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신경회로망을 이용한 스마트 무인기용 가스터빈 엔진의 성능진단에 관한 연구
A Study on Performance Diagnostic of Smart UAV Gas Turbine Engine using Neural Network

공창덕   (조선대학교 항공우주공학과UU0001180  ); 기자영   (조선대학교 항공우주공학과UU0001180  ); 이창호   (한국항공우주연구원 스마트무인기기술개발사업단CC0186835  );
  • 초록

    PW206C 터보 축 엔진을 위해 신경회로망을 이용한 지능형 성능 진단 프로그램이 제안되었다. 이 엔진은 항공우주연구원에서 개발 중에 있는 틸트 로터 타입 스마트 무인기의 추진시스템으로 선정되었다. 1개의 은닉층, 입력층, 출력층을 가지는 BPN(Back Propagation Network)이 신경회로망을 학습시키기 위해 이용되었다 입력층은 7개의 뉴런을 가지는데 SHP, MF, PT2, TT2, PT4, TT4 및 TT5와 같은 측정파라미터이며 출력층은 6개의 뉴런으로 구성되어 있으며 각각은 압축기, 압축기 터빈, 동력 터빈의 유량함수 및 효율이다. 신경망을 훈련하고 테스트하기 위한 데이터 베이스는 가스터빈 성능모사 프로그램을 이용하여 구성하였다. 훈련된 신경망을 PW206C 터보 축 엔진의 진단에 적용한 결과 제안된 진단 알고리즘이 압축기 오염과 압축기 터빈의 침식과 같은 단일 손상을 탐지하는데 유용함을 확인하였다.


    An intelligent performance diagnostic program using the Neural Network was proposed for PW206C turboshaft engine. It was selected as a power plant for the tilt rotor type Smart UAV(Unmanned Aerial Vehicle) which is being developed by KARI (Korea Aerospace Research Institute). For teeming the NN(Neural Network), a BPN(Back Propagation Network) with one hidden, one input and one output layer was used. The input layer has seven neurons: variations of measurement parameters such as SHP, MF, P2, T2, P4, T4 and T5, and the output layer uses 6 neurons: degradation ratios of flow capacities and efficiencies for compressor, compressor turbine and power turbine, respectively, Database for network teaming and test was constructed using a gas turbine performance simulation program. From application of the learned networks to diagnostics of the PW206C turboshaft engine, it was confirmed that the proposed diagnostics algorithm could detect well the single fault types such as compressor fouling and compressor turbine erosion.


  • 주제어

    스마트 무인기 .   성능모사 .   성능진단 .   신경회로망 .   역전파 네트워크.  

  • 참고문헌 (11)

    1. Vivian, B., Singh, R., "Application of Expert System Technology to Gas Path Analysis of a Single Shaft Turboprop Engine", 5th European Propulsion Forum, Pisa, Italy, April, 1995 
    2. DePold, H.R., and et al, "The Application of Expert System and Neural Networks to Gas Turbine Prognostics and Diagnostics", Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, Vol. 12, 1999 
    3. Esher, P.C., "An Object-Oriented Gas Path Analysis Computer Program for General Applications", Ph. D Thesis, 1995 
    4. Ji Zhou, "Intelligent Fault Diagnosis with Application to Gas Turbine Engines", Ph. D Thesis, 1998 
    5. 공창덕, 기자영, 신현기, "터보프롭 엔진(PT6A-62)의 정, 동적 성능모사에 관한 연구", 한국추진공학회지, 제4권, 제 2호, 2000, pp.61-70 
    6. Boucherma, M., "Turbo-Generator Fault- Detection and Diagnosis Based on Artificial Neural Networks", Ph. D Thesis, 1994 
    7. Urban, L.A., "Gas Path Analysis Applied to turbine Engine Condition Monitoring", J. of Aircraft, Vol. 10, No. 7, 1972, pp.400-406 
    8. Diakunchak, I.S., "Performance Deterioration in Industrial Gas Turbines", Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, Vol. 114, 1992, pp.161-167 
    9. "EECP((Estimated Engine Performance Program) Manual", Pratt-Whiteny 
    10. MacDonald, S., "A Dynamic Simulation of the GE-F404 Engine for the Purpose of Engine Health Monitoring", MSc Thesis, 1993 
    11. Gulati, A and et al, "Gas Turbine Engine and Sensor Multiple Operating Point Analysis Using Optimization Techniques", AIAA-2000- 3716, 2000 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (3)

    1. Yoo, Jin-Ho ; Lee, Dong-Ju 2007. "A Study on Improvement of Aiming ability using Disturbance Measurement in the Firing Vehicle" 한국추진공학회지 = Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers, 11(2): 62~70     
    2. Choi, Jae-Ho 2008. "Aerodynamic Design and Numerical Analysis on a Transonic Centrifugal Compressor" 한국추진공학회지 = Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers, 12(4): 56~62     
    3. Park, Iksoo ; Kim, Junghoe ; Min, Seongki 2017. "A Survey on the Health Management Technology for Aircraft Gas Turbine Engine" 한국추진공학회지 = Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers, 21(5): 108~120     

 저자의 다른 논문

  • 공창덕 (121)

    1. 1996 "축대칭 경계적분법에 의한 항공기 가스터빈 로터디스크 구조해석에 관한 연구" 大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. A. A 20 (8): 2524~2539    
    2. 1997 "소형 가스터빈엔진의 동적모사와 성능향상을 위한 LQR 제어" 한국추진공학회지 = Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers 1 (1): 24~32    
    3. 1997 "탄소/에폭시 복합재료 구조물의 기계적 결합에 대한 강도 및 파손모드 예측" 한국추진공학회지 = Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers 1 (1): 111~121    
    4. 1997 "복합재를 이용한 수평축 풍력터빈 회전 날개의 공력 및 구조설계에 관한 연구" 한국추진공학회지 = Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers 1 (2): 12~21    
    5. 1997 "분리축방식 터보축 엔진의 정상상태 모사 및 실험연구" 한국추진공학회지 = Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers 1 (2): 84~90    
    6. 1998 "CMF 기법을 이용한 소형 분리축 방식 터보축 엔진의 동적모사" 한국추진공학회지 = Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers 2 (1): 13~20    
    7. 1998 "중형항공기용 터보팬엔진의 정상상태 성능해석 및 동적모사에 관한 연구 (I)" 한국추진공학회지 = Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers 2 (2): 47~55    
    8. 1998 "좌굴 및 비선형성을 고려한 중형 수평축 풍력터빈용 샌드위치 복합재 회전날개의 설계 개선에 관한 연구" 한국추진공학회지 = Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers 2 (3): 1~9    
    9. 1998 "중형항공기용 터보팬 엔진의 성능최적화를 위한 LQR 제어기 설계 (II)" 한국추진공학회지 = Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers 2 (3): 99~106    
    10. 1998 "일방향 응고한 Ni기 초내열 공정복합재료의 열적 안정성에 관한 연구" 한국추진공학회지 = Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers 2 (1): 67~77    
  • 기자영 (16)

  • 이창호 (27)

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