Защита гтд от попадания посторонних предметов доклад

Обновлено: 01.06.2024

Изобретение относится к авиадвигателестроению, конкретно к способам предотвращения попадания посторонних частиц в воздухозаборник ГТД при его работе на режиме взлета и посадки летательного аппарата.

Известен способ защиты воздухозаборника от попадания посторонних частиц (см. патент США N 3766719 C1, 55-306, 1973, McАnally J.N. Particle and moisture sepаrator for engine inlet), в котором защита ГТД организуется за счет специального профилирования входного канала воздухозаборника, в результате чего осуществляется способ инерционной сепарации посторонних частиц из поступающего в ГТД воздуха.

Ближайшим по технической сущности и принятым за прототип является способ защиты воздухозаборника от попадания посторонних частиц (см. патент Англии N 1179992, заявл. 25.05.68, опубл. 4.02.70, F 02 C 7/05. Аэродинамическое экранирующее устройство для подъемных двигателей) в котором организуется способ защиты воздухозаборника от попадания горячих газов и посторонних частиц путем подачи воздуха высокого давления поперек потока восходящих газов из системы одиночных радиальных круглых сопел, расположенных на специальном коллекторе, связанном с помощью трубы с компрессором.

Недостатком прототипа является большой отбор воздуха высокого давления от ГТД на нужды защиты, из-за установки большого количества одиночных радиальных круглых сопел, расположенных на специальном коллекторе. Предлагаемый способ направлен на устранение указанных недостатков и позволяет уменьшить отбор воздуха высокого давления на защиту воздухозаборника ГТД.

Предлагаемый способ защиты воздухозаборника заключается в выдуве воздуха высокого давления перед воздухозаборником. Новым является то, что формируют сплошную коническую струю по оси двигателя, в направлении от воздухозаборника.

Сущность способа заключается в следующем. Засасываемый в воздухозаборник воздух подхватывает поднятые с земли отработавшими газами частицы и направляет их в газовоздушный тракт двигателя. Искривление воздушного потока, происходящее на входе в воздухозаборник, создает центробежные силы, направленные в сторону выдуваемой конической струи. Под воздействием этих сил частицы отбрасываются на поверхность выдуваемой конической струи и транспортируются, за счет получаемого импульса от выдуваемой конической струи, далеко от зоны всасывания воздухозаборника двигателя.

На фиг. 1 представлена схема воздухозаборника ГТД и устройства, реализующего его защиту от попадания посторонних частиц.

На фиг. 2 представлена схема воздушной форсунки в разрезе.

Устройство содержит: корпус воздухозаборника 1, кок 2, по оси кока 2 расположен шток 3, на конце которого установлена форсунка 4 с радиальными отверстиями расположенными под углом к оси двигателя (см. фиг. 2), через систему трубпороводов связанная с компрессором высокого давления (на фиг. не показано).

В нерабочем положении шток 3 с форсункой 4 находятся во вдвинутом положении внутри кока 2 двигателя так, что лобовая поверхность форсунки 4 образует лобовую поверхность кока 2.

Работает устройство следующим образом. При запуске ГТД включается система защиты воздухозаборника, шток 3 с установленной на нем форсункой 4 выдвигается из кока 2.

Воздух высокого давления по системе трубопроводов и шток 3 поступает в форсунку 4 и выдувается в виде сплошной конической струи. В то же время засасываемый в воздухозаборник воздух подхватывает поднятые с земли отработавшими газами частицы и направляет их в газовоздушный тракт двигателя. Искривление воздушного потока, происходящее на входе в воздухозаборник, создает центробежные силы, направленные в сторону выдуваемой конической струи. Под воздействием этих сил частицы отбрасываются на ее поверхность и транспортируются, за счет получаемого импульса от выдуваемой конической струи, далеко от зоны всасывания воздухозаборника двигателя.

Таким образом, у вершины конуса идет непрерывный процесс сепарации твердых частиц из всасываемого воздуха и транспортирования их вдаль от зоны всасывания. При подъеме на определенную высоту, а также при работе двигателя в среде, где твердые частицы отсутствуют, подача струи прекращается.

Иллюстрации к изобретению RU 2 156 369 C1

Реферат патента 2000 года СПОСОБ ЗАЩИТЫ ВОЗДУХОЗАБОРНИКА ГТД ОТ ПОПАДАНИЯ ПОСТОРОННИХ ЧАСТИЦ

Способ предотвращения попадания посторонних частиц в воздухозаборник газотурбинного двигателя при его работе на режиме взлета и посадки летательного аппарата заключается в выдуве воздуха высокого давления перед воздухозаборником и формировании его в сплошную коническую струю по оси двигателя, в направлении от воздухозаборника. Изобретение позволяет уменьшить отбор воздуха высокого давления от компрессора высокого давления на защиту воздухозаборника. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 156 369 C1

Способ защиты воздухозаборника от попадания посторонних частиц, включающий выдув струи воздуха высокого давления перед воздухозаборником, отличающийся тем, что формируют сплошную коническую струю по оси двигателя, в направлении от воздухозаборника.

Авторы: А.А. Комов, Г.Г. Белоусов
Источник: Научный вестник московского государственного технического университета гражданской авиации №134, 2008 г.

Аннотация

Представлена методология оценки повреждаемости ПЧ АД посторонними предметами и приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований по данной проблеме.

Вихревое течение, возникающее между воздухозаборником и поверхностью аэродрома, является одной из причин, приводящих к забросу посторонних предметов (ПП) с поверхности аэродрома на вход в двигатель. Твердые посторонние предметы, заброшенные вихрем, могут повредить детали газовоздушного тракта двигателя.

Для успешного и эффективного решения проблемы защиты газотурбинного двигателя от повреждения посторонними предметами необходимо исходить из комплексного подхода к ее решению. Это предусматривает наличие данных, таких как:

параметры посторонних предметов, способных попасть в двигатель и нанести ему недопустимые повреждения;
причины и пути попадания посторонних предметов в двигатель;
степень повреждаемости лопаток компрессора ГТД;
закономерности и особенности движения ПП вне и в проточной части силовой установки двигателя.

Важно отметить, что наибольшего эффекта можно ожидать при использовании данного подхода на стадии эскизного проектирования ГТД и воздушного судна (ВС) и при создании комплекса защитных мероприятий.

Исследования показали [1], что после подготовки аэродромов к полетам с помощью средств наземного обслуживания на ВПП остаются ПП в количестве от 25 до 435 штук общей массой от 78 до 946г.

Из всех обнаруженных ПП - 69% являются "опасными" с точки зрения повреждения лопаток ГТД. Это те частицы, минимальная масса которых превышает 0,2 г для гранита и металлических предметов и более 2 г для бетонных крошек, битума и прочих ПП.

Из всех обнаруженных при осмотре аэродромов ПП, "опасные" частицы по каждому типу составляют следующие величины:

камни – 98 %
бетонная крошка – 63 %
битум – 53 %
прочие ПП – 56 %

Математические ожидания относительной массы по типам ПП для исследованных аэродромов распределяются следующим образом:

камни – 40 %
битум – 34 %
бетон – 20 %
прочие ПП – 6 %

Посторонние предметы с поверхности ВПП попадают в авиадвигатели по различным причинам, основными из которых являются:

заброс колесами шасси при рулении, пробеге и разбеге самолета;
заброс реверсивными струями;
заброс вихревыми течениями при работе двигателей.

Рассмотрим подробнее заброс посторонних предметов вихревыми течениями и определим параметры посторонних предметов, забрасываемых на вход в двигатель ПС-90А в компоновке самолета Ил-96-300.

В настоящее время существует несколько программ расчета параметров воздушного потока, втекающего в двигатель.

Для определения параметров движения посторонних предметов в поле скоростей воздушного потока в районе входа в воздухозаборник была использована программа расчета, основанная на методе дискретных вихрей [2].

Программа расчета предназначена для проведения параметрических исследований течения воздушного потока вблизи воздухозаборника и процесса засасывания посторонних предметов в проточную часть двухконтурного двигателя в зависимости от различных конструктивнокомпоновочных факторов и внешних условий. Задача расчета течения воздушного потока вблизи воздухозаборника решается методом дискретных вихрей. Движение воздушной массы, обусловленное работой двигателя, имитируется системой пространственных стоков с суммарной производительностью Gв (кг/с), зависящей от режима работы двигателя. При решении расчетной задачи основная система координат связана с мотогондолой, при этом ось Х направлена вдоль оси симметрии ГТД по потоку, ось У - вверх, ось Z - влево при взгляде по потоку (левая система координат).

Программа позволяет учесть влияние следующих факторов:

высота расположения двигателя над поверхностью аэродрома (расстояние между осью Х и поверхностью аэродрома);
форма мотогондолы;
наличие и форма кока двигателя и разделительного контура;
скорость руления самолета;
скорость ветра;
направление ветра.

На рисунке 1 приведена расчетная схема воздухозаборника и двигателя ПС-90А до входа во внутренний контур.

Рисунок 1 — Схемы воздухозаборника и компрессора двигателя ПС-90А до входа во внутренний контур

На рисунке 2 приведена эпюра горизонтальных скоростей воздушного потока в приземном слое, откуда видно, что точка торможения расположена на поверхности аэродрома на некотором расстоянии перед воздухозаборником двигателя. Из рисунка 2 видно, что эпюра горизонтальных скоростей имеет два максимума:

один перед воздухозаборником;
второй под воздухозаборником.

Максимальное значение горизонтальной скорости воздушного потока в приземном слое при работе внутреннего двигателя ПС-90А на взлетном режиме равно V_{г max} = 9.637 м/с.

Из результатов расчетов видно, что значение горизонтальной скорости воздушного потока в приземном слое V_{г max} значительно превосходит граничное значение для возможности зарождения и существование вихря на самолете Ил-96-300, равное V_{г max} = 1.5 м/с.

Рисунок 2 – Эпюра скоростей воздушного потока в приземном слое при работе двигателя ПС-90А на максимальном режиме работы

На рисунке 3 представлено поле скоростей воздушного потока вблизи воздухозаборника двигателя ПС-90А, из которого видно, что вблизи поверхности аэродрома присутствуют только горизонтальные составляющие воздушного потока, которые направлены с двух сторон к точке торможения.

Рисунок 3 – Поле скоростей воздушного потока у воздухозаборника двигателя ПС-90А

На наличие точки торможения на поверхности земли указывает характер эпюры горизонтальной составляющей приземного слоя воздуха, при котором изменение вектора движения горизонтальной составляющей происходит через нулевое значение. В точке торможения воздушный поток двух направлений встречается и разворачивается вверх, в сторону воздухозаборника. Из рисунка видно, что точка торможения находится на поверхности аэродрома несколько впереди входных кромок воздухозаборника.

В реальных условиях работы двигателя существование вихря возможно в некоторой зоне под воздухозаборником, называемой зоной существования вихря, и при определенной длительности его существования. Чем ближе к эпицентру зоны существования вихря, тем более вероятно появление вихря. Ввиду малой длительности существования вихря (вихри с длительностью существования = 0,5. 1,5 секунды составляют 80% всех вихревых шнуров [3]), в первом приближении, можно считать, что подброс посторонних предметов вихревым течением происходит именно из эпицентра зоны существования вихря. Моделирование самого вихревого шнура до настоящего времени является достаточно сложной задачей, поэтому процесс взаимодействия вихревого шнура и посторонних предметов, и дальнейший расчет заброса посторонних предметов на вход в воздухозаборник двигателя представлялся следующим образом. Подброс посторонних предметов происходит из эпицентра зоны существования вихря, и дальнейшее движение посторонних предметов происходит в воздушном потоке, индуцируемой силовой установкой.

Место замыкания вихря на опорную поверхность, то есть место воздействия вихря на посторонние предметы, находящиеся на опорной поверхности, определяется программой расчета. Начальные параметры подброса посторонних предметов вихревым течением такие, как высота подброса, определялись из работы [3], в которой была экспериментально определена высота подброса вихревым шнуром частиц гравия в зависимости от режима работы двигателя ПК-86 на самолете Ил-86.

Посторонние предметы подбрасываются вихрем в самых различных направлениях. Поэтому в расчетных исследованиях защищенности двигателей углы начального движения посторонних предметов относительно поверхности аэродрома задавались в достаточно широком спектре - от α =1 до α =180°

В расчетах задавались следующие параметры посторонних предметов и параметры начального их движения:

диаметр посторонних предметов — 0,020м;
коэффициент несферичности постороннего предмета – 1,5. Коэффициент несферичности постороннего предмета равен отношению площади поверхности постороннего предмета к площади поверхности равновеликого по объему шара, диаметр которого принимается за характерный размер постороннего предмета [1]. Коэффициент несферичности для шара равен 1 и для тетраэдра – 1,5;
плотность постороннего предмета — 2500 кг/м 3 ;
начальная высота подброса постороннего предмета — H_подбр;
начальный угол выброса постороннего предмета — 1°;
шаг угла выброса постороннего предмета — 1°;
диапазон углов выброса посторонних предметов — 1° – 180°.

Результаты расчетов траекторий движения посторонних предметов, подброшенных вихревым течением и попавших в поле воздушного потока, втекающего в двигатель, представлено на рисунке 4. Для графической наглядности результатов расчетов количество посторонних предметов, подброшенных вихревым течением, было ограничено и составляло 15 штук.

Из рисунка 4 видно, что не все посторонние предметы, подброшенные вихрем, попадают в воздухозаборник. Некоторые посторонние предметы после их подброса в воздушный поток, втекающий в двигатель, в воздухозаборник не попадают и падают обратно на поверхность аэродрома. Другие же посторонние предметы захватываются воздушным потоком и попадают в воздухозаборник. Практически все посторонние предметы, захваченные воздушным потоком, пролетают входное сечение воздухозаборника в некотором пучке, центр которого находится несколько ниже оси воздухозаборника. Степень концентрации посторонних предметов в пучке повышается при уменьшении диаметра посторонних предметов.

Рисунок 4 — Траектория движения посторонних предметов, подброшенных вихревым течением

При соударении с коком происходит изменение траекторий движения посторонних предметов. Основная часть посторонних предметов попадает во внешний контур двигателя, и лишь некоторая часть посторонних предметов может попасть во внутренний контур двигателя.

Рисунок 5 —Траектории посторонних предметов, забрасываемых вихревым течением в двигатель ПС-90А на взлётном режиме

Расчеты показывают, что при работе двигателя на взлетном режиме скорость движения посторонних предметов внутри канала воздухозаборника составляет величину порядка 20. 65 м/с. Окружная скорость периферийной части рабочих лопаток вентилятора на взлетном режиме двигателя равна величине порядка 400 м/с.

Из треугольника скоростей можно определить углы соударения посторонних предметов с лопатками вентилятора и вероятные зоны их повреждения (рис. 7). Угол соударения посторонних предметов с плоскостью вращения рабочих лопаток вентилятора на взлетном режиме двигателя составляет величину порядка 3. 9. Протяженность зоны повреждения по длине хорды лопаток составляет 5. 15%.

Рисунок 7 – Расчет зоны вероятного повреждения вентилятора посторонними предметами, забрасываемыми в двигатель ПС-90А вихревым течением

Угол соударения посторонних предметов с плоскостью рабочих лопаток вентилятора составляет величину порядка 2,5. 5°. Протяженность зоны повреждения по длине хорды лопаток составляет 4. 9%.

Таким образом, посторонние предметы, забрасываемые в двигатель ПС-90А вихревым тече- нием, могут вызывать повреждения рабочих лопаток вентилятора в районе входной кромки и корытца лопаток, длина зоны повреждения может достигать до 15 % хорды лопаток. Наибольшие повреждения лопатки вентилятора (по величине повреждения и размерам зоны повреждения) могут получать от посторонних предметов, забрасываемых вихревым течением при работе двигателя на взлетном режиме.

Ниже приведен анализ статистических данных о повреждаемости лопаток вентилятора и КВД двигателей ПС-90А в условиях эксплуатации. Так, в Шереметьево за период с 1993 по 2001 гг. было снято с эксплуатации по различным причинам 223 двигателя. Из них ДСД по компрессору составил ~ 24%. Наиболее уязвимыми к повреждаемости являются лопатки вентилятора. При этом больше других повреждается второй двигатель (рис. 8). Рис. 9 характеризует повреждаемость рабочих лопаток по ступеням компрессора двигателя ПС-90А.

Рисунок 8 — Распределение повреждаемости двигателей ПС-90А по номеру силовой установки на самолетах Ил-96-300. На самолетах Ту–204 также чаще повреждается второй двигатель

Видно, что наибольшее количество повреждений приходится на вентилятор, далее следуют лопатки первой ступени КВД. Вероятность повреждения последующих лопаток КВД существенно ниже. При этом наиболее характерны для 1 ступени КВД отгибы уголков пера (до 50 мм по кромке от торца), вмятины. Для 2–13 ступеней – забоины, вмятины, мелкие отгибы уголков пера (до 3–5 мм). Как правило, повреждения наблюдаются в верхней трети пера лопаток на входных кромках. На выходных кромках повреждения сравнительно редки.

Рисунок 9 — Распределение повреждаемости рабочих лопаток по ступеням компрессора двигателя ПС–90А

Повреждаемость двигателя по времени года характеризует рисунком 10.

Рисунок 10 — Повреждаемость двигателя ПС-90А самолета Ил-96-300 в зависимости от времени года

Распределение повреждений по длине лопаток вентилятора и лопаток КВД 1 ступени даны на рис. 11, 12. Также зависимости характерны для лопаток всех типов и не выпадают из общих закономерностей.

Рисунок 11 — Распределение повреждений по длине лопатки вентилятора двигателя ПС–90А

Рисунок 12 — Распределение повреждений по длине лопатки 1 ступени КВД двигателя ПС–90А

Список использованной литературы

В связи с постоянным расширением областей применения авиационной техники постоянно увеличивается географический ареал ее применения. Почти всегда в новых местах базирования качество аэродромов и агрессивные факторы окружающей среды (пыль, влажность, повышенное содержание соли) негативно сказываются на состоянии рабочих органов авиационных двигателей и движителей, особенно ГТД, что связанно с особенностью их рабочего цикла. Требования безопасности и экономической целесообразности требуют проведения различных организационных, конструктивных и технологических мероприятий по минимизации негативных воздействий среды эксплуатации на авиационную технику.

Атмосферный воздух, засасываемый в ГТУ, не является абсолютно чистым. В нем всегда содержатся твердые или жидкие аэрозоли, влага в виде паров или тумана. Источниками их являются почвенная пыль, вулканическая пыль и газы, речная, морская и атмосферная влага, пыльца и семена растений.

Концентрация и фракционный состав частиц естественной пыли в атмосфере зависят от характера почвы и скорости ветра. Мелкодисперсная пыль распределяется в приземном слое воздуха равномерно; количество крупных частиц, составляющих основную массу пыли в периоды пыльных бурь на уровне земли, резко возрастает.

Образующиеся в проточной части компрессоров отложения, в которые переходят загрязняющие воздух вещества, содержат много (27–85 %) органических соединений, в том числе до 30 %- экстрагируемых эфиром (масел). В органической части отложений кроме углерода (16–28 %.) были обнаруживаются азот и кислород (20–43 %), водород (3 %.) и сера (до 8 %).

Работа газотурбинного двигателя характеризуется большими расходами рабочего тела,– воздуха, который одновременно является и окружающей средой. Именно поэтому к его качеству предъявляются очень серьезные требования. Наиболее вредными с точки зрения режима работы и повреждаемости ГТД являются следующие факторы окружающей среды:

- запыленность атмосферы — приводит к абразивному износу лопаток и минеральным отложениям на них;

- работа в условиях повышенной влажности и водности атмосферного воздуха — меняется режим работы двигателя, возникает опасность останова двигателя из-за залива камеры сгорания;

- работа в условиях морской среды — наблюдаются отложения солей на лопатках компрессора и турбины, что может привести к пережогу ТВД, сильно усиливается коррозия элементов газотурбинного двигателя; Запыленность изменяет пропускную способность газовоздушного тракта ГТД и повышает гидравлические потери в нем. На рисунке 1 приведены результаты моделирования потерь полного давления в тракте ГТД и ухудшения показателей силовой установки с ростом гидравлических потерь. Рост температуры газов перед турбиной (рис.2), для сохранения мощности (тяги) при увеличении потерь в тракте неминуемо ведет к снижению ресурса и в невосполнимой потере мощности при достижении ограничения по температуре газов за основной камерой сгорания.

- неравномерность теплового поля перед входным устройством — приводит к снижению мощности двигателя, повышается возможность перегрева двигателя.

Процесс эрозии лопаток зависит отряда факторов: размера частичек пыли, материала лопатки и угла попадания частиц. При высокой запыленности (например, в вертолетных ГТД) наблюдается равномерный износ лопаток первых ступеней и усиленный износ периферийных участков лопаток последних ступеней. При умеренном среднем пылесодержании воздуха износ лопаток носит локальный характер и зависит от особенностей течения, которые вызывают местное увеличение концентрации частиц и их скорости относительно лопаток.

Рис. 1. Зависимость расхода топлива в камере сгорания от гидравлических потерь в выходном тракте

Рис. 2. Зависимость температуры газа за камерой сгорания от гидравлических потерь в выходном тракте

Износ лопаток компрессора приводит к изменению аэродинамического профиля и увеличению шероховатости поверхности лопатки. В результате уменьшаются η_к, π_к, G_Bпр и запасы ГДУ отдельных ступеней и компрессора в целом.

Полученное снижение η_к в работе объясняется в основном потерями, обусловленными износом, связанным с затуплением входных кромок, и, в меньшей мере, изменением остальной части профиля, а также увеличением шероховатости поверхности. Особую опасность представляет то, что места абразивного изнашивания лопаток являются сильными концентрами напряжения, что может существенно понизить запасы прочности лопаток. В первую очередь это относится к титановым сплавам.

Отложения образует сравнительно небольшая по массе часть пыли, содержащейся в воздухе. Способность пыли образовывать отложения зависит от ее химического состава и физических свойств. Мелкая (

[1] Работа выполнена при финансовой поддержки Минобрнауки РФ (04.10.2012 № 14.B37.21.1827).

Основные термины (генерируются автоматически): газотурбинный двигатель, окружающая среда, авиационная техника, атмосферный воздух, воздух, выходной тракт, износ, инкубационный период, камера сгорания, летательный аппарат, максимальная мощность двигателя, общее повышение температуры воздуха, покрытие, потеря, увеличение шероховатости поверхности.

Похожие статьи

Анализ методов защиты авиационных газотурбинных.

Оценка влияние внешних факторов на работу авиационного.

Влияние условий эксплуатации и хранения летательных.

Перспективы и проблемы развития авиационных газотурбинных.

Оптимальные параметры регулирования режимов работы.

Работа турбины авиационного ГТД в условиях повышенной.

Анализ газодинамических параметров камер сгорания.

Термогазодинамический расчет газотурбинной силовой установки

М75РУ– морской газотурбинный двигатель мощностью 7000 л.с. Данный высокоэкономичный двигатель 4-го поколения

Перспективы развития охлаждения наддувочного воздуха.

Папушин Максим Вячеславович. Обеспечение ресурсоспособности авиационных ГТД, поврежденных посторонними предметами в процессе эксплуатации : Дис. . канд. техн. наук : 05.22.14 : М., 2004 195 c. РГБ ОД, 61:05-5/2153

Содержание к диссертации

Глава 1. Обобщение опыта эксплуатации авиационных ГТД на современном этапе .

1.1. Влияние эксплуатационных факторов на надежность работы авиационных ГТД 14

1.2. Состояние проблемы повреждений авиационных ГТД посторонними предметами 24

1.3. Постановка задачи обеспечения работоспособности ГТД при повреждении проточной части посторонними предметами 36

Выводило главе 1. 46

Глава 2. Разработка технологии оптико-визуального контроля проточной части ГТД

2.1. Возможности оптико — визуальных средств контроля проточной части АД 47

2.2. Выбор и применение средств оптико-визуального обнаружения повреждений на проточной части ПС-90А.

2.3. Технологии обнаружения, измерения и зачистки повреждений на ПС-90А .87

2.4.Документация результатов эндоскопического осмотра двигателя ПС-90А 104

Выводы по главе 2 109

Глава 3. Разработка методики механизированной зачистки повреждений проточной части ГТД при ТОиР

3.1.Экспериментальное оборудование и приемы зачистки 110

3.2. Технология механизированной зачистки повреждений рабочих лопаток компрессора ВД двигателя ПС-90А 116

3.3. Результаты проведенной работы по зачистки лопаток 120

3.4.Обоснование норм качества зачистки повреждений элементов проточной части ГТД 127

3.5.Технике-экономическое обоснование результатов исследований 135

Выводы по главе 3 143

Глава 4. Рекомендации по контролю качества мест зачистки элементов проточной части ГТД

4.1.Формирование решений но степени опасности и возможности зачистки повреждений 144

4.2. Применение вихретокового метода контроля качества мест зачистки 156

4.3. Технология и оборудование контроля качества зачистки повреждений 161

4.4. Рекомендации по периодичности и объему контроля восстановленных лопаток турбо компрессоров при ТОиР ГТД 168

Выводы по главе 4 172

Список использованной литературы 174

Введение к работе

Проблема повышения эффективности использования самолетного парка в гражданской авиации (ГА) чрезвычайно актуальна для государственных и коммерческих организаций (авиакомпаний), осуществляющих перевозки пассажиров и грузов в условиях жесткой конкуренции. Здесь немалую роль играют вопросы обеспечения безотказной работы всей авиационной техники (AT) и, в частности, авиационных двигателей (АД).

На уязвимость ГТД ( употребляют и такой термин) ПП влияет целый ряд факторов. К основным из них относятся; компоновка двигателей на самолете (высота расположения ГТД над землей), расположение реверсивных устройств, степень двухконтурности, эффективность работы системы противообледенения, эксплуатационная технологичность ГТД и др.

В зависимости от влияния на работоспособность ГТД, все ПП попадающие в проточную часть также условно подразделяют на две категории. К первой относятся предметы, вызывающие т.н. локализованную неисправность без разрушения корпуса двигателя. Это может быть обтирочная ветошь, контровочная проволока, куски протекторов авиашин, птицы небольшой массы. Намного опаснее нелокализоваиные отказы, вызванные попаданием крупных ПП (куски льда с воздухозаборников, градины, диаметром более 25 мм, птицы значительной (более 0,6 кг) массы и др.). При нелокализованном отказе обычно происходит разрушение корпуса двигателя с последующими непредсказуемыми последствиями.

Надо отметить, что такие отказы встречаются редко.

При локализованной неисправности ПП оставляют на лопатках проточной части механические повреждения в виде забоин, погнутостей, рнсок (царапин). При этом сам двигатель может вполне благополучно отработать полетный цикл, а в ряде случаев и межремонтный ресурс [24]. Опасность перечисленных повреждений заключается в возможности развития трещин механической усталости от мест их расположения и последующего разрушения лопаток, что может вызвать нелокализованный отказ ГТД.

Здесь необходимо оговориться, что во всех случаях выведения забоин на лопатках речь будет идти о забоинах, имеющих предельно допустимые геометрические размеры (или незначительно их превышающие), а также являющихся нетипичными, т.е. не оговоренными в соответствующих нормативных документах (бюллетенях). Такие ситуации в эксплуатации возникают довольно часто. Они обусловлены невозможностью точного измерения размеров повреждений имеющимися средствами, а также не до конца просматриваемой формой повреждений,

Итак, первой задачей обеспечения ресурсоспособности ГТД является качественная оптико-визуальная диагностика ПЧ двигателя. При ТО такого рода работы имеют как регулярный, так и нерегулярный характер (на основании данных объективного контроля или по замечаниям техперсонала ( экипажа)).

Важную роль в обеспечении качества смотровых работ играет эксплуатационная технологичность двигателя, возможности оптико-визуальных средств, а также опыт и профессиональная подготовка персонала.

В отношении эксплуатационной технологичности отечественных ГТД надо отметить, что уровень ее весьма невысок[37]. Возможность качественного осмотра проточной части ограничена количеством и расположением технологических (смотровых) отверстий в корпусе ГТД, а также наличием скрытых, недоступных для осмотра полостей. Наиболее технологичным в этом отношении является двигатель ЇІС-90А, имеющий свыше 40 смотровых отверстий.

Во многом обеспечение ресурсоспособности связано с возможностями оптико-визуальных средств. Не секрет, что в подавляющем большинстве авиакомпаний отсутствуют современные эндоскопы, позволяющие точно определить размеры и глубину забоин. Используемые для этих целей методики устарели, а новые нуждаются в доработках и основаны на использовании дорогостоящего оборудования (стоимостью от 30 до НО тыс. долларов), которое большинство авиакомпаний приобрести не в состоянии.

Невысока, как показывает опыт, и эффективность работ по восстановлению двигателей из-за отсутствия качественного спецннструмента по зачистке забоин. Здесь имеет место недостаточная методическая проработка в вопросах технологии удаления забоин. Несмотря на то, что рядом зарубежных моторостроительных фирм налажен выпуск специнструмента по зачистке забоин, комплект его также очень дорог для авиакомпаний. Применение несертифицированных шаберов и шарошек не всегда обеспечивает достаточную чистоту обработанной поверхности, а иногда даже увеличивает вероятность появления трещин на лопатках при работе[38].

Основываясь на литературных источниках, можно считать доказанным, что при фиксированных массе ПП и векторе скорости соударения с кромкой лопатки глубина получаемой забоины приблизительно пропорциональна пределу текучести материала (сг₀₂) и толщине кромки (h). Предел текучести ( Обеспечение ресурсоспособности авиационных ГТД, поврежденных посторонними предметами в процессе эксплуатации

Читайте также:

Защита гтд от попадания посторонних предметов доклад

Похожие патенты RU2156369C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 156 369 C1

Реферат патента 2000 года СПОСОБ ЗАЩИТЫ ВОЗДУХОЗАБОРНИКА ГТД ОТ ПОПАДАНИЯ ПОСТОРОННИХ ЧАСТИЦ

Формула изобретения RU 2 156 369 C1

Аннотация

Список использованной литературы

Похожие статьи

Анализ методов защиты авиационных газотурбинных.

Оценка влияние внешних факторов на работу авиационного.

Влияние условий эксплуатации и хранения летательных.

Перспективы и проблемы развития авиационных газотурбинных.

Оптимальные параметры регулирования режимов работы.

Работа турбины авиационного ГТД в условиях повышенной.

Анализ газодинамических параметров камер сгорания.

Термогазодинамический расчет газотурбинной силовой установки

Перспективы развития охлаждения наддувочного воздуха.

Похожие статьи

Анализ методов защиты авиационных газотурбинных.

Оценка влияние внешних факторов на работу авиационного.

Влияние условий эксплуатации и хранения летательных.

Перспективы и проблемы развития авиационных газотурбинных.

Оптимальные параметры регулирования режимов работы.

Работа турбины авиационного ГТД в условиях повышенной.

Анализ газодинамических параметров камер сгорания.

Термогазодинамический расчет газотурбинной силовой установки

Перспективы развития охлаждения наддувочного воздуха.