A new tool for automation of mission analysis process for aero-engine turbine rotors

Asci, Ravza (2025). A new tool for automation of mission analysis process for aero-engine turbine rotors. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

The life of a turbine blade rotor is a critical parameter in the design and operation of a gas turbine engine. The component’s life depends on the mission it will perform, which refers to the environmental conditions it will be exposed to during the different phases of a flight, such as take-off, climbing, and cruise. Since these operating conditions will affect the turbine rotor’s life, they must be considered during the life evaluation. This procedure is called “mission analysis” and it requires a series of thermal, structural and lifing analysis in a sequence.

Besides being essential, mission analysis is a highly intensive process. Dozens of missions may need to be analyzed for just one turbine blade geometry. For each mission, a sequence of thermal, structural and lifing analyses must be performed and for each analysis, files must be named and stored manually, and the right files must be provided to the tools. Since a large amount of data is produced for each mission and each analysis, handling them manually and transferring data between analyses may lead loss of productivity as number of missions increases. Automation of the overall process and integration of different analyses offers an efficient solution to save time and avoid unnecessary repetitions.

This research aims to develop a new automation tool for the mission analysis process of turbine rotors as a part of an Industrial Research Chair (IRC , 2011-2028) at École de technologie supérieure (ÉTS). The automation tool is called AMAP (Automated Mission Analysis Process), and it targets minimizing manual work to be done by the engineers, streamline the process, provide a well-defined workflow and well-structured data management to the engineering teams. A time gain of 20% to 65% was obtained in the evaluation of the tool compared to manual procedures. Moreover, an average time reduction of approximately 30% is expected for a typical test case. This will enhance the quality and productivity of the turbine design process by shortening design time, reducing costs, and eventually leading to more dependable turbine designs.

Titre traduit

Un nouvel outil pour l’automatisation du processus d’analyse de mission pour les rotors de turbine de turbomoteur

Résumé traduit

La durée de vie d’un rotor d’aube de turbine est un paramètre crucial dans la conception et l’exploitation d’un turboréacteur. La durée de vie du composant dépend de la mission qu’il doit accomplir, ce qui fait référence aux conditions environnementales auxquelles il sera exposé durant les différentes phases d’un vol, telles que le décollage, la montée et la croisière. Puisque ces conditions d’exploitation affectent la durée de vie du rotor de turbine, elles doivent être prises en compte lors de l’évaluation de la durée de vie. Cette procédure est appelée « analyse de mission » et nécessite une série d’analyses thermiques, structurelles et de durée de vie, exécutées en séquence.

Bien qu’essentielle, l’analyse de mission est un processus particulièrement intensif. Des dizaines de missions peuvent devoir être analysées pour une seule géométrie de pale de turbine. Pour chaque mission, une séquence d’analyses thermiques, structurelles et de durée de vie doit être réalisée et, pour chaque analyse, les fichiers doivent être nommés et stockés manuellement, et les bons fichiers doivent être fournis aux outils. Étant donné qu’une grande quantité de données est produite pour chaque mission et chaque analyse, la gestion manuelle de ces données et leur transfert entre les analyses peuvent entraîner une perte de productivité à mesure que le nombre de missions augmente. L’automatisation de l’ensemble du processus et l’intégration des différentes analyses offrent une solution efficace pour gagner du temps et éviter des répétitions inutiles.

Cette recherche vise à développer un nouvel outil d’automatisation pour le processus d’analyse de mission des rotors de turbine, dans le cadre d’une Chaire de recherche industrielle (2011- 2028) chez l’École de technologie supérieure (ÉTS). L’outil d’automatisation est appelé AMAP (Automated Mission Analysis Process), et il a pour objectif de minimiser le travail manuel des ingénieurs, de rationaliser le processus, de fournir un flux de travail bien défini ainsi qu’une gestion des données structurée pour les équipes d’ingénierie. Un gain de temps de 20 % à 65 % a été observé lors de l’évaluation de l’outil comparé aux procédures manuelles. De plus, une réduction moyenne du temps d’environ 30 % est attendue pour un cas d’essai typique. Cela va améliorer la qualité et la productivité du processus de conception des turbines, en réduisant le temps de conception, les coûts, et en menant à des conceptions de turbines plus fiables.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Thesis presented to École de technologie supérieure in partial fulfillement for a master’s degree with thesis in mechanical engineering". Comprend des références bibliographiques (pages 93-97).
Mots-clés libres:	automatisation de processus, analyse de mission, rotor de turbine, turboréacteurs, évaluation de durée de vie en fatigue à faible nombre de cycles (LCF), calcul de durée de vie des moteurs aéronautiques
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Moustapha, Hany
Codirecteur:	Codirecteur Germain, Patrick
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt:	17 nov. 2025 14:58
Dernière modification:	17 nov. 2025 14:58
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/3733

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