ПЕРІОДИЧНО-НЕСТАЦІОНАРНІ ВЛАСТИВОСТІ ВІБРАЦІЙ ГАЗОТУРБІННОГО ДВИГУНА З НЕБАЛАНСОВАНИМ РОТОРОМ
Introduction. Transform of the vibration signal, while the power spectrum has been estimated through the Blackman—Tukey method. However, because experimental vibration data are characterized by a combination of harmonic and stochastic processes, both techniques have proven inadequate for analyzing m...
Збережено в:
| Дата: | 2025 |
|---|---|
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English |
| Опубліковано: |
PH “Akademperiodyka”
2025
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://scinn-eng.org.ua/ojs/index.php/ni/article/view/919 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Science and Innovation |
Репозитарії
Science and Innovation| id |
oai:ojs2.scinn-eng.org.ua:article-919 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Science and Innovation |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2025-12-01T07:17:53Z |
| collection |
OJS |
| language |
English |
| topic |
газотурбінний двигун вібрація періодичні нестаціонарні випадкові процеси оцінка частоти математичне сподівання дисперсія |
| spellingShingle |
газотурбінний двигун вібрація періодичні нестаціонарні випадкові процеси оцінка частоти математичне сподівання дисперсія JAVORSKYJ, I. TORBA, Yu. YUZEFOVYCH, R. SBRODOV, Ye. LYCHAK, O. ПЕРІОДИЧНО-НЕСТАЦІОНАРНІ ВЛАСТИВОСТІ ВІБРАЦІЙ ГАЗОТУРБІННОГО ДВИГУНА З НЕБАЛАНСОВАНИМ РОТОРОМ |
| topic_facet |
газотурбінний двигун вібрація періодичні нестаціонарні випадкові процеси оцінка частоти математичне сподівання дисперсія gas-turbine engine vibration periodical non-stationary random processes frequency estimator mean function variance |
| format |
Article |
| author |
JAVORSKYJ, I. TORBA, Yu. YUZEFOVYCH, R. SBRODOV, Ye. LYCHAK, O. |
| author_facet |
JAVORSKYJ, I. TORBA, Yu. YUZEFOVYCH, R. SBRODOV, Ye. LYCHAK, O. |
| author_sort |
JAVORSKYJ, I. |
| title |
ПЕРІОДИЧНО-НЕСТАЦІОНАРНІ ВЛАСТИВОСТІ ВІБРАЦІЙ ГАЗОТУРБІННОГО ДВИГУНА З НЕБАЛАНСОВАНИМ РОТОРОМ |
| title_short |
ПЕРІОДИЧНО-НЕСТАЦІОНАРНІ ВЛАСТИВОСТІ ВІБРАЦІЙ ГАЗОТУРБІННОГО ДВИГУНА З НЕБАЛАНСОВАНИМ РОТОРОМ |
| title_full |
ПЕРІОДИЧНО-НЕСТАЦІОНАРНІ ВЛАСТИВОСТІ ВІБРАЦІЙ ГАЗОТУРБІННОГО ДВИГУНА З НЕБАЛАНСОВАНИМ РОТОРОМ |
| title_fullStr |
ПЕРІОДИЧНО-НЕСТАЦІОНАРНІ ВЛАСТИВОСТІ ВІБРАЦІЙ ГАЗОТУРБІННОГО ДВИГУНА З НЕБАЛАНСОВАНИМ РОТОРОМ |
| title_full_unstemmed |
ПЕРІОДИЧНО-НЕСТАЦІОНАРНІ ВЛАСТИВОСТІ ВІБРАЦІЙ ГАЗОТУРБІННОГО ДВИГУНА З НЕБАЛАНСОВАНИМ РОТОРОМ |
| title_sort |
періодично-нестаціонарні властивості вібрацій газотурбінного двигуна з небалансованим ротором |
| title_alt |
Periodically Non-Stationary Properties of Vibrations in a Gas Turbine Engine with an Unbalanced Rotor |
| description |
Introduction. Transform of the vibration signal, while the power spectrum has been estimated through the Blackman—Tukey method. However, because experimental vibration data are characterized by a combination of harmonic and stochastic processes, both techniques have proven inadequate for analyzing mixed signals.Problem Statement. The evaluation of rotor balance in gas turbine engines has been commonly based on themagnitude of the regular component of vibrations at the rotor speed. The amplitude spectrum of a gas turbine engine has traditionally been determined using the Fourier mponent of vibrations at the rotor’s rotational frequency. Yet, the vibration signal contains numerous additional components, including stochastic ones, which should be accounted for to obtain reliable estimates. Modeling the vibration signal as a periodically non-stationary random process (PNRP) has allowed separating the deterministic and the stochastic components.
Purpose. The study has aimed to conduct a comparative analysis of periodic non-stationarity in vibration signals of gas turbine engines with balanced and unbalanced rotors.Materials and Methods. Vertical vibration components of balanced and unbalanced gas turbine engines in the low-frequency range (<2 kHz) have been analyzed. The vibration signal has been modeled as a periodically non-stationary random process, and an LS-functional has been applied to identify the fundamental frequencies of both deterministic and stochastic components.Results. Correlation and spectral functions of vibration signals have been estimated, and the fundamental frequencies of their regular and stochastic components have been determined. It has been shown that the vibration spectra of engines with both balanced and unbalanced rotors are mixed. The deterministic component has exhibited a polyharmonic spectrum, and the harmonic amplitudes have been quantified. Furthermore, engine vibrations have been shown to exhibit second-order periodic nonstationarity.Conclusions. The proposed vibration indicators have provided a basis for improving engine balancing during adjustment and repair procedures. The study has also highlighted the potential of these indicators for early detection of rotor defects. Future research will focus on analyzing the polyharmonic structure of vibration spectra and developing a refi ned methodology for defectdiagnostics at incipient stages. |
| publisher |
PH “Akademperiodyka” |
| publishDate |
2025 |
| url |
https://scinn-eng.org.ua/ojs/index.php/ni/article/view/919 |
| work_keys_str_mv |
AT javorskyji periodicallynonstationarypropertiesofvibrationsinagasturbineenginewithanunbalancedrotor AT torbayu periodicallynonstationarypropertiesofvibrationsinagasturbineenginewithanunbalancedrotor AT yuzefovychr periodicallynonstationarypropertiesofvibrationsinagasturbineenginewithanunbalancedrotor AT sbrodovye periodicallynonstationarypropertiesofvibrationsinagasturbineenginewithanunbalancedrotor AT lychako periodicallynonstationarypropertiesofvibrationsinagasturbineenginewithanunbalancedrotor AT javorskyji períodičnonestacíonarnívlastivostívíbracíjgazoturbínnogodvigunaznebalansovanimrotorom AT torbayu períodičnonestacíonarnívlastivostívíbracíjgazoturbínnogodvigunaznebalansovanimrotorom AT yuzefovychr períodičnonestacíonarnívlastivostívíbracíjgazoturbínnogodvigunaznebalansovanimrotorom AT sbrodovye períodičnonestacíonarnívlastivostívíbracíjgazoturbínnogodvigunaznebalansovanimrotorom AT lychako períodičnonestacíonarnívlastivostívíbracíjgazoturbínnogodvigunaznebalansovanimrotorom |
| first_indexed |
2025-12-02T15:36:08Z |
| last_indexed |
2025-12-02T15:36:08Z |
| _version_ |
1850411339067949056 |
| spelling |
oai:ojs2.scinn-eng.org.ua:article-9192025-12-01T07:17:53Z Periodically Non-Stationary Properties of Vibrations in a Gas Turbine Engine with an Unbalanced Rotor ПЕРІОДИЧНО-НЕСТАЦІОНАРНІ ВЛАСТИВОСТІ ВІБРАЦІЙ ГАЗОТУРБІННОГО ДВИГУНА З НЕБАЛАНСОВАНИМ РОТОРОМ JAVORSKYJ, I. TORBA, Yu. YUZEFOVYCH, R. SBRODOV, Ye. LYCHAK, O. газотурбінний двигун вібрація періодичні нестаціонарні випадкові процеси оцінка частоти математичне сподівання дисперсія gas-turbine engine vibration periodical non-stationary random processes frequency estimator mean function variance Introduction. Transform of the vibration signal, while the power spectrum has been estimated through the Blackman—Tukey method. However, because experimental vibration data are characterized by a combination of harmonic and stochastic processes, both techniques have proven inadequate for analyzing mixed signals.Problem Statement. The evaluation of rotor balance in gas turbine engines has been commonly based on themagnitude of the regular component of vibrations at the rotor speed. The amplitude spectrum of a gas turbine engine has traditionally been determined using the Fourier mponent of vibrations at the rotor’s rotational frequency. Yet, the vibration signal contains numerous additional components, including stochastic ones, which should be accounted for to obtain reliable estimates. Modeling the vibration signal as a periodically non-stationary random process (PNRP) has allowed separating the deterministic and the stochastic components. Purpose. The study has aimed to conduct a comparative analysis of periodic non-stationarity in vibration signals of gas turbine engines with balanced and unbalanced rotors.Materials and Methods. Vertical vibration components of balanced and unbalanced gas turbine engines in the low-frequency range (<2 kHz) have been analyzed. The vibration signal has been modeled as a periodically non-stationary random process, and an LS-functional has been applied to identify the fundamental frequencies of both deterministic and stochastic components.Results. Correlation and spectral functions of vibration signals have been estimated, and the fundamental frequencies of their regular and stochastic components have been determined. It has been shown that the vibration spectra of engines with both balanced and unbalanced rotors are mixed. The deterministic component has exhibited a polyharmonic spectrum, and the harmonic amplitudes have been quantified. Furthermore, engine vibrations have been shown to exhibit second-order periodic nonstationarity.Conclusions. The proposed vibration indicators have provided a basis for improving engine balancing during adjustment and repair procedures. The study has also highlighted the potential of these indicators for early detection of rotor defects. Future research will focus on analyzing the polyharmonic structure of vibration spectra and developing a refi ned methodology for defectdiagnostics at incipient stages. Вступ. Амплітудний спектр вібрацій газотурбінного двигуна визначається за допомогою перетворення Фур’є сигналу, а спектр потужності — спектрального перетворення Блекмана-Тьюкі. Оскільки експериментальні дані описуються сумою гармонічного і випадкового процесів, то обидві процедури є неадекватними при аналізі мішаних сигналів.Проблематика. Аналіз стану балансування роторів газотурбінних двигунів проводять на основі величини регулярної складової вібрацій на частоті обертання ротора. У складі вібраційного сигналу присутні низка різних, зокрема й стохастичних, компонент, які слід врахувати при обробці сигналу для отримання його реальних оцінок. Використання моделі вібраційного сигналу як періодично нестаціонарного випадкового процесу (ПНВП) дозволяє коректно розділити регулярну/детерміновану та стохастичну складові.Мета. Порівняльний аналіз періодичної нестаціонарності вібраційних сигналів газотурбінних двигунів з небалансованим і добалансованим роторами.Матеріали й методи. Аналіз вертикальних складових вібраційних сигналів небалансованого та добалансованого газотурбінних двигунів проведено у низькочастотній області (<2 кГц). Застосовано модель вібраційного сигналу газотурбінного двигуна як періодично нестаціонарного випадкового процесу та МНК-функціонал для визначення базових частот детермінованих та стохастичних складових сигналу.Результати. Оцінено кореляційні та спектральні функції вібраційних сигналів, базові частоти їхніх регулярних тастохастичних складових. Показано, що спектри вібрацій газотурбінного двигуна з балансованим і небалансованим ротором є змішаними. Виявлено полігармонійність спектрів детермінованих коливань та визначено амплітуди гармонік.Висновки. Запропоновані індикатори вібраційного стану двигунів можуть бути використані для їх балансування у процесі налагодження та ремонту. Подальші дослідження будуть зосередженні на аналізі структури полігармонійності спектрів вібросигналів і розробці методології виявлення дефектів на ранніх стадіях розвитку. PH “Akademperiodyka” 2025-11-28 Article Article Рецензована стаття Peer-reviewed article application/pdf https://scinn-eng.org.ua/ojs/index.php/ni/article/view/919 10.15407/scine21.06.038 Science and Innovation; Том 21 № 6 (2025): Science and Innovation; 38-48 Science and Innovation; Vol. 21 No. 6 (2025): Science and Innovation; 38-48 2413-4996 2409-9066 10.15407/scine21.06 en https://scinn-eng.org.ua/ojs/index.php/ni/article/view/919/292 Copyright (c) 2025 Copyright Notice Authors published in the journal “Science and Innovation” agree to the following conditions: Authors retain copyright and grant the journal the right of first publication. Authors may enter into separate, additional contractual agreements for non-exclusive distribution of the version of their work (article) published in the journal “Science and Innovation” (for example, place it in an institutional repository or publish in their book), while confirming its initial publication in the journal “Science and innovation.” Authors are allowed to place their work on the Internet (for example, in institutional repositories or on their website). https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/ |