Повреждения, диагностика и контроль технического состояния силовых установок

Вследствие высокой напряженности элементов конструкции ГТД, интенсивности тепловых и газодинамических процессов в нем происходящих, сложности системы автоматического управления, при эксплуатации ГТД разных типов имеет место большое разнообразие причин, приводящих к отказам и неисправностям. К числу основных причин следует отнести конструктивно-производственные недостатки авиационных двигателей и отдельные нарушения требований и условий их технической эксплуатации.

Накопленный опыт эксплуатации ЛА позволяет классифицировать по группам основные виды типовых отказов и повреждений, встречающихся в узлах, агрегатах и системах ГТД и нарушающие их работоспособность.

Рассмотрим характерные повреждения, имеющие место в процессе эксплуатации ГТД, по их основным конструктивным элементам.

Компрессор. Наибольшее число повреждений компрессоров связано с попаданием в двигатель посторонних предметов. Крупные предметы, например, камни, птицы, куски льда, крупный град с ВПП или РД могут вызывать зональные забоины и вмятины на деталях проточной части, большие их общие остаточные деформации или даже полное разрушение (обрыв) рабочих лопаток с последующими вторичными разрушениями элементов по всему тракту двигателя (рис. 18).

Забоины, вмятины и общие остаточные деформации лопаток приводят к нарушению расчетной формы проточной части компрессора, что сопровождается падением его КПД, увеличением удельного расхода топлива и температуры газа перед турбиной. Искажение расчетной геометрии поврежденных лопаток вызывает разбалансировку ротора и повышению уровня вибрации двигателя, а также может стать причиной появления новых резонансных режимов и автоколебаний лопаток.

Механические повреждения создают повышенную концентрацию напряжений в лопатках, что совместно с вибронагружением приводит к их ускоренному усталостному разрушению.

Распространенным повреждением вентиляторов является расстыковка рабочих лопаток по антивибрационным полкам в результате их деформации от ударов посторонними предметами или износа поверхностей контакта полок. Это повреждение сопровождается увеличением уровня вибронагруженности лопаток из-за утраты полками своих демпфирующих свойств и снижения жесткости рабочего колеса.

К числу эксплуатационных мер по предупреждению повреждений деталей компрессора посторонними предметами относятся такие, как тщательная уборка ВПП и РД, уменьшение руления ЛА на аэродроме за счет их буксировки, применение аэродромных средств отпугивания птиц и т.п.

Попадание в двигатель вместе с воздухом большого количества песка и пыли приводит к интенсивному эрозионному износу лопаток компрессора, ухудшающему их аэродинамические и прочностные характеристики.

Наличие в атмосферном воздухе вязких видов загрязнений (влажных частиц глины, речного ила и т.п.) постепенно вызывает загрязнение проточной части компрессора, которое существенно ухудшает параметры двигателя, в том числе его топливную эффективность. В этом случае для восстановления свойств компрессора осуществляют промывку проточной части синтетическими моющими средствами.

Атмосферный воздух некоторых районов содержит химически активные вещества, например, соли морской воды или солонгановой пыли, которые являются причиной коррозии деталей компрессора, особенно лопаток последних ступеней, где коррозия активизирована повышенными температурами. Эти повреждения создают повышенную концентрацию напряжений и возможность развития усталостных трещин в лопатках при колебаниях.

Рис. 18. Типовые повреждения элементов конструкции компрессоров ГТД

Кроме повреждений деталей проточной части компрессоров возможны повреждения других элементов, в частности износ подшипников опор и деталей приводов агрегатов, разрушение масляных уплотнений подшипников, засорение датчика обледенения, заклинивание противопомпажного механизма поворота лопаток НА и др.

Камера сгорания. К основным повреждения камер сгорания, обнаруживаемым в эксплуатации, относятся прогары, коробления и трещины (рис. 19). Причинами появления этих повреждений являются возникновение нерасчетных повреждающих факторов в отклонении от технологии изготовления и сборки данного узла.

Возникновению повреждений способствует нагарообразование, появление которого свидетельствует о неполном сгорании топлива и некачественном процессе его сгорания в камере сгорания. Отложение нагара на торцах форсунок искажает фронт пламени и поле температур. Это приводит к прогарам или перегреву и короблению стенок жаровой трубы, что еще более искажает структуру газового потока. Образование нагара на стенке жаровой трубы приводит к изоляции стенки от охлаждающего воздуха, местному повышению температуры и короблению данного участка жаровой трубы. К короблению и последующему трещинообразованию стенок жаровой трубы приводит применение нестандартного или загрязненного топлива. В этом случае частичное засорение отдельных топливных форсунок приводит к резкому перераспределению подаваемого в камеру топлива и искажению структуры газового потока.

Похожие статьи:

Характеристика материалов
Применяемые материалы зависят от назначения деталей автосцепного устройства. Основные детали – изготавливаются стальным литьем по ГОСТ 22703-91. Согласно этому стандарту, корпус, автосцепки и тяговый хомут – т.е. детали, передающие продольные нагрузки изготавливаются по первой группе указанного ста ...

Характеристика козловых кранов
Перегрузочный комплекс включает в себя базовую перегрузочную машину-козловой кран перегрузочные машины-автопогрузчики. При перегрузке крупноразмерных грузов, например железнодорожных контейнеров массой 5 и 20 т часто бывает достаточным, если вылет консолей козлового крана будет на 150-250 мм превыш ...

Сооружение земляного полотна
Выбор способа сооружения земляного полотна железной дороги включает в себя распределение земляных масс, определение рабочей кубатуры и назначение комплектов основных машин. Целью распределения земляных масс является определение границ рабочих участков, различающихся объемами и схемой производства р ...