с его помощью. Также его используют, когда техникам надо поработать с оборудованием, а гонять большие двигатели, чтобы получить источник энергии, нецелесообразно. Подробнее про ВСУ расскажу в другой публикации.


Пример пульта управления, используемого для запуска двигателя:


Для автоматического запуска надо выполнить следующие действия:

  1. Переключатель ENG START (1) перевести в положение IGN/ON
  2. Тумблер ENG MASTER (2) перевести в положение ON (вперёд). В этот момент FADEC:
    • Откроет кран пневматической системы для раскрутки турбины и компрессора высокого давления
    • Откроет кран топливной системы чтобы было чему гореть
    • Даст искру на свечи зажигания
  3. Контролировать процесс запуска. Если что-то пойдёт не так немедленно перевести тумблер запуска обратно в положение OFF
  4. Когда двигатель успешно выйдет на обороты малого газа запустить второй двигатель по аналогичной процедуре
  5. Когда оба двигателя запустятся перевести тумблер ENG START в положение OFF во время нормальной работы двигателя дополнительные искры на свечах зажигания не нужны
  6. Во время автоматического запуска двигателя кнопки ручного запуска (3) не используются

Иногда нам надо покрутить двигатель, но не заводить его. Например, для проверок или чтобы помыть его внутренности керосином после консервации. В этом случае переключатель ENG START надо переводить в положение CRANK (прокрутка). Вся процедура запуска будет та же, но искры на свечах не будет. Нет искры нет огня.

Как управлять двигателем


Управление двигателями осуществляется с помощью рычагов управления двигателями (РУД).


На каждый двигатель свой рычаг. Тут всё просто: толкаем рычаг от себя двигатель крутится быстрее, тяга растёт. Тянем рычаг на себя крутится медленнее. Так как РУД не связан с топливным дросселем напрямую, можно не бояться, что мы сожжем двигатель большим количеством топлива или заглушим недостаточным. FADEC в любом случае не даст ему превысить предельную температуру выхлопных газов или заглохнуть. Кстати, с ограничением температуры выхлопных газов связан тот факт, что в жару и/или на высокогорных аэродромах двигатель может выдать меньшую тягу.

В районе малого газа у рычага упор. Чтобы разблокировать перевод рычагов в зону режимов реверса, надо потянуть за специальную скобу. При реверсе двигателя специальные створки разворачивают поток от вентилятора двигателя в обратном направлении помогая самолету остановиться:


Вообще, с помощью реверса самолёт может даже поехать назад, но, так как в этом режиме для двигателей, висящих под крылом, возможна ситуация засасывания в двигатель мусора и даже камней с взлётно-посадочной полосы, для авиалайнеров не рекомендуется включать реверс на малых скоростях.

Для включения реверса FADEC анализирует не только положение РУДов, но и датчики обжатия шасси, так что случайно в воздухе запустить реверс невозможно.

Ещё у двигателей, бывает специальный аварийный режим. Включить его можно пересиливанием РУДов в положение, находящееся дальше взлетного режима (на картинке это положение APR Automatic Power Reserve). Такой режим используется только при отказе одного из двигателей при взлете, когда надо гарантировать набор высоты в ущерб ресурса рабочего двигателя. Правда после приземления работающий в аварийном режиме двигатель придется перебрать.

Про индикацию и сигнализацию


Данные работы двигателей, как правило, отображаются на неотключаемой части центрального дисплея пилотов и на специальной странице с расширенными данными по двигателю.


В постоянно индицируемом окне статуса работы двигателя доступны следующие данные:

а. Текущие обороты вентилятора двигателя (напрямую влияют на тягу)
б. Температура выхлопных газов параметр работы двигателя, часто ограничивающий максимальную тягу. FADEC ограничивает ток топлива в том числе, чтобы не расплавить конструкцию лопаток турбин. Лётчику тоже важно понимать, почему обороты не растут, хотя он просит
в. Заданные обороты вентилятора двигателя (разгон двигателя с малого газа до взлётного режима занимает десятки секунд и текущие обороты не всегда совпадают с заданными)
г. Обороты турбины высокого давления. Помните, что турбин две и они работают независимо? Так вот данные оборотов турбины высокого давления важны при запуске двигателя. В полёте контролировать их не надо
д. Текущий расход топлива
е. Признак включения реверса
ж. Установившийся режим работы двигателя (малый газ, взлётный, набор высоты)

На специальной странице дополнительных параметров работы двигателя может выводиться, например, такая информация как:

  • Уровень, давление и температура масла,
  • Уровень вибрации двигателя,
  • Количество топлива, израсходованного с момента последнего запуска,
  • Давление воздуха в пневматической системе,
  • И т.д.

Варианты газотурбинных двигателей


Двигатели, в которых вентилятор вынесен за пределы мотогондолы (корпуса двигателя) называются турбовинтовыми. Они обладают лучшими взлетно-посадочными характеристиками, но быстро теряют эффективность при росте скорости больше 0.5 скорости звука (приблизительно). Поэтому они в основном применяются в самолётах для местных авиалиний и военно-транспортной авиации, где возможность использования коротких и неподготовленных взлетно-посадочных полос важнее, чем крейсерская скорость. В конструкции таких двигателей также часто применяется понижающая трансмиссия, как, например, на рисунке ниже.


Газотурбинные двигатели также используются на вертолётах, только в этом случае они крутят не пропеллер, а винт, сами двигатели в этом случае называются турбовальными. Хорошее видео, иллюстрирующее принципы их работы: https://www.youtube.com/watch?v=uVjStAxMFEY

Ещё газотурбинные (турбовальные) двигатели пытались приладить к танкам (Т-80), но стоимость и сложность в обслуживании перевесили большую удельную мощность такого двигателя.

Нелокализованный разлёт осколков


Одним из свойств двигателя, сильно влияющим на конструкцию бортового оборудования, является так называемый нелокализованный разлёт осколков двигателя. Это событие возникает при взрывном разрушении двигателя, когда лопатки компрессоров и турбин разлетаются во все стороны.


При оценке последствий такого отказа, считается, что осколки обладают бесконечной энергией, которой достаточно, чтобы пробить любые преграды, разрубить любые трубы и провода. Для обеспечения безопасного завершения полета в случае такого нелокализованного разлета разработчики архитектуры электронного оборудования для каждого критического провода должны предусмотреть резервный, проложенный в отдельном канале, который не может быть перебит тем же осколком, что и основной провод.

Примечание для впечатлительных: на самом деле разработчики двигателей делают всё возможное, чтобы избежать нелокализованного разлёта, и действительно они случаются очень редко. Даже попадание крупной птицы в двигатель не сломает его. Но авиация отрасль консервативная и мы закладываем в архитектуру противодействие всем потенциально возможным рискам.

Пояснение про 'идеальный самолёт для технологов':
Идеальный самолёт глазами инженеров. Лично мне взгляд технологов особенно симпатичен.


Подробнее..

Наш процесс разработки. Побег из черной дыры

25.02.2021 08:12:25 | Автор: admin

Привет, меня зовут Сергей, я отвечаю за разработку в небольшой компании, где мы разрабатываем продукт для школьной безопасности.

Мне кажется, что в любой компании, деятельность которой как-то связана с IT, отдел разработки является двигателем бизнеса. Leadership team дает направление движения и прокладывает основные координаты, а development дает тягу и мчит компанию в хорошем случае вперед, по проложенному маршруту. Ну или в некоторых случаях куда-то еще. Мы называем наш development процесс и команду Warp Drive, и в этой статье я расскажу про то то, как он построен и про основные принципы его работы.

Для начала картинка, основных составляющих нашего движка. Упрощенная схема выглядит примерно так:

Warp Drive работает на четвертом измерении - времени, которое он поедает весьма активно с невероятной стабильностью. Вы можете заметить, что хорошо, что такой ресурс, как время есть у каждого обитателя нашей вселенной, но к сожалению, это не всегда верно для компаний. Т.к. для компаний время измеряется в деньгах, и когда заканчивается финансирование, заканчивается и время, которым можно питать drive. На этом жизнедеятельность компании обычно останавливается.

Но, не будем о грустном. Основными активными компонентами двигателя данной конструкции конечно же являются люди с которыми мы работаем. Для эффективной работы всего двигателя очень важно, чтобы людям нравилось то, что они делают. Наша команда работает без офиса, на распределенной основе, поэтому мы уделяем коммуникациям особое внимание. Об этом немного позже.

В целом процесс, по которому мы идем основан на agile практиках. На вход в двигатель поступают требования от бизнес\команды руководства. Это то, что впоследствии будет преобразовано в составляющие конечного продукта, фичи и апдейты. Раз в 2 недели мы проводим Warp Jump (Sprint Planning) где истории назначаются на конкретных людей в команде и мы идем по стандартному 2-х недельному спринту. В результате прыжка в продукте появляются новые фичи, и они потихоньку накапливаются в Dev Environment. Там они проходят проверку качества, и затем деплоятся на Prod. Для простоты Staging/QA environments в нашей схеме пропущены.

Поговорим немного про фичи, и их анатомию. Как вы заметили, на предыдущей схеме они обозначены иконками своеобразных звездочек и обозначены разными цветами - зеленые, желтые, красные. Есть еще синие, про них немного позже.

Итак - желтые фичи находятся в состоянии квантовой неопределенности. Все новые фичи, которые появились в Dev начинают с этого состояния. Это означает, что на данный момент, мы не имеем точного представления о том, является ли эта фича полезной конечному пользователю, или же она только отвлекает\не работает\работает не как надо\не используется. Ответы на эти вопросы мы можем получить только после того, как фича была задеплоена на Prod Environment и мы увидели обратную связь от пользователей. Если пользователь доволен - фича переходит к подтвержденно-хорошее состояние (зеленая), если что-то не так - подтвержденно-плохое состояние (красная) и должна быть либо отправлена на доработку, либо удалена из системы.

Синие фичи, это Technical Debts, т.е. те улучшения, которые девелопмент команда запланировала сделать для своей собственной эффективности. Это может быть или улучшение инфраструктуры проекта, или архитектурный рефакторинг, либо что-то еще. Т.к. участники Warp Drive сами являются заказчиками Tech Debts и мы знаем, что конкретно мы хотим, то такие фичи не проходят через фазу квантовой неопределенности и поэтому классифицируются отдельно от бизнес фич\требований и обычно просто соответствуют состоянию Confirmed Good. В целом процесс перестроения и патчинга двигателя на полном ходу с помощью Tech Debts завораживает, но я думаю все мы в IT индустрии к этому уже давно привыкли.

Далее пройдемся по деталям и поговорим про анатомию одной конкретной фичи.

Из чего же состоит одна фича на нашей схеме? Во первых в нее входят затраты времени на сбор требований и понимание того, какой мы видим ту или иную функцию. Затем, перевод требований в истории, которые непосредственно пойдут в разработку и их приоритизация. Дальше идут Front-End/Back-End development, иногда подключаем DevOps, если нужно еще и environment докрутить. Затем идут затраты на тестирование/QA. И еще один пункт, это поддержка того, что уже работает в Prod.

Для наглядности, развернем эту картинку на полосу конвейера конвертации топлива warp drive(времени) в одну фичу.

Затраты на реализацию одной фичи у нас делятся на 2 типа: повторяющиеся (на схеме отмечены звездочкой), и неповторяющиеся. Для простоты будем считать, что собирать требования, разбивать на истории, проводить backend/frontend development нам нужно только один раз за жизненный цикл фичи. В то же время есть повторяющиеся операции, которые скорее всего понадобится делать снова и снова, уже после того, как данная функция была выпущена в PROD environment. Такими операциями могут быть тестирование, поддержка, иногда конфигурация среды и прочие сервисные штуки.

Таким образом мы получаем, что каждый раз, когда мы релизим что-то в PROD, за счет повторяющихся составляющих фичи, мы увеличиваем операционную стоимость нашего продукта. Если один релиз скорее всего пройдет незаметно, то релизы множества различного функций со временем накапливаются и начинают работать законы масштабируемости. И, как мы обсуждали ранее, не все фичи одинаково полезны. Одним из побочных эффектов нашего Warp Drive являются фичи в Confirmed Red State(красные). Если мы оставляем в системе красные фичи, которые не несут полезной функциональной нагрузки, они не просто увеличивают кодовую базу приложения, но и прибавляют к стоимости поддержки всего продукта. Если не обращать на этот фактор внимание, со временем продукт обрастает функциями, которые не нужны пользователю, и за него еще и платить нужно все больше и больше. И поэтому это очень важно, для поддержания эффективности продукта с точки зрения usability и операционной стоимости стараться держать положительный баланс зеленых фич приложения, и конечно же избавляться от красных. Именно для этого мы держим постоянный контакт с конечными пользователями и требуем от них обратной связи на те или иные функции. Это является частью нашего feature management process.

Еще одним моментом, который влияет на эффективность нашего Warp Drive, является эффективность каждого участника процесса. Основой продуктивности обычно являются не технологии, а слаженность взаимоотношений внутри команды. Но технологии и удовлетворенность работы с конкретными технологиями тоже конечно важны. Следующая диаграмма показывает крутящий момент и общую мощность которую может выдать наш Warp Drive, когда мы работаем над тем или иным функционалом.

Здесь мы видим соответствие участников процесса технологиям, которые используются для разработки фич, таким как front-end development, back-end development, support, requirements gathering, и т.д. Нет, процентные показатели на данной диаграмме это не опыт участников в какой-то технологии. Это количество внутренней энергии и заинтересованность человека в чем-то. Например, если мы дадим Василию ковырять Front-End, наверное не стоит ожидать от него супер продуктивности, просто потому что у него с этой частью как-то не сложилось и он оценил свою вовлеченность в эту область в 10%. Василий предпочтет настроить вместо этого базу данных и будет при этом работать с высокой отдачей, потому что это та деятельность, которая ему нравится, и которая наполняет его энергией.

Человек может хотеть чем-то заниматься, но жизнь сложилась так, что у него не было возможности это реализовать, особенно сейчас, когда многие имеют довольно узкую специализацию. Да, у нас тоже конечно есть специализация, но если возникают какие-то граничные задачи, мы учитываем то, насколько заинтересован наш коллега в реализации той или иной части приложения. К тому же, иногда мы работаем в парах, что ускоряет передачу знаний и повышает общее понимание системы всеми разработчиками.

Надеюсь, кому-то будет полезен наш опыт и те опорные точки, которые мы учитываем в работе. Если кому-то интересна бизнес часть нашей работы, прошу посетить подкаст моего кофаундера Брендона. Сори, на английском, но есть субтитры. Как и во многом другом, двигатель и командный пост должны дополнять и помогать друг-другу. Многие решения, которыми мы руководствуемся на уровне разработки, продиктованы именно нефункциональными бизнес требованиями.

https://brandoncwhite.com/startup-podcast-build-business-brandon-straight-talk-for-entrepreneurs/

Спасибо за внимание.

Подробнее..

Категории

Последние комментарии

  • Имя: Макс
    24.08.2022 | 11:28
    Я разраб в IT компании, работаю на арбитражную команду. Мы работаем с приламы и сайтами, при работе замечаются постоянные баны и лаги. Пацаны посоветовали сервис по анализу исходного кода,https://app Подробнее..
  • Имя: 9055410337
    20.08.2022 | 17:41
    поможем пишите в телеграм Подробнее..
  • Имя: sabbat
    17.08.2022 | 20:42
    Охренеть.. это просто шикарная статья, феноменально круто. Большое спасибо за разбор! Надеюсь как-нибудь с тобой связаться для обсуждений чего-либо) Подробнее..
  • Имя: Мария
    09.08.2022 | 14:44
    Добрый день. Если обладаете такой информацией, то подскажите, пожалуйста, где можно найти много-много материала по Yggdrasil и его уязвимостях для написания диплома? Благодарю. Подробнее..
© 2006-2024, personeltest.ru