Файл: Соломонов, П. А. Надежность планера самолета.pdf

при ударе двигателя о препятствие возможно перемещение зо­ лотников, клапанов и других деталей вследствие воздействия инерционных сил. Поэтому при анализе внешнего состояния аг­ регатов необходимо не только установить фактическое положе­ ние их деталей, но и выяснить, какое положение они занимают в момент отказа или разрушения двигателя. Для этого необходимо сопоставить взаимосвязанные между собой элементы тяг и рыча­ гов, различные клапаны, золотники, электромагниты, а также обратить внимание на имеющиеся на сопряженных деталях пов­ реждения, возникшие при разрушении двигателя.

Во всех случаях нужно стремиться к тому, чтобы двигатель до разборки был испытан на стенде. Если такой возможности из-за имеющихся на двигателе повреждений и разрушений нет, следует испытать как можно большее количество его агрегатов.

Программа испытания двигателя или агрегата должна быть составлена так, чтобы были созданы условия их работы, макси­ мально приближенные к условиям, при которых произошел от­ каз.

Прежде чем приступить к испытанию двигателя, необходимо убедиться в том, что его детали не имеют повреждений, которые могут привести к его разрушению или появлению неисправностей при работе. Часть агрегатов, неисправность которых могла при­ вести к его отказу, должна быть снята с двигателя для просве­ чивания с целью определения состояния и положения их внут­ ренние деталей, а также определения герметичности отдельных клапанов топливной аппаратуры двигателя при подозрении на их отказ.

Если нужно исследовать лопатки турбины на перегрев, то до испытания необходимо снять нужное количество лопаток, а вме­ сто них установить другие лопатки.

Если двигатель не может быть испытан, то прежде чем при­ ступить к его разборке, необходимо проверить состояние нераз­ рушенных участков его систем. Должна быть проверена герме­ тичность отдельных участков топливной и масляной систем. Необходимо также проверить прозваниванием целость элект­ роцепей двигателя и при возможности срабатывание отдельных агрегатов электросистем при подаче питания на соответствую­ щие штырьки штепсельных разъемов.

Если двигатель нельзя разобрать, его разрезают электродуговым, газовым или другими способами.

При разборке необходимо избегать дополнительного нагрева таких деталей, как лопатки газовой турбины, подшипники и др. Такие детали целесообразно при разборке обкладывать асбестом или принимать другие меры, защищающие их от перегрева.

В процессе разборки двигателя следует тщательно исследо­ вать состояние всех его деталей, провести необходимые изме­ рения зазоров, обратить внимание на имеющиеся подтеки масла и керосина и наличие посторонних предметов.

280

При обнаружении какой-либо неисправности узла агрегата, который не может быть испытан из-за полученных повреждений, выясняется влияние его на работу двигателя. Для этого целе­ сообразно провести экспериментальные работы с имитацией этой неисправности в агрегате исправного двигателя.

Методы, перечисленные выше, применимы при исследовании двигателя любого типа. Однако при исследовании турбовинтовых двигателей (ТВР) и двухконтурных турбореактивных двигате­ лей (ДТРД) имеются особенности, которые необходимо учиты­ вать.

Так, одной из особенностей ДТРД является двухроторная схема с различными скоростями вращения, причем обороты 1-го каскада значительно ниже оборотов 2-го каскада. Поэтому при разрушении о препятствие двигателя, работающего на малых и средних режимах, кинематическая энергия ротора 1-го каскада недостаточна для полного среза и круговой деформации лопаток компрессора и лопаток III ступени турбины.

Другой особенностью ДТРД является наружный контур, ко­ торый в какой-то степени предохраняет детали внутреннего кон­ тура при ударе двигателя о препятствие, особенно о мягкий грунт. Поэтому при определении режима работы двигателя по характеру деформации лопаток роторов компрессора и турбины необходимо учитывать указанные особенности ДТРД.

Определение режима работы ТВД в момент их разрушения имеет свои особенности, связанные с их конструктивными отли­ чиями от ТРД.

Основные отличия ТВД от ТРД, наиболее существенно влияющиедга результаты оценки режима работы двигателей при использовании перечисленных методов, следующие.

1. Обороты ТВД во всем рабочем диапазоне остаются посто­ янными. У ТРД обороты увеличиваются при повышении режима работы. Обороты авторотации у ТВД равны рабочим (если воз­ душный винт находится не во флюгерном положении), в то вре­ мя как у ТРД они составляют 10—20% от оборотов максималь­ ного режима.

Поэтому по внешнему состоянию деталей разрушенного ТВД нельзя судить о его режиме работы. Исключение составляют двигатели, у которых воздушные винты находились во флюгер­ ном положении, вследствие чего роторы не вращались.

2. Метод определения режима ТВД по температуре нагрева деталей применим с большими ограничениями, чем для двигате­ лей ТРД.

Это объясняется тем, что диски последних ступеней турбины ТВД нагреваются при работе двигателя больше, чем лопатки из-за перетекания тепла от дисков первых ступеней. Диски име­ ют большую теплоемкость по сравнению с лопатками, остывают медленно, и поэтому на поверхностях изломов лопаток при раз­

281

рушении образуются окисные пленки, соответствующие более высоким температурам.

Поэтому определять режим работы ТВД можно только по температуре нагрева лопаток первых ступеней турбины.

Наиболее объективным и достоверным методом определения режима работы ТВД является метод, основанный на определе­ нии угла установки лопастей воздушного винта в момент разру­ шения двигателя.

Признаки, по которым определяются углы установки лопас­ тей воздушного винта, следующие:

—метки на гайках и корпусе винта;

—количество масла в полости большого шага цилиндра вин­

та;

—отпечатки поршня ,на поверхности цилиндра винта;

—отпечатки шариков на поверхностях качения стаканов и

корпуса винта.

Режим работы двигателя и углы установки лопастей воздуш­

ных винтов взаимосвязаны. Каждому режиму работы двигателя соответствует определенный угол установки воздушного винта, который, однако, меняется при изменении условий полета само­ лета, а также при изменении температуры атмосферного воз­ духа.

Большую роль в обеспечении безотказной работы двигателя играет топливная аппаратура двигателя.

Все основные положения, относящиеся к исследованию авиа­ ционной техники, в полной мере относятся и к исследованию агрегатов топливной аппаратуры. Процесс исследования агрега­ тов топливной аппаратуры имеет свои особенности, обусловлен­ ные конструкцией и принципом действия этих агрегатов.

К особенностям агрегатов топливной автоматики двигателя следует отнести:

—различие влияния дефектов автоматики на работу двига­ теля в полете и на земле;

—неустойчивость возникающих дефектов;

—микроскопичность дефектов, вызывающих отказы агрега­

тов;

—зависимость работы отдельных узлов агрегатов от систем двигателя.

Отмеченные особенности агрегатов предъявляют специфиче­ ские требования к методикам исследования, к приемам выпол­ нения отдельных операций, к последовательности выполнения операций и т. п.

Иногда для выявления дефектов агрегата приходится прово­ дить сложные эксперименты, без которых иногда трудно опреде­ лить истинную причину дефекта.

В практике исследований довольно часто встречаются слу­ чаи, когда отказ, возникший при работе двигателя в полете (по

282

вине агрегатов топливной аппаратуры) при проверке двигателя на земле ие повторяется.

Например, возникшее «зависание» оборотов двигателя из-за негерметичности манжеты поршня ограничителя нарастания дав­ ления (ОНД) при попадании на нее посторонних частиц, как правило, не повторяется на земле, так как включение подкачи­ вающего насоса перед запуском может смыть частицы с манже­ ты (для односторонних манжет).

Поэтому перед началом исследования необходимо проанали­ зировать работоспособность двигателя в момент отказа и обсто­ ятельства происшествия.

От качества проведения этого этапа работы зависит правиль­ ность определения неисправного узла, правильный выбор после­ довательности выполнения операций при исследовании узла.

Особенностью агрегатов является также и то, что их отказ может быть вызван микроскопическими дефектами. Большая часть отказов агрегатов происходит в результате заклинивания или временного зависания золотников во втулках (зазоры меж­ ду этими деталями находятся в пределах 0,008—0,014 мм). Ес­ тественно, что дефекты, возникающие на поверхностях этих де­ талей, или посторонние частицы, попадающие в зазоры этих пар и вызывающие их отказ, соизмеримы с этими зазорами. Кроме того, точность настройки элементов автоматики делает их чув­ ствительными и к изменениям соотношений давлений в различ­ ных полостях, вызванных внешними или внутренними утечками малых величин.

Эта особенность требует применения в процессе исследования специальных методов, специальной аппаратуры п приборов.

Одновременно с этим микроскопические дефекты на деталях требуют от исполнителя умения различать повреждения на рабочих поверхностях деталей, которые могут привести к нару­ шению работы узла, и повреждения, которые являются постоян­ ными спутниками данных деталей и не приводят к отказам. Особенность исследования агрегатов топливной аппаратуры заключается также в том, что нарушение нормальной работы отдельных узлов агрегатов происходит не только в результате возникновения дефектов в узле, но и в системе двигателя, свя­ занной с этим узлом. При этом характер нарушения работы дви­ гателя будет одинаковым.

Эта способность агрегатов топливной автоматики требует проведения комплексного исследования всех агрегатов и систем двигателя, связанных с агрегатами топливной аппаратуры, и применения методик, позволяющих точно установить отказав­ ший узел.

К особенности агрегатов топливной аппаратуры можно отне­ сти свойство некоторых узлов при их отказе на ТРД одних типов не вызывать существенных нарушений в работе, а на двигателях

283