МегаПредмет

ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение


Как определить диапазон голоса - ваш вокал


Игровые автоматы с быстрым выводом


Как цель узнает о ваших желаниях прежде, чем вы начнете действовать. Как компании прогнозируют привычки и манипулируют ими


Целительная привычка


Как самому избавиться от обидчивости


Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам


Тренинг уверенности в себе


Вкуснейший "Салат из свеклы с чесноком"


Натюрморт и его изобразительные возможности


Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д.


Как научиться брать на себя ответственность


Зачем нужны границы в отношениях с детьми?


Световозвращающие элементы на детской одежде


Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия


Как слышать голос Бога


Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ)


Глава 3. Завет мужчины с женщиной


Оси и плоскости тела человека


Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.


Отёска стен и прирубка косяков Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.


Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Контроль, диагностирование и прогнозирование технического состояния СУ





Лекция 6 Техническое обслуживание силовых установок

 

ОТКАЗЫ И НЕИСПРАВНОСТИ СУ

Опыт эксплуатации ЛА с газотурбинными двигателями показывает, что наиболее характерными отказами СУ являются отказы двигателей, отказы и неисправности топливной и масляной систем. Статистические данные по отказам авиационных двигателей свидетельствуют о том, что в основном они возникают по конструктивно-производственным причинам. Однако они появляются и по эксплуатационным причинам, таким, как попадание воды, грязи, птиц и других посторонних предметов при запуске и движении ЛА по рулежным дорожкам или ВПП, а также при заправке некондиционными жидкостями.

Среди отказов ГТД различают параметрические или постепенные, обусловленные выходом какого-либо параметра за установленный допуск, и внезапные, обусловленные разрушением отдельных деталей и узлов двигателей.

Поскольку основным параметром двигателя является тяга или создаваемая мощность, то об отказе двигателя экипаж узнает по уменьшению ускорения ЛА на взлете или стремлению к развороту и крену в сторону отказавшего двигателя.

Наиболее характерными являются отказы, приводящие к газодинамической неустойчивости двигателя, из-за:

- отказа или неисправности механизма управления компрессором,

- отказа системы автоматического регулирования подачи топлива в двигатель,

- разрушения лопаток компрессора и заклинивания вала двигателя и др.

Падение тяги или невыход двигателя на заданный режим, возможны, вследствие нарушения регулировки топливного насоса из-за:

- усадки пружин;

- или засорения каналов и жиклеров в агрегате;

- засорения топливных фильтров механическими примесями;

- обмерзания топливных фильтров при низких температурах из-за наличия воды в топливе.

Нарушение подачи топлива, может происходить, вследствие скопления воздуха в качающих узлах насосов или в застойных участках трубопроводов, нарушения герметичности линий командной автоматики топливного насоса-регулятора и т. д.

Заклинивание вала ротора двигателя может происходить вследствие характерных неисправностей системы смазки, таких как:

- недостаточного поступления масла к отдельным подшипникам;

- изменения зазоров между ротором и корпусом маслонасоса, которое приводит при неравномерном остывании к изменению режима работы;

- недостаточной фильтрации масла от механических примесей и неэффективного воздухоотделения, что нарушает циркуляцию масла, и т. д.

Разрушение лопаток компрессора и турбин, вызываются:

- пульсацией газовоздушного потока;

- неравномерностью полей давления и температур;

- повреждением лопаток посторонними частицами,

- конструктивными недостатками, обусловленными низкой виброустойчивостью, дефектами материала лопаток и т. д.

При эксплуатации силовых установок возможно появление различных неисправностей и отказов в масляной системе. Так, эксплуатация двигателей запрещается, если:

- давление масла на входе в двигатель не соответствует ТУ;

- перед запуском двигателя температура масла на входе в двигатель ниже допустимой минимальной (по ТУ для масел МС-8П и МК-8П не ниже –25°C);

- горит сигнальное табло «Стружка в масле»;

- физико-химические свойства масла не соответствуют нормам МТУ;



- перетекание масла из маслобака в двигатель во время стоянки самолета более 1 л в сутки;

- имеют место опасные течи горюче-смазочных материалов и др.

Масляные системы современных ЛА оборудуются диагностической аппаратурой, позволяющей контролировать давление, температуру, наличие стружки в масле, осуществлять пожарную сигнализацию. К средствам раннего диагностирования можно отнести магнитные пробки для улавливания ферромагнитных частиц и периодический спектральный анализ проб масел на содержание железа и других металлов.

В настоящее время оценка эксплуатационной надежности авиационных двигателей производится в основном по трем среднестатистическим показателям:

- наработке, приходящейся на один отказ двигателей в полете, ТОП;

- наработке приходящейся на один досрочный съем двигателя, TДСД;

- наработке, приходящейся на одну неисправность выявленную и устраненную при техническом обслуживании ТОУЭ.

На эксплуатационных предприятиях выполняется оперативный учет этих показателей и сравнение фактических значений (ТОП.Ф, ТДСД.Ф, ТОУЭ.Ф) с нормативными (ТОП.Н, ТДСДОУЭ.Н).

Для оперативного решения применяются частные относительные показатели

Топ*= Топ.ф/Т оп.н'

Тдсд *= Т дсд.ф/Тдсд.н

Т'оу э* = Tоуэ.ф/Т оу э.н ·

 

 

ХАРАКТЕРНЫЕ ОТКАЗЫ И НЕИСПРАВНОСТИ (Изменение технического состояния СУ)

В настоящее время в гражданской авиации эксплуатируется большое количество различных типов двигателей. В процессе эксплуатации каждого типа двигателя выявляются отказы и неисправности, связанные с разрушением различных конструктивных элементов из-за несовершенства их конструкции, технологии производства или ремонта и нарушения правил эксплуатации. Разнообразный характер отказов и неисправностей отдельных узлов и агрегатов при эксплуатации силовых установок в каждом конкретном случае требует индивидуального подхода к анализу их состояния.

Наиболее частыми причинами отказов и неисправностей, приводящим к досрочной замене двигателей и в ряде случаев к их выключению в полете, являются повреждения и разрушения лопаток компрессора, турбины, камер сгорания, опор двигателя, вращающихся механических частей, агрегатов системы регулирования и смазки двигателя. Повреждения компрессоров связаны зачастую с попаданием в них посторонних предметов и усталостными разрушениями лопаток. Наиболее частыми последствиями попадания посторонних предметов являются забоины и вмятины на лопатках компрессора, которые создают очаги концентрации напряжений и могут привести к усталостному разрушению.

рис 12. Эрозионно-коррозионные

повреждения лопаток турбины двигателя АИ-24

 

 

Причиной усталостного разрушения лопаток компрессора является совместное действие статических и вибрационных нагрузок, которые под влиянием концентрации напряжений, вызываемых различными технологическими и эксплуатационными факторами и воздействием окружающей агрессивной среды, вызывают в итоге усталостные разрушения. При эксплуатации двигателей большого ресурса наблюдаются случаи износа лопаток компрессора и уплотнений, отложения пыли, грязи и солей на лопатках компрессора, что приводит к снижению коэффициента полезного действия двигателя и уменьшению запаса устойчивости по помпажу. Усталостные трещины чаще всего зарождаются в замковой части лопаток, на выходных и входных кромках.

Для предупреждения отказов двигателей по причине разрушения компрессоров необходимо контролировать техническое состояние лопаток компрессоров при их обслуживании. Конструкция двигателей должна обеспечивать возможность осмотра всех ступеней лопаток компрессора.

Наиболее частыми дефектами турбин газотурбинных двигателей являются оплавления, трещины, коробление и эрозионно-коррозионные повреждения лопаток сопловых аппаратов, дисков турбин и рабочих лопаток (рис. 12). Такого рода повреждениям в первую очередь подвержены рабочие и сопловые лопатки первых ступеней турбин, изменение состояния которых в значительной мере влияет на экономичность двигателей, а интенсивный эрозионно-коррозионный износ существенно снижает прочность и в ряде случаев является причиной обрыва.

Основной причиной интенсивного эрозионно-коррозионного повреждения лопаток является попадание в двигатель солей щелочных металлов вместе с продуктами пыли, влаги и продуктами сгорания, которые в условиях высоких температур, разрушают защитную окисную пленку и способствуют адсорбции серы на поверхности «металл – окисел». Вследствие этого, при длительной эксплуатации двигателей, происходит интенсивное сульфидирование металла, приводящее к его разрушению.

Причинами коробления и оплавления лопаток сопловых аппаратов и рабочих лопаток турбины является превышение температур выше допустимых значений при запуске двигателя или неисправности топливорегулирующей аппаратуры, приводящие к завышению расхода топлива.

 

рис Трещина и обрыв заклепок камеры сгорания

 

Внедрение систем защиты двигателей от превышения температур в виде предельных регуляторов температуры газов (систем ПРТ, OTT) на газотурбинных двигателях второго поколения значительно уменьшает вероятность появления указанных дефектов.

Одним из наиболее частых дефектов турбин является усталостное разрушение рабочих лопаток. Усталостные трещины чаще всего зарождаются в замковой части лопаток, на выходных и входных кромках. Рабочие лопатки турбины эксплуатируются в сложных условиях и подвергаются воздействию сложного спектра динамических и статических нагрузок. В связи с большим количеством запусков и выключений двигателей, а также многократными изменениями режимов их работы лопатки турбины подвергаются многократным циклическим изменениям теплового и напряженного состояний.

На переходных режимах передние и задние кромки лопаток подвергаются более резким изменениям температуры, чем средняя часть, в результате чего в лопатке возникают значительные термические напряжения.

При накоплении циклов нагревания и охлаждения в лопатке могут появляться трещины вследствие термической усталости, появляющиеся при различной наработке двигателей. При этом главным фактором будет не общее время наработки лопатки, а число повторных циклов изменений температуры.

Своевременное выявление усталостных трещин лопаток турбин при техническом обслуживании значительно повышает надежность их эксплуатации в полете и предупреждает вторичные разрушения в двигателе при обрыве лопаток турбины.

Камеры сгорания также являются уязвимым конструктивным элементом ГТД. Основными неисправностями камер сгорания являются трещины, коробления и местные оплавления или прогары (рис.). Возникновению трещин способствуют неравномерные нагревы камер сгорания на переходных режимах, неисправности топливных форсунок, приводящие к искажению формы факела пламени. Искажение формы факела пламени может приводить к местным перегревам и даже к прогару стенок камер сгорания. Температурный режим камер сгорания в значительной мере зависит от режимов работы двигателя. Длительная эксплуатация двигателей на повышенных режимах приводит к повышению температуры стенок камер сгорания и степени неравномерности их нагрева. В связи с этим для повышения надежности двигателей необходимо соблюдать установленные ограничения непрерывной работы двигателей на повышенных режимах

 

Контроль, диагностирование и прогнозирование технического состояния СУ

Успешность контроля технического состояния СУ конкретных типов ЛА, определяется их контролепригодностью, а также качеством организации работ по контролю на авиационном предприятии.

Отказы СУ по степени их влияния на безопасность полета можно объединить в четыре группы.

К первой следует отнести отказы, приводящие к возникновению особых ситуаций в полете, которые обусловливают специальные действия экипажа по парированию возможных последствий.

Вторая группа отказов при их возникновении в полете не требует специальных действий от экипажа, поскольку не вызывает особой ситуации выше, чем усложнение условий полета. Оперативная выдача информации в этом случае не предусматривается. Однако с такой категорией отказов продолжение полета из промежуточного аэропорта не допускается и они должны устраняться при подготовке к очередному полету.

Третья группа отказов явного проявления не имеет и выявляется только в процессе диагностирования на базовом предприятии. Они подлежат устранению при ТО. Вылет с такими отказами не разрешается.

К четвертой группе отказов относятся такие, которые допускают выполнение полетов, поскольку создают вероятность особой ситуации существенно менее нормируемой. Они подлежат устранению при очередной форме ТО.

Контроль технического состояния СУ осуществляется бортовыми, наземно-бортовыми и наземными устройствами.

Бортовыми средствами контроля в настоящее время оснащаются все ЛА. Эти средства постоянно совершенствуются.

Так, например, в силовой установке самолета Ил-86 контролируются следующие системы:

- масляная,

- автоматического регулирования подачей топлива,

- запуска,

- измерения и регистрации параметров,

- газовоздушного тракта двигателей.

Кроме того, оцениваются вибросостояние двигателя, состояние узлов крепления, эквивалент и циклическая наработка, которая характеризует выработку ресурса, тяга на взлетном режиме. Контроль технического состояния двигателей производится на режимах запуска, земного малого газа, взлета, набора высоты, крейсерском режиме, при реверсировании тяги, при перекладке PHA, при выдаче сигнала «номинал» от телеметрической системы управления двигателем.

В настоящее время, в большинстве случаев, обработка всех измеренных в полете параметров осуществляется в наземных условиях вручную или автоматически. Для полноты оценки технического состояния двигателей, информация дополняется сведениями, поступающими из лабораторий АТБ, которые используют все доступные им наземные средства. Обработка и анализ измеренных параметров позволяют оценивать техническое состояние СУ и, в частности, двигателей и наметить необходимые работы по подготовке их к очередному полету.

Для обработки полученной информации, как правило, используются ЭВМ, хотя имеются отдельные этапы ручной обработки.

Ручная обработка включает:

- анализ и отбраковку резко выпадающих случайных значений параметров, обусловленных явным сбоем в записи информации;

- вычисление средних значений по выборкам;

- определение начала неслучайного изменения параметров, свидетельствующего о начале развития неисправности.

После контроля переходят к диагностированию технического состояния СУ и прогнозу изменения параметров. Контроль, диагностирование и прогноз тесно связаны между собой.

Один из методов прогнозирования технического состояния двигателей, разработанный специалистами РКИИГА, основывается на экстраполяции на предстоящий период эксплуатации текущего характера изменения параметров за последние 20 полетов. Экстраполяция осуществляется с помощью специальных полиномов первого и второго порядка. Опыт показывает, что в большинстве случаев ввиду незначительного изменения параметров для прогноза достаточно использовать полиномы первого порядка.

Информация о выполненном полете сохраняется до начала следующей обработки полетной информации по данному двигателю. Карты оценки технического состояния двигателей, находящихся в эксплуатации, сохраняются в лаборатории диагностирования не менее чем за 20 последних полетов.

Подобная методика используется, в частности, для диагностирования состояния двигателей по изменению температуры газов за турбиной. Диагностирование по изменению температуры газов за турбиной осуществляется по эталонной модели tт. пр = f (nндпр) и базовыми моделям вида Tбт. пр = f (S6). Для построения модели используются формулярные данные, а базовая модель строится по данным наземных опробований СУ при периодических формах ТО.

Высокую ценность имеет также метод диагностирования двигателя по изменению расхода топлива. Однако здесь следует учитывать возможность ошибочных оценок из-за неисправностей датчиков топливомера и датчика-плотномера.

Диагностирование по накоплению продуктов изнашивания в масле основано на оценке общего числа и интенсивности поступлений в масло продуктов износа трущихся двигательных поверхностей. Для анализа продуктов изнашивания деталей, омываемых маслом, используются различные методы: контроль фильтров на наличие стружки в масле, контроль при помощи магнитных пробок, метод спектрального анализа масла Этот метод характеризуется высокой чувствительностью и точностью. С его помощью можно выявить до 95 % зарождающихся неисправностей деталей, омываемых маслом, за 40...50 ч до возникновения отказного состояния. Квантомер МФС-5, применяемый при диагностировании двигателей этим методом, способен определить содержание в масле следующих элементов: железа, меди, серебра, алюминия, свинца, кремния, магния, хрома, никеля, олова. Метод основан на сжигании небольшой порции масла в электрической дуге, а сам анализ заключается в установлении концентрации продуктов изнашивания в масле. Эту величину сравнивают с допустимой, а самое главное — определяют интенсивность ее повышения от полета к полету, которая и характеризует процесс изнашивания, т.е. развитие неисправности.

По характеру содержащихся в масле примесей определяют предполагаемое место развития неисправности и возможного отказа. Наряду с установкой МФС-5 используется более компактная установка «Барс-3», представляющая собой рентгеновский бездифракционный анализатор. Эта установка позволяет выполнять экспресс-анализ до 16 разновидностей элементов. На авиапредприятиях используются главным образом железо, медь, хром, никель. Принцип действия установки «Барс-3» основан на возбуждении и регистрации характеристического излучения химических элементов, входящих в состав анализируемого вещества. Интенсивность рентгеновского излучения образца находится в определенной зависимости от концентрации этих элементов в исследуемом образце. В том случае, когда двигатель находится на особом контроле по повышенной концентрации какого-либо металла в масле, ЛА выпускается в полет лишь на короткие рейсы с отбором проб масла после каждого полета.

Диагностирование по вибрационным параметрам или виброакустическое диагностирование базируется на использовании информации, содержащейся в колебательных процессах, сопровождающих функционирование ГТД, и относится к динамическим методам диагностирования. Основные направления виброакустического диагностирования связаны с измерением: акустического шума, излучаемого двигателем; пульсации скорости и давления потока в проточной части ГТД; вибрации корпуса двигателя; колебаний рабочих лопаток и других ответственных элементов ротора турбины; акустической эмиссии деталей ГТД. Съем гидроакустической информации осуществляется с помощью измерительных преобразователей — измерительных микрофонов и вибропреобразователей (ВП). В качестве основных типов микрофонов применяются конденсаторные, а вибропреобразователей — индукци­онные и пьезоэлектрические. Пьезоэлектрические ВП имеют сущест­венно более широкий частотный диапазон (от долей герц до 20... 50 кГц), малые габаритные размеры, массу и большую надежность. Перспективные методы вибродиагностики связаны с анализом струк­туры вибросигналов и обычно называются методами спектрального анализа вибрации. Основные виды спектрального анализа (полосовой, частотный, синхронный и специальные виды) основаны на изучении тонкой структуры спектра. Этим методом контролируется уровень роторной вибрации и, следовательно, состояние роторов. В турбовентиляторных двигателях возможно измерение в двух частотных диапазонах, так как диапазон изменения частот вращения ротора вентилятора и роторов среднего и высокого давления не перекрывается (в Д-36 —30...100 Гц и 115...270 Гц).

Примерами устройств, реализующих спектральный анализ виб­рации, являются малогабаритные приборы УМ-ЗХ (Швейцария) и ВВМ-337 (СССР). Приборы обеспечивают: измерение уровня вибрации в полосе роторных частот (т. е. так же, как и бортовая виброизмерительная аппаратура); частотный анализ в заданном интервале частот; синхронный анализ в рабочем диапазоне режимов (при этом в качестве опорной частоты используется сигнал от штатного или специального датчика частоты вращения, установленного на двигателе); регистрацию результатов анализа с помощью встроенного самописца.

Для контроля рабочих лопаток ГТД могут быть применены методы, основанные на бесконтактном съеме информации. К ним относятся дискретно-фазовый и стробоголографический методы. Первый позво­ляет определить параметры колебаний лопатки с помощью одного (или нескольких) импульсных датчиков, установленных на корпусе ГТД. Он может быть использован для подбора лопаток на рабочем колесе и контроля автоколебаний. Второй использует различные лазерные устройства. Получаемые интерферрограммы позволяют, например, выявить трещины лопаток и другие дефекты.

Таким образом, системы автоматизированного контроля значительно повышают оперативность проверки работоспособности систем ЛА и двигателей и безопасность полетов при появлении отказов AT. На современных ЛА регистрируется более 100 параметров работы двигателя.

 





©2015 www.megapredmet.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.