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

по параметрам настроечной характеристики (Дроссельная характеристика).

по уровню вибрации

по скольжению роторов

по количеству продуктов износа в масле

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.