книги / Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок. Т. 5 Автоматика и регулирование авиационных двигателей и энергетических установок

2.2.3. Основные характеристики топливной системы

Характеристики топливной системы определя­ ются назначением ГТУ и видом применяемых топ­ лив. ГТУ для привода центробежных нагнетателей природного газа в качестве топлива используют природный газ. ГТУ для привода турбогенераторов в качестве топлива используют газообразное топ­ ливо (природный газ) и жидкое топливо (дизель­ ное, газотурбинное).

Возможность использования других видов топ­ лива (попутный газ, генераторный, доменный, кок­ совый и др. газы; реактивные топлива ТС-1, РТ и т.д.) с отличающимися характеристиками согла­ суется между разработчиком и заказчиком.

Основные характеристики топлива на входе в топ­ ливную систему ГТУ:

-давление,

-температура,

-чистота,

-содержание коррозионно-опасных реагентов. Кроме того, параметрами, характеризующими

топливную систему ГТУ, являются:

- максимальный расход топлива в КС,

- характеристика топливных форсунок

ст=дд/>ф).

Для топливных систем ГТУ, работающих на жидком топливе, существенными являются пара­ метры, определяющие тепловое состояние топлив­ ной системы. К этим параметрам относятся:

-мощность приводных топливных насосов;

-количество тепла, передаваемого в топливо теплообменниками, установленными в топливной системе;

-расход топлива в камеру сгорания на харак­ терных эксплуатационных режимах.

2.2.4. Работа топливной системы

Работу топливной системы рассмотрим на при­ мере топливной системы ГТУ, работающей на га­ зообразном топливе (см. рис. 2.13).

Топливо из системы подготовки газа подводит­ ся к первому отсечному клапану. При наличии сиг­ нала из САУ на открытие этого клапана топлив­ ный газ поступает ко второму отсечному клапану и при наличии сигнала на его открытие топливо подводится к дозатору газа. Отдозированное коли­ чество топливного газа после дозатора подается в коллектор, откуда через форсунки поступает в КС.

2.2. Особенности топливных систем ГТУ

Контрольные вопросы

1.Перечислите функции топливной системы

2.Какие элементы входят в состав топливной сис­ темы?

3.Перечислите основные характеристики топлив­ ной системы

4.В чем состоят особенности топливной системы на сжиженном газе?

5.Какими параметрами определяется выбор топ­ ливного насоса?

6.Как обеспечивается заданное температурное со­ стояние топливной системы?

7.Какими параметрами характеризуются топлив­ ные фильтры? Какие требования предъявляются к ним?

8.Поясните схему топливной системы двухтоплив­ ного ГТД наземного применения.

Англо-русский словарь-минимум

boost impeller - подкачивающий насос booster] pump - подкачивающий насос centrifugal pump - центробежный насос check valve - запорный клапан

drains tank - дренажный бак drip valve - сливной клапан dump valve - сливной клапан fuel filter - топливный фильтр

fuel metering valve - клапан управления подачей топлива; дроссельный кран (игла)

fuel pump - топливный насос

Fuel Pump Unit (FPU) - блок топливных насосов

Fuel return valve (FRV) - клапан слива (сброса) топлива Fuel spray nozzle (FSN) - топливная рабочая форсунка fuel system - топливная система

gear pump - шестеренный насос

high pressure fuel pump - основной топливный насос hydraulic actuator - гидравлический привод (гидроцилиндр) impeller - рабочее колесо, крыльчатка, центробежный насос low pressure fuel pump - топливный подкачивающий насос main pump - основной насос

metering valve - дозирующая игла, дозирующий клапан pilot valve - золотник

plunger pump - плунжерный насос spill valve - сливной клапан

pressure drop [control] valve - клапан постоянного перепада давлений

Список литературы

2.1.Раздолин М.В., Сурков Д.Н. Агрегаты воздушно-реак­ тивных двигателей. - М.: Машиностроение, 1973. - 352 с.

2.2.Башта Т.М. Объемные насосы и гидравлические двига­ тели гидросистем. - М.: Машиностроение, 1974. - 606 с.

2..3.Полиновский А.Ю., Лещинер Л.Б. Авиационные цент­ робежные насосные агрегаты. - 2-е изд. - М.: Машинострое­ ние, 1978. -216с.

2.4Авиационные фильтры для топлив, масел, гидравличес-

61

Глава 2. Топливные системы ГТД

ких жидкостей и воздуха. /К.В. Рыбаков, Ю.И. Дмитриев, А.С. Поляков. - М.: Машиностроение, 1982. - 103 с.

2.5.Андреев Е.И. Расчет тепло - и массообмена в контакт­ ных аппаратах. - Л.: Энергоатомиздат, 1985. - 192с.: ил.

2.6.Котляр Я.М. и др. Методы и задачи теплообмена. - М.: Машиностроение, 19S7. - 320с.

2..7. Лыков А.В. Тепломассообмен: Справочник. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергия, 1987. - 480 с.

2..8. Коваленко В.П., Ильинский А.А. Основы техники очис­ тки жидкостей от механических загрязнений. - М.: Машино­ строение, 1982. - 272 с.

2.9.ГОСТ 28775-90 Агрегаты газоперекачивающие с газо­ турбинным приводом. Общие технические условия

2.10.ГОСТ 29328-92 Установки газотурбинные для привода турбогенераторов. Общие технические условия

2.11.Ольховский Г.Г. Энергетические газотурбинные уста­ новки. - М.: Энергоатомиздат, 1985.

Глава 3

СИСТЕМЫ ДИАГНОСТИКИ

Техническая диагностика - это новая область знаний, возникшая в связи с потребностями совре­ менной техники. Она охватывает теорию, методы

исредства определения технического состояния раз­ личных объектов, в том числе и авиационных ГТД. Применение диагностики при их эксплуатации обус­ ловлено невозможностью изготовления абсолютно надежных отдельных деталей и узлов, а также ве­ роятностью некачественной сборки и ремонта дви­ гателей. Вложение средств в техническую диагнос­ тику можно считать «платой» за экономию при разработке, тестировании, изготовлении, сборке

ииспытаниях газотурбинных двигателей. Диагнос­ тика решает задачи их безопасной эксплуатации, поэтому экономическая эффективность диагности­ ки может выражаться, прежде всего, в стоимости по­ следствий несостоявшихся аварий и катастроф.

Но есть и более тонкая составляющая эконо­ мической эффективности применения диагности­ ки - это возможность оптимизации загрузки обо­ рудования, планирование ремонтов и замены модулей, агрегатов, деталей, увеличение ресурса за счет обеспечения эксплуатации ГТД по техни­ ческому состоянию с учетом фактического време­ ни работы на наиболее напряженных режимах.

3.1. Общие вопросы диагностирования

Ниже представлены наиболее часто применяе­ мые диагностические термины и определения в со­ ответствии с ГОСТ [3.1...3.6].

Техническое диагностирование - определение технического состояния объекта.

Техническое состояние объекта- состояние, ко­ торое характеризуется в определенный момент вре­ мени, при определенных условиях внешней среды, значениями параметров, установленных техничес­ кой документацией на объект.

Контроль технического состояния - проверка соответствия значений параметров объекта тре­ бованиям технической документации и определе­ ние на этой основе одного из заданных видов технического состояния в данный момент. Видами технического состояния являются, например, ис­ правное, работоспособное, неисправное, неработос­ пособное и т.п. в зависимости от значений парамет­ ров в данный момент времени.

Параметр технического состояния - величи­ на, характеризующая способность объекта диаг­

ностирования выполнять возложенные на него функции.

Исправное состояние - состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям нор­ мативно-технической и конструкторской (проект­ ной) документации.

Неисправное состояние - состояние объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований нормативно-технической и конст­ рукторской (проектной) документации.

Работоспособное состояние- состояние объек­ та, при котором значения всех параметров, харак­ теризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно­ технической и конструкторской (проектной) доку­ ментации.

Диагностический (контролируемый) параметр

- параметр объекта, используемый при его диаг­ ностировании (контроле).

Прогнозирование технического состояния -

определение технического состояния объекта с за­ данной вероятностью на предстоящий интервал времени.

Алгоритм технического диагностирования - совокупность предписаний, определяющих после­ довательность при проведении диагностирования.

Термин «техническое диагностирование» в от­ личие от словосочетания «техническая диагности­ ка» обозначает сам рабочий процесс.

3.1.1. Задачи диагностирования ГТД

Диагностирование представляет собой комплек­ сную процедуру, разделяющуюся в общем случае на три этапа.

1. Контроль технического состояния, заключаю­ щийся согласно [3.4.. .3.6] «в проверке соответствия значений параметров требованиям технической до­ кументации и определении на этой основе одного из заданных видов технического состояния в дан­ ный момент времени» в минимально необходимом объеме и на основании формальных правил.

2.Поиск места и определение причин отказа для постановки диагноза с учетом прошлого (генеза)

инастоящего состояний объекта диагностики.

3.Прогнозирование технического состояния за счет экстраполяции оценок состояния объема при построении тренда (тенденции) и разработки про­ гноза на будущее.

63

Диагностирование авиационных ГТД выполня­ ется, как правило, при наземном обслуживании. Для этого в эксплуатирующих организациях функцио­ нируют лаборатории диагностики, в которых прак­ тикуется узкая специализация по видам диагнос­ тирования, что обусловлено большим объемом специфических знаний, которыми должен обладать исполнитель в каждом виде диагностирования. Си­ стемы диагностики обеспечивают выявление неис­ правностей на ранней стадии их развития, предос­ тавление обслуживающему персоналу сведений для скорейшего и наименее трудоемкого выявления от­ казавшего узла или системы, прогнозирование на­ ступления неисправного или неработоспособного состояния ГТД, а также ряд сопутствующих функ­ ций, обусловленных информационной емкостью некоторых систем диагностирования (расчет нара­ боток, учет комплектации, контроль действий эки­ пажа и т.д.).

На рис. 3.1 показан вариант блок-схемы комп­ лексной системы диагностики технического состо­ яния современного двигателя на примере двигате­ ля ПС-90А. Показаны не только функции диагнос­ тирования, но и функции оперативного контроля технического состояния, выполняемые в полете эки­ пажем и бортовой системой контроля двигателя (БСКД) и при наземном обслуживании техническим персоналом.

По мере развития науки и техники расширяется применение средств автоматизации в диагностике. Применение мощных компактных средств автома­ тизации позволяет осуществлять некоторые функ­ ции диагностирования непосредственно в процес­ се выполнения полета бортовыми средствами или наземными средствами с использованием переда­ чи информации с самолета по беспроводным ком­ муникационным каналам. Результатом применения таких систем является повышение степени готов­ ности самолета к вылету, снижение риска вылета неисправного самолета из транзитного аэропорта, возможность длительной эксплуатации в отрыве от базового аэродрома.

3.1.2.Оптимальная контролепригодность ГТД

-основа эффективного диагностирования

Конструкция авиационного газотурбинного двигателя должна удовлетворять требованиям кон­ тролепригодности, изложенным в основном нор­ мативном документе [3.7], в частности, допускать слежение за дефектами, потенциально опасными для данного типа ГТД (осмотр кромок лопаток, кон­ троль трещин в покрывных дисках и т.п.).

Приспособленность объекта к диагностирова­ нию заданными средствами и есть контролепри­ годность. Общие требования к контролепригодно­

3.1. Общие вопросы диагностирования

сти устанавливаются едиными нормами летной годности самолетов (ЕНЛГС). Они должны обес­ печиваться на всех стадиях разработки новых

имодернизации серийно выпускаемых двигателей

сучетом трудоемкости и затрат на их обеспечение

идостигаемого экономического эффекта.

Одним из основных средств обеспечения конт­ ролепригодности обычно является наличие специ­ ального перечня (спецификации) контролируемых параметров и способов их измерения, а также стан­ дартизация и унификация процесса определения значений параметров и конструктивных решений с целью осуществления доступа к контрольным точкам, установка встроенных измерительных дат­ чиков и гнезд для их подключения и т.п. Базовой характеристикой контролепригодности является перечень измеряемых в полете функциональных и специальных диагностических параметров, а так­ же перечень узлов и деталей двигателя, доступных для средств неразрушающего контроля и диагнос­ тирования без разборки двигателя в процессе экс­ плуатации.

Хорошая контролепригодность узлов двигате­ ля - иначе говоря, уровень их приспособленности к проведению операций по выполнению необходи­ мых видов диагностирования технического состо­ яния газотурбинных двигателей - является одним из главных условий для осуществления современ­ ных требований по эксплуатации авиационных ГТД по состоянию. Контролепригодность для современ­ ных ГТД должна обеспечиваться уже на стадии про­ ектирования путем введения в конструкцию специ­ альных отверстий (лючков) с быстросъемными заглушками. Такие отверстия в соответствии с нор­ мативными требованиями должны быть выполне­ ны в корпусах компрессора и турбины для обеспе­ чения диагностирования состояния всех рабочих лопаток. Кроме того, для осуществления эффектив­ ного диагностирования ответственных деталей ГТД должны быть разработаны методы, средства неразрушающего контроля и инструменты, при­ способленные для надежной доставки датчиков к местам диагностирования даже без визуального наблюдения за этим процессом.

Требования ЕНЛГС для самолетов всех типов, предъявляемые к маршевым ГТД:

1. Двигатель и его агрегаты должны быть спро­ ектированы и изготовлены так, чтобы была возмож­ ность для осмотра, технического обслуживания и замены деталей, агрегатов и других элементов конструкции двигателя в эксплуатации в соответ­ ствии с руководством по эксплуатации и обслужи­ ванию двигателя.

2. На двигателе в соответствии с действующей нормативно-технической документацией должна быть установлена аппаратура, обеспечивающая про­

65

Глава 3. Системы диагностики

верку исправности двигателя и прогнозирование его технического состояния, в том числе с помощью бортового устройства регистрации параметров.

стей диагностирования. Это достигается резервиро­ ванием мест для дополнительных датчиков, лючков для осмотра, резервированием САУ двигателя по

3.Двигатель должен быть оснащен средствами информационному обеспечению. По мере доводки

обнаружения механических повреждений для вы­ явления отказов на ранних стадиях их развития

иоценки технического состояния двигателей в эк­ сплуатации. Эти средства должны включать:

-магнитные пробки, сигнализаторы в масляной системе и удобно расположенные сливные краны для периодического отбора масла и его анализа на содержание в нем железа и других металлов;

-устройства в виде окон и люков для периоди­ ческого осмотра деталей газовоздушного тракта

спомощью ультразвуковых, вихретоковых и дру­ гих приборов зондового типа, причем, количество

иразмещение окон и люков должно быть выбрано так, чтобы была обеспечена возможность оценки состояния рабочих лопаток всех ступеней компрес­ сора и турбины, внутренней поверхности камеры сгорания и других элементов конструкции;

-датчики и сигнализаторы для измерения необ­ ходимых параметров.

Контролепригодность является свойством дви­ гателя, обеспечивающим информационную базу диагностирования.

Чем выше контролепригодность, тем больше возможностей для диагностирования. Однако обес­ печение максимальной контролепригодности ведет за собой увеличение стоимости, массы двигателя и возможное снижение надежности конструкции. Поэтому, при разработке двигателя следует стре­ миться к оптимальному уровню контролепригодно­ сти. Необходимо помнить, что задача создания на­ дежной конструкции является приоритетной по отношению к задаче обеспечения возможности ди­ агностирования.

Оптимизация обеспечивается не только приня­ тием решения о введении в конструкцию какоголибо средства контролепригодности, но и выбором между разными способами диагностирования од­ них и тех же неисправностей, хотя в некоторых случаях, когда требуется максимальная достовер­ ность диагноза, возможно одновременное приме­ нение альтернативных методов.

Необходимость обеспечения контролепригодно­ сти различных узлов двигателя должна быть сопо­ ставлена с тяжестью возможных последствий при их поломке. Следует также сопоставлять стоимость объекта диагностирования и стоимость средств диагностирования.

Обеспечение контролепригодности на стадии проектирования двигателя может носить потенци­ альный характер: в конструкцию двигателя и систем могут закладываться возможности введения при небольших доработках дополнительных возможно­

конструкции двигателя возможно прекращение не­ которых видов его диагностирования в эксплуата­ ции, сопровождаемое, например, исключением со­ ответствующих датчиков.

Контролепригодность дополнительно к выпол­ нению уже упомянутых требований может обес­ печиваться модульностью конструкции двигате­ ля. В некоторых случаях узел, подозреваемый в наличии неисправности, может быть оператив­ но заменен и исследован уже отдельно от двига­ теля для обеспечения высокой готовности само­ лета к вылету.

3.1.3. Диагностируемые системы ГТД

С точки зрения оценки технического состояния двигатель можно разделить на следующие системы

иузлы: компрессор, турбина, КС, выходное устрой­ ство (реверсивное устройство, реактивное сопло), центральный привод, коробка приводов, редуктор, система механизации, воздушная система, систе­ ма отборов воздуха, система смазки и суфлирова­ ния , система топливопитания, САУ, БСКД, гидрав­ лическая система.

Все системы и узлы ГТД в той или иной мере подвергаются диагностированию. Глубина диагно­ стирования в каждом случае различна, и это обус­ ловлено, прежде всего, контролепригодностью си­ стемы или узла.

Некоторые системы, как, например, САУ

иБСКД, обладают функциями самодиагностирования, а иногда и парирования возникающих отка­ зов. Другие системы и узлы ГТД, такие, как комп­ рессор, турбина, система смазки и суфлирования, имеют достаточное количество датчиков и сигна­ лизаторов, позволяющих получать объективную информацию об их состоянии по параметрам.

Проточная часть компрессора, КС, турбины в зна­ чительной мере может быть осмотрена с помощью эндоскопов, проверена ультразвуковым и вихрето­ ковым методами, возможна оценка ее состояния

спомощью методов заряженных частиц. Для сис­ темы смазки и суфлирования и деталей двигателя, работающих в масле, применимы различные мето­ ды анализа наличия частиц износа в масле.

Вто же время существуют системы двигателя, исправность которых обеспечивается конструктив­ но при изготовлении, например, системы газовых уплотнений. Безусловно, их неисправное состояние отразится на остальных системах, и может быть кос­ венно оценено, но сами они не обладают достаточ­ ной собственной контролепригодностью.

66

3.1.4. Виды наземного и бортового диагностирования ГТД

По месту и времени выполнения можно выде­ лить виды диагностирования: бортовое, т.е. выпол­ няющееся во время полета на борту самолета, и на­ земное - выполняющееся после полета в аэропорту. По способам можно отметить следующие виды ди­ агностирования:

-параметрическое, т.е. основанное на измере­ нии параметров штатными датчиками, включая вибродиагностику;

-анализ содержания в масле частиц износа - трибодиагностика;

-визуально-оптический осмотр деталей;

-ультразвуковой и вихретоковый методы;

-другие инструментальные методы (электроста­ тический метод, дискретно-фазовый метод и т.д.).

Такие виды диагностирования как параметри­ ческие, могут реализовываться, как в бортовых, так

ив наземных системах. Остальные виды диагнос­ тирования представлены, как правило, только в на­ земных системах.

Обычно созданием отечественных систем пара­ метрической диагностики занимаются разработчи­ ки двигателей. Системы трибодиагностики и виб­ родиагностики разрабатываются организациями, специализирующимися на соответствующей аппа­

ратуре.

Наивысшей стадией совершенствования струк­ туры систем диагностирования является их объе­ динение в комплексную систему, обладающую еди­ ным интерфейсом оператора, единой базой данных и единой методикой принятия решений, учитыва­ ющей все виды входной информации.

3.1.5. Структура систем диагностики

Система диагностики современного ГТД вклю­ чает в себя аппаратуру, алгоритмическое, про­ граммное, методическое обеспечение, базу данных, нормативно-техническую документацию.

Бортовая часть системы параметрической диаг­ ностики может функционировать в составе БСКД, оснащенной собственными датчиками и преобразо­ вателями, или автономно, принимая необходимую информацию от БСКД, САУ и систем самолета. Возможно выполнение функций диагностирования различных систем самолета на базе бортовых сис­ тем регистрации, обеспечивающих, в том числе, ди­ агностирование ГТД.

Наземная система параметрической диагности­ ки включает в себя устройство чтения зарегистри­ рованной информации, систему обработки и хране­ ния информации, реализованную, как правило, в компьютерах общего применения.

3.1. Общие вопросы диагностирования

Система трибодиагностики включает в себя бортовую часть - контрольные элементы и слив­ ные краны для отбора проб масла, и наземную - пробоотборники, устройства для смывки, спектро­ анализаторы, систему обработки и хранения ин­ формации, реализованную в компьютерах общего применения.

Стационарные системы вибродиагностики ис­ пользуют собственные каналы измерения вибрации и аппаратуру обработки. При наземном исполне­ нии система вибродиагностики по составу подоб­ на системе параметрической диагностики, но вклю­ чает в себя мобильную аппаратуру измерения вибраций.

Прочие системы диагностики, в основном, яв­ ляются автономными и включают в себя чувстви­ тельные элементы, аппаратуру преобразования сигнала и компьютеры для обработки, хранения, отображения информации.

3.1.6. Регламент диагностирования ГТД

Все работы по диагностированию технического состояния ГТД можно разделить на периодические, проверочные и непрерывные. Как правило, борто­ вые системы диагностирования используются не­ прерывно в процессе работы объекта.

Проверочные виды диагностирования выполня­ ются по мере необходимости для подтверждения неисправностей, выявленных другими методами, что обусловлено их повышенной трудоемкостью или стоимостью.

Все остальные виды диагностирования имеют периодический характер применения.

Периодичность определяется частотой поступ­ ления информации, временем развития выявляемых неисправностей и особенностями метода (трудоем­ кость выполнения, стоимость расходных материа­ лов). Как правило, работы по диагностированию со­ вмещаются с регламентными работами.

3.1.7. Регистрация параметров ГТД

Практически на всех современных ЛА обеспе­ чивается регистрация (запись) информации о пара­ метрах двигателя в бортовой системе регистрации. Запись включается перед началом полета и выклю­ чается после его завершения. По мере совершен­ ствования бортовых накопителей информации за­ пись полета становится все более доступной для последующей обработки: снижается трудоемкость расшифровки, уменьшаются требования к уровню подготовки персонала.

Частота регистрации полетной информации оп­ ределяется емкостью съемного накопителя. Емкос­ ти накопителя обычно достаточно для записи ин­

67

Глава 3♦ Системы диагностики

формации с частотой порядка 1 Гц в течение всего полетного времени от вылета до возврата в базо­ вый аэропорт. При необходимости более длитель­ ной записи экипаж имеет возможность заменить накопитель информации.

Тип применяющегося накопителя информации - магнитная лента или современные твердотельные бортовые накопители - определяет наличие или от­ сутствие ряда специфических проблем (сбои, поте­ ри информации из-за некондиционности ленты, ог­ раниченный объем информации). К достоинствам современных твердотельных накопителей следует отнести то, что они, как правило, не требуют спе­ циальных устройств сопряжения с компьютерами, на которых развертываются наземные диагности­ ческие комплексы, обеспечивают быстрое считы­ вание информации.

3.2. Диагностирование системы механизации ГТД, САУ и ТП ГТД

Возможности диагностирования системы меха­ низации ГТД можно пояснить на следующих при­ мерах.

А) Диагностирование работы поворотного НА компрессора.

При эксплуатации двигателя возможно наруше­ ние в работе управления положением НА вслед­ ствие люфтов в механической части привода, не­ исправности системы измерения, неисправности электронной, гидроили пневмомеханической си­ стемы управления. Для обеспечения контроля по­ ложения НА практикуется измерение его углового положения.

Поскольку угол установки лопаток НА являет­ ся регулируемым параметром, САУ осуществляет контроль его положения с обратной связью. При рассогласовании между заданным и фактическим положением НА САУ формирует соответствующий сигнал в бортовую информационную систему и бортовую систему регистрации.

При аналоговом управлении положением лопа­ ток НА контролируется отклонение фактического положения лопаток от программного. При дискрет­ ном управлении положением лопаток НА контро­ лируется соответствие крайних положений лопа­ ток требуемому.

В системе диагностирования может выполнять­ ся контроль за изменением величины рассогласо­ вания между заданным и фактическим положени­ ем НА. Кроме того, для оценки исправности НА и его системы управления могут учитываться ре­ зультаты оценки газодинамических параметров, так как несоответствие положения НА расчетному при­ водит к изменению, в частности, скольжения рото­

ров (отношения частот вращения роторов ВД и НД). Б) Диагностирование работы заслонок и кла­

панов.

При наличии соответствующей сигнализации возможен контроль соответствия положения кла­ панов, заслонок отбора/подвода воздуха и газа компрессора и турбины заданному. При примене­ нии сигнализаторов типа концевых выключателей положение клапанов и заслонок определяется до­ стоверно.

Однако применение их затруднено по услови­ ям работы, поэтому чаще применяются сигнали­ заторы, срабатывающие по наличию командного давления в гидромеханическом или пневмомехани­ ческом приводе.

Перспективно использование датчиков переме­ щения, которые отражают фактическое положение элементов механизации. Несоответствие положения клапанов и заслонок требуемому может возникнуть из-за неисправности сигнализации, неисправности привода, неисправности САУ, неисправности самих узлов (заклинивания).

Переключение положения клапанов и заслонок перепуска воздуха выполняется, как правило, дис­ кретно, поэтому в бортовой системе контроля вы­ полняется проверка соответствия открытого или закрытого положения заслонок командному сигна­ лу из САУ, а также своевременность, в соответ­ ствии с законами регулирования, открытия или зак­ рытия заслонок и клапанов перепуска воздуха из компрессора.

В наземной системе диагностирования допол­ нительно может выявляться несоответствие поло­ жения клапанов и заслонок заданному путем ана­ лиза газодинамических параметров.

Диагностирование САУ можно выполнять с уче­ том изложенных ниже сведений и рекомендаций.

Возможные неисправности по САУ:

1)Неисправность самолетных сигнализаторов

иэлектрических цепей электронных агрегатов САУ;

2)Неисправность электронных агрегатов САУ

иих отдельных элементов;

3)Неисправность взаимодействующих с агрега­ тами САУ датчиков и исполнительных механизмов;

4)Неисправность системы электропитания САУ. Современная САУ выполняет контроль своего

состояния с момента включения на всех этапах полета. При этом обеспечивается проверка целос­ тности электрических цепей датчиков и исполни­ тельных механизмов, проверка наличия короткого замыкания в цепях, проверка работы вычислитель­ ных и преобразовательных модулей, проверка це­ пей питания агрегатов. Применение в электронных САУ резервирования каналов измерения и вычис­ ления позволяет выполнять межканальное сравне­ ние параметров. При обнаружении неисправности

68

3.3. Диагностирование работы маслосистемы и состояния узлов ГТД, работающих в масле

формируется соответствующий сигнал, поступаю­ щий в бортовую информационную систему для экипажа и в бортовую систему регистрации для наземной обработки.

На неработающем двигателе может выполнять­ ся расширенный контроль исправности состояния электронной части САУ, включаемый обслуживаю­ щим персоналом. Кроме того, для проверки элект­ ронных агрегатов САУ, как правило, разрабатывает­ ся специальная контрольно-проверочная аппарату­ ра (КПА), позволяющая при наземных проверках имитировать различные ситуации для проверки вы­ полнения соответствующих функций. Например, для проверки срабатывания ограничителя давления воз­ духа за КВД в КПА может искусственно занижать­ ся величина ограничения.

При наземной обработке полетной информации проверяется своевременность поступления в САУ входных самолетных сигналов типа «Достижение самолетом скорости более 60 км/ч», «Предкрылки убраны», «Стояночный тормоз отключен», «Дости­ жение самолетом скорости принятия решения» и т.д. Проверяется также соответствие регулировок фор­ мулярным значениям, выполняется проверка кана­ лов измерения температуры и давления воздуха на входе в двигатель сравнением их между собой, про­ веряется синхронность положения РУД всех двига­ телей на взлетном режиме, выполняется анализ со­ ответствия регулируемых параметров заданным на режиме максимальной обратной тяги.

В) Диагностирование системы топливопитания. Возможные неисправности в системе топливо-

питания:

наземной обработке полетной информации выпол­ няется более тонкий анализ параметров, при этом предельно-допустимые значения параметра могут быть индивидуальными на каждом режиме для по­ вышения точности оценки.

Для некоторых параметров в системе диагнос­ тирования может выполняться многополетный ана­ лиз с целью выявления тенденций к его изменению по наработке. Например, постепенное или внезап­ ное изменение давления топлива в коллекторе фор­ сунок может свидетельствовать о неисправностях форсунок, топливных трубопроводов или агрега­ тов топливной автоматики двигателя. При много­ полетном анализе оценка параметров, как прави­ ло, выполняется на установившихся режимах работы двигателя.

Для очистки топлива от механических примесей в конструкции двигателя предусмотрены специаль­ ные фильтры, загрязнение которых контролируется по сигнализатору перепада давления. При засоре­ нии фильтра происходит срабатывание сигнализа­ тора с выдачей электрического сигнала в кабину самолета и на регистрацию. Применение аналого­ вого датчика вместо сигнализатора позволяет кон­ тролировать процесс загрязнения, а также выявлять неисправность самого датчика (отказ сигнализато­ ра может быть не выявлен своевременно). Форми­ рование сигнала для экипажа будет происходить при выходе значения параметра за предельное значение, а при диагностировании будут анализироваться бо­ лее тонкие процессы изменения параметра во вре­ мени с учетом индивидуальных характеристик сис­ темы топливопитания, канала измерения и т.д.

1)отказы в топливной системе самолета;

2)неисправности каналов измерения параметров;

3)неисправности трубопроводов коллекторов 3.3. Диагностирование работы маслосистемы

иагрегатов топливной системы двигателя;

4)засорение топливных фильтров;

5)неисправность топливных форсунок;

6)неисправности агрегатов топливной автома­ тики ГТД.

Объем диагностирования определяется перечнем измеряемых параметров системы топливопитания. Основными измеряемыми параметрами являются расход, давление и температура топлива. Давление топлива может измеряться на входе в двигатель, пе­ ред HP, в коллекторах подвода топлива к форсун­ кам КС. Для оценки работы самолетной системы топливопитания, а также самого двигателя, двига­ тельной топливной аппаратуры, топливо-масляных теплообменников необходимо измерение темпера­ туры топлива на входе в двигатель.

ВБСКД осуществляется непрерывный контроль измеряемых параметров с выдачей предупреди­ тельного или аварийного сигнала при выходе па­ раметра за предельно-допустимое значение. При

и состояния узлов ГТД, работающих в масле

Оценка технического состояния узлов и деталей ГТД, омываемых маслом, выполняется по измеря­ емым параметрам и методами трибодиагностики. При параметрическом анализе оценивается влия­ ние неисправностей ГТД на параметры маслосис­ темы, измеряемые с помощью штатных чувстви­ тельных элементов - датчиков и сигнализаторов. С помощью методов трибодиагностики оценивает­ ся состояние узлов и деталей ГТД по продуктам износа, содержащимся в масле.

3.3.1. Неисправности маслосистемы и узлов ГТД, работающих в масле

Неисправности узлов и деталей ГТД, выявляе­ мые методами трибодиагностики и параметричес­ кой диагностики маслосистемы, делятся на следу­ ющие группы:

69

Глава 3. Системы диагностики

а) неисправности системы измерения парамет­ ров маслосистемы (датчиков, сигнализаторов, разъемов, линий связи);

б) неисправности элементов маслосистемы:

-неисправность, засорение маслофильтров;

-негерметичность масляных уплотнений и тру­ бопроводов;

-неисправность маслоагрегатов (маслонасосов,

маслобака, воздухоотделителей, теплообменни­ ков);

в) неисправности деталей и узлов двигателя, омываемых маслом:

-неисправность подшипников опор роторов

ГТД;

-неисправность лабиринтных уплотнений опор

ГТД;

-неисправность деталей коробки приводов

ицентрального привода;

г) неисправности двигателя, влияющие на па­ раметры маслосистемы, например, чрезмерный нагрев горячими газами из газовоздушного тракта деталей, омываемых маслом, вследствие неисправ­ ности деталей газовоздушного тракта или систе­ мы перепуска воздуха;

д) неисправности приводных агрегатов, вклю­ ченных в маслосистему ГТД (электрогенераторы, гидронасосы и т.д.).

3.3.2. Диагностирование по параметрам маслосистемы

Требования к перечню измеряемых парамет­ ров

Поскольку параметры маслосистемы не участву­ ют в регулировании ГТД, то решение об измерении того или иного параметра принимается в зависимо­ сти от требований к контролю технического состо­ яния ГТД и требований соответствующих норма­ тивных документов.

Действующий стандарт [3.8] устанавливает ми­ нимальный перечень измеряемых параметров маслосистемы ГТД для самолетов:

-давление масла на входе в двигатель;

-температура масла на входе в двигатель;

-количество масла в баке;

-максимальный перепад давления на масляном фильтре;

-стружка в масле.

Для увеличения контролепригодности ГТД ис­ пользуют следующие измерения:

-температура масла на выходе из двигателя (из опор подшипников и коробки приводов),

-давление в полости суфлирования. Раздельное измерение температуры масла в ма­

гистралях откачки от опор подшипников позволя­ ет существенно упростить процесс поиска неис­

правности и увеличить количество выявляемых не­ исправностей.

Электрические сигналы от датчиков и сигнали­ заторов маслосистемы преобразуются в цифровой вид, обрабатываются в САУ ГТД, затем поступают

винформационную систему самолета и записыва­ ются бортовым регистратором параметров.

Алгоритмы диагностирования по парамет­ рам маслосистемы

Диагностирование параметров маслосистемы мо­ жет осуществляться бортовыми и наземными сред­ ствами контроля по измеренным значениям парамет­ ров, по значениям параметров, приведенным к стан­ дартным атмосферным условиям и к режиму.

Во время полета воздушного судна применяет­ ся оперативный контроль, который предназначен для выявления быстроразвивающихся неисправно­ стей и принятия решения о дальнейших действи­ ях экипажем во время полета. Оперативный конт­ роль параметров маслосистемы осуществляется

впроцессе работы ГТД, как правило, средствами бортовой системы контроля и визуально экипажем по отображаемым в кабине самолета параметрам. При оперативном контроле измеренные значения параметров сравниваются с предельно допустимы­ ми значениями и при выходе за допуск система кон­ троля ГТД выдает соответствующий сигнал в ин­ формационную систему самолета.

Для выявления неисправностей ГТД на ранней стадии их развития существуют наземные комплек­ сы диагностирования параметров ГТД, включаю­ щие диагностирование по параметрам маслосис­ темы. Такие системы отслеживают изменение параметров каждого ГТД в отдельности как в те­ чение каждого цикла (полета), так и за весь пери­ од его эксплуатации. Такой подход является более тонким инструментом для оценки параметров и ди­ агностирования ГТД, так как каждый конкретный экземпляр двигателя обладает своими характерны­ ми особенностями, которые не всегда возможно учитывать при оперативном контроле.

Для оценки изменения параметров двигателя

втечение всего периода его эксплуатации, как пра­ вило, применяется многополетный контроль пара­ метров, при котором анализируется их изменение по мере увеличения наработки двигателя. Посколь­ ку значения параметров маслосистемы зависят от ряда факторов, корректное сравнение их возмож­ но только после приведения к стандартным усло­ виям с учетом режима работы ГТД и внешних ус­ ловий. Приведение параметров маслосистемы про­ изводится по температуре воздуха на входе

вдвигатель, по частоте вращения ротора ГТД, по температуре топлива (если масло охлаждается топ­ ливом), по давлению масла на входе в двигатель по эмпирическим формулам. Для уменьшения по­

70