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 воздушнореактивные. 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 родиальному 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 ?(. Регулирующим фактором, посредством которого обеспечивается изменение ?(, является расход топлива G. На всех режимах работы соблюдается строгое соответствие между расходом топлива и суммарной степенью сжатия.
Характерные отказы и неисправностию
входное устройство
- деформация
- выподание заклепок
проточная часть компрессора
- забоины(нормируется место, размеры, форма)
- разрушение лопаток - осн. дефекты
- деформация
- трещины на пере лопатки
- эррозионный износ лопаток
камера сгорания
- прогары
- коробление
(закоксванность форсунок, не равномерное поле температур)
проточная часть турбины
- перегрев рабочих лопаток - коробление, оплавление лопаток, вытяжка лопаток
- износ лоберинтных употнений
- разрушения диков турбины
другие
- разрушение или износ подшипников качения
- трещины сварных швов в корпусных деталях
- внитренние разрушение шлицевых соединений
- разрушение герметичности масленных трубопровадов (наличие масла в воздухе отбераемом 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, королбление 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 (Дросельная 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, говарит о разном влиянии неисправностеи.
Смещение в сторону зоны А следовательно уменьшается тяга, в зону В - уменьшение газодинамической устойчтвасти.