Авиационные силовые установки

Введение
        Авиационные силовые установки предназначены для создания силы тяги необходимой для преодоление силы лобового сопротивления, силы тяжести и ускоренного перемещения ЛА в пространстве.
        Силовая установка состоит из 3 частей:

• двигатели
  
• капоты,
  

        Двигатели делятся на две большие группы: реактивные и двигатели внутреннего сгорания.
        Реактивные двигатели являются тепловыми машинами преобразующие химическую энергию топлива в кинетическую энергию вытекающего из двигателя газа или в механическую работу, которая используется для создания тяги по средствам воздушного винта.
        Реактивные двигатели подразделяются на ракетные и воздушно-реактивные. К ВРД относятся безкомпрессорные и ГТД. Исходя из формулировки билета остановимся на газотурбинных двигателях. К ним относятся:
двигатели прямой реакции

• турбореактивные: ТРД, ТРДД, ТРДФ, ТРДДФ(Д-36 на Як-42, 55 изделие на Миг-23)
  

двигатели непрямой реакции

• турбовинтовые: ТВД (Аи-20 на Ан- 12)
  
• турбовальные: ТВаД (ТВ2-117 на Ми-8)
  
• турбовинтовентеляторные: ТВВД (Нк-93 в перспективе на Ил-96)
  

Особенности конструкции и эксплуатации
-рассмотрим на базе двигателя Д-36 от самолета Як-42 .
        Данный двигатель является двухконтурным (со степенью двухконтурности - 6) трехвальным предназначен для установки на самолеты:

• по три на Як - 42
  
• по два на Ан-72 и Ан-74.
  

        Состоит из 3х каскадов:
Первый каскад состоит из 7-и ступеней компрессора ВД и одноступенчатой турбины ВД.
Второй каскад - из 7-и ступеней компрессора НД и одноступенчатой турбины НД.
Третий каскад - из одной ступени вентилятора и трех ступеней турбины вентилятора.
Связь между каскадами только газодинамическая.
        Выполнение двигателя по трехвальной схеме позволило:

• применять в компрессоре ступени, имеющие высокий КПД;
  
• обеспечить необходимые запасы газодинамической устойчивости компрессора;
  
• использовать для запуска двигателя пусковое устройство малой мощности(т.к. при запуске стартер раскручивает только ротор высокого давления).
  

        Удачное у данного двигателя является расположение опор. На каждый вал приходится по одному шариковому радиально- упорному и роликовому радиальному подшипнику. Система вал-опоры - статически определима. А это значит, что исключается возможность появления не расчетных нагрузок вызванных статической неопределимостью.
        Недостаток - увеличение массы.
        Большая степень двухконтурности двигателя и высокие параметры газодинамического цикла обеспечили его высокую экономичность.
        Конструкция двигателя выполнена с учетом обеспечения принципа модульности сборки. Двигатель разделен на 12 основных модулей, каждый из которых является законченным конструктивно - техническим узлом. Модульность конструкции двигателя обеспечивает возможность восстановления его эксплуатационной пригодности заменой модулей, а также отдельных деталей и узлов в условиях эксплуатации, а высокая контроле пригодность способствует от планово-предупредительного обслуживания к обслуживанию по техническому состоянию.
        Переход к обслуживанию по техническому состоянию возможен только на базе выполнения комплекса диагностических проверок и в первую очередь работоспособности двигателя.(Работоспособность состояние, при котором двигатель способен выполнять заданные функции на всех эксплуатационных режимах при различных внешних условиях. Пока основные функциональные параметры двигателя находятся в области, оговоренной нормативно технической документацией, двигатель считается работоспособным.)
        Методика оценки работоспособности заключается в изменении основных функциональных параметров двигателя в процессе запуска и работы на режимах, оговоренных в технической документации, приведение параметров к условиям стандартной атмосферы и режиму и сравнении приведенных параметров или их отклонений с нормой.
        Основным параметром, определяющим функциональным назначения двигателя, является тяга. Для данного двигателя параметром регулирования, с помощью которого осуществляется воздействие на тягу, является суммарная степень сжатия воздуха в компрессоре p?. Регулирующим фактором, посредством которого обеспечивается изменение p?, является расход топлива G. На всех режимах работы соблюдается строгое соответствие между расходом топлива и суммарной степенью сжатия.

Характерные отказы и неисправностью
входное устройство

• деформация
  
• выпадание заклепок
  

проточная часть компрессора

• забоины(нормируется место, размеры, форма)
  
• разрушение лопаток - осн. дефекты
  
• деформация
  
• трещины на пере лопатки
  
• эрозионный износ лопаток
  

камера сгорания

• прогары
  
• коробление
  

(закоксванность форсунок, не равномерное поле температур)
проточная часть турбины

• перегрев рабочих лопаток - коробление, оплавление лопаток, вытяжка лопаток
  
• износ лабиринтных уплотнений
  
• разрушения дисков турбины
  

другие

• разрушение или износ подшипников качения
  
• трещины сварных швов в корпусных деталях
  
• внутренние разрушение шлицевых соединений
  
• разрушение герметичности масленных трубопроводов (наличие масла в воздухе отбираемом на самолетные нужды)
  
• отказ отдельных агрегатов
  

Контроль технического состояния двигателей
Методы контроля:

• визуальный
  
• органолептический
  
• параметрический
  
• функциональный.
  

смотрят:

• механические повреждения
  
• подтекание топлива, масла
  
• целостность конструкции
  
• взаимное положение элементов
  

дефекты выявляемые при визуальном контроле ГТД

• механические повреждения проточной части компрессора
  
• оплавление, коробление 1 ступени СА
  
• прогары, коробление конструкции КС
  

        Параметрический контроль
- основан на оценке величины и характера снижения по времени физических величин         характеризующих рабочий процесс и функционирования систем.
методы контроля

1. по параметрам настроечной характеристики (Дроссельная характеристика).
   
2. по уровню вибрации
   
3. по скольжению роторов
   
4. по количеству продуктов износа в масле
   
5. по термагазодинамическим параметрам
   

Контроль по скольжению роторов в ТРДД
особенность: роторы кинематически не связаны, отсюда имеется разница между изменениями оборотов валов dn/dt, то есть скольжение.
S=nнд/nвд

Смещение эталона линии как правило вверх, говорит о разном влиянии неисправностей.
Смещение в сторону зоны А следовательно уменьшается тяга, в зону В - уменьшение газодинамической устойчивости.

Дата добавления: 13.07.2000