автореферат диссертации по транспорту, 05.22.14, диссертация на тему:Диагностирование газотурбинных двигателей по характеристикам модулей

ргб оа

Б «Мбм-яисгврсг-о транспорта России

^ ' . Департамент воздушного транспорта

Государственный. научно-исследовательский институт граладанской авиации

На правах рукописи

МЕТЕЛКИН Михаил Борисович

УДК 629. 7. 017. 004

ДИАГНОСТИРОВАНИИ ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ПО ХАРАКТЕРИСТИКАМ МОДУЛЕЙ

Специальность 05. 22. 14 - Эксплуатация воздушного

транспорта

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1996

Работа выполнена в Государственном научно-исследовательской институте гражданской авиации.

Научный руководитель

- доктор технических наук, профессор ЯМПОЛЬСКИЙ В.И.

Официальные оппоненты

- доктор техшкеских наук, профессор ЕМИН 0. К.

доктор технических наук, профессор КОНЯЕВ Е.А.

Ведущая организация

- Отдел технической эксплуатации и ремонта авиатехники (ОТЗРАТ) Департамента воздушного транспорта.

Защита диссертации состоится tf^OfbT&s 1996 года в часов на заседании диссертационного Совета К 072.01.01 Государственного научна-нсследовательскога института гражданской. авиации по адреоу : ^

01

103340 , Москва, аэропорт "Шереметьево", ГосНИИ ГА.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГосНИИ ГА..

Автореферат разослан

года.

Отзыв на автореферат, заверенный гербовой печать», просим направлять по указанному адреоу на имя ученого оекретаря.

Ученый секретарь дисоартацкокного оовата доктор технических наук, профессор

А.А.Шанявокий

Актуальность теми.

Работа выполнена в ГосКИИ ГА в соответствии о "Комплексной программой развития диагностики ГА до 2000 г. " и договорами Гоо НИИ ГА о МГА N 80.138-306 и ДВТ N 80.136-1652.

Дефекты и неисправности двигателей, связанные о нарушением "геометрии" проточной части,составляют до 30 X всех неисправностей газотурбинных двигателей (ГТД). Для выявления таких неисправностей предназначены методы параметрического диагностирования.

Диагностирование по характеристикам модулей (в дальнейшем ДХМ) - разновидность параметрического диагностирования, ориентированная на локализацию неисправностей о глубиной до модуля, заключающаяся в прямом измерении и оценке характеристик модулей в эксплуатации, треОуюищя для своей реализации специй.шгщ внешних наземных устройств, а также новых методов проведения испытаний и обработки результатов. В данной работе модулем называется конструктивный элемент ГТД (компрессор, турбина, камера сгорания). В ГТД модульной конструкции модули - взаимозаменяемые. Поэтому наибольший эффект от внедрения ДХМ может быть получен при эксплуатации модульных двигателей за счет своевременной замены дефектных модулей прямо на Сорту воздушного судна вместо отправки двигателя в ремонт, как это почти всегда делается в настоящее время. В то же время повышение достовернсхзти диагностирования за счет прямого измерения характеристик модулей при ДХМ позволяет снизить число отказов и число необоснованных досрочных съемов ГТД, в том числе и не модульной конструкции.

Для внедрения диагностирования по характеристикам модулей необходимо разработать методологию ДХМ, . что обуславливает актуальность темы диссертационной работы.

Дель работы - разработка теоретических основ и методологии диагностирования по характеристикам модулей, обоснование эффективности ДХМ и '-экспериментальное подтверждение возможности осуществления диагностирования-ГТД для определения их технического состояния (ТС) с глубиной до модуля, в условиях эксплуатации.

Задачи исслядовдний:

1. Разработка теоретических положений, обосновывающих лозмох-ныа способы введения рассогласования турбшш и компрессора для реализации ДХМ, о анализом наиболее пригодных способов в эксплуатации,

2. Обоснование способа измерения расхода воздуха и полного давления на входе в двигатель при испытаниях по ДХМ, включая спо-ообы тарировки измерительных устройств.

3. ООоонование соотава, схемная и конструктивная проработка специальных устройств для реализации ДХМ. Составление исходных требований на уотройства.

4. Разработка метода наиболее рационального проведения испытаний по ДХМ, включая обработку и анализ результатов.

Б. Анализ особенностей работы ГТД пг« раарвжншга на входе в двигатель. Разработка метода оценки влияния разрешения на входе на термогаэодинамическш параметры ГТД и мероприятий по обеспечении нормальной работы всех систем двигателя при разрежении.

6. Разработка метода определения влияния влажности на характеристики ГТД и его модулей.

7. Разработка метода оценки повышения эффективности эксплуатации от внедрения ДХМ и проведение анализа экономической эффективности внедрения ДХМ.

8. Создание необходимых уотройств, подготовка и проведение экспериментальных исследований по реализации ДХМ.

Обгокти иосладоианий - термогазодинамические характеристики ГТД , их модулей , условия совместной работы турбины и компрессора ГТД, внешние факторы, воздействующие на параметры работы ГТД, уотройства для измерения расхода воздуха, уотройства для воздействия на совместную работу турбшш и компрессора, параметрические методы диагностирования.

Методы исследований. Для решения поставленных задзч использовались методы теории технической диагностики, теории воздушно-реактивных двигателей (ВРД), теории вероятностей, численные методы исследований процессов совместной работы турбины и компрессора

по подтвсрАдонип осковш« положений диссертационной работ«.

[[лучная^он>1Л11,-1 работы з а к д о ч а 9 т о ш

- в разработка теоретических основ и методологии диагностирования ГТД по характеристикам ос не в них. модулей, включящих творэ-тическое обоснование диагностирования;

- в обосновании ехх^авя и схемкой прорзОогко специальных устройств для реализации ДХМ 1

- в разработке мотодоа проведения испытаний, обработки и анализа результатов, включая учет влияния работы ГТД о разрежение« и влияние влалшэсти на характеристики модулей;

* в разработке метода оценки эффективности ДХМ.

Прздтнчоск;\я аипчинооть работы заключается а воэмолиооти повышения-безопягнэсти полетов и регулярности рейсов за счет Оолеа достсрерного и своевременного тфвД^ления ТС осш.7чах клдулей при ДХМ. При этом обеспечивается уменьшение количества отказов ГТД и уменьшение числа нооСосновано снятых о эксплуатация исправных двигателей, а гакжэ -"своевременная и обоснованная замена поврел-деннкх модулей у ГТД модульной конструкции.

Автор защищает:.

- теоретические положения, обосновывающие возможные способы введения рассогласования турбины и компрессора для реализации ДХМ с анализом наиболее пригодных способов для реализации ДХМ в эксплуатации;

- способы измерения расхода воздуха и полного давления на входе в двигатель при испытаниях по ДХМ, включая способы тарировки измерительных устройств;

- необходимый состав устройств, схемную и конструктивную проработку специальных устройств для реализации ДХМ;

- мотсд оценки влияния разрежения на входе в двигатель на термсгазодинамические параметры и оценку влияния разрежения на рабсту основных систем • ГТД, включая конкретные предложения по обеспеченно нормальной работы всех систем двигателя;

- мотсд определения влияния влажности на параметры ГТД;

- метод наиболее рационального порядка проведения испытаний

- метод оценки эффективности эксплуатации в гавиошооти от качества диагностирования ГТД;

- результаты экспериментальных исследований по ДХМ.

Достоверность основных положений диссертации подтверждена результатами экспериментальных исследований, проведенных автором.

Рядлиааццу. результатов рдботи.

Результаты работы реализованы при разработке документов: ,

- Указание МГА от 26.06.87 N 457/У " 0 проведении экспериментальных исследований метода диагностирования двигателей ТВ2-117";

- Программа наземных экспериментальных исследований методов диагностирования двигателей ТВ2-117 на вертолете Ми-8, утв. Глав НТУ МГА 08.07.88г;

- Технологическая инструкция по. 'диагностированию двигателей т02-117", утв. Глав НТУ МГА, согл. Гл.метролог МГА 30.D6.89r;

- Программа испытаний на гидротормозном стенде по тарировке устройств для измерения расхода воздуха, утв.ГосНИИ ГА D6.ll.87r;

- Мс-жведомотвенкый план по созданию и опробованию технологии определения запасов устойчивой работы к впрыску воды двигателей ТВ2-117, ГосНЮ! ГА, ЦИАМ, ОКБ им Климова, гавод-изгот., 1990 г;

- Технология определения запасов устойчивой работы к впрыску воды двигателей ТВ2-117, прошедших ремонт на 404 заводе ГА, утв. ГУТЭРАТ МГА и ГУ НТП МГА 15.ll.91r; •

- Решение о выпуске бюллетеня по дополнению руководства по ремонту двигателей технологией определения запасов устойчивой работы К впрыску воды, утв. МГА , МАП , 12.12,91 г;

- Бюллетень N С79-973-БР-Т, Определение запасов устойчивой работы к впрыску воды двигателей ТВ2-117АСАГ), введен 22.01.92г;

- Указание ОТЭРАТ ДВТ от 30.01.92 Н 23,7-34, "О селективном отборе двигателей, устанавливаемых на один борт Ми-8 в зависимости от фактических аапасов к впрыску воды";

- Предложения МГА по проведении работ по исследованию причин значительного различия в значениях порогового количества воды для различных экземпляров двигателей,, утв. ОТЭРАТ ДВТ и ОРПС и НТП ДВТ 17 .04.92 г, __

- Технологическая инструкция по диагностировании двигателей ТВЗ-117 по температуре газов", утв. ОТЭРАТ ДВГ , ЛНПО им Климова, ГосНИИ ГА 20.11.92,

- Указание ДВГ от 13.12.94 N ДВ.25.1.5-91, 0 внедрении технологической инструкции по диагностированию двигателей ТВЗ-117,

- План мероприятий по внедрению в практику авиапредприятий средств и методов диагностирования, утв. ОТЭРАТ ДВТ 08.12.94 г,

- Отчет по научному сопровождению эксплуатации модульных га-еотурбишшх двигателей:

Часть 1 "Методология диагностирования газотурбинных двигателей по характеристикам основных элементов." утв.ОТЭРАТ 10.00.94,

Часть 2 " Оптимальный .набор специальных эксплуатационных устройств для диагностирования по характеристикам основных элементов ". утв. ОТЭРАТ ДВТ 16.11.94,

Часть 3, " Выбор наиболее^ целесообразного плана внедрзлия в ГА диагностирования ГТД по характеристикам элементов и объектов авиатехники для проведения экспериментальных исследований " утв. ОТЭРАТ ДВТ 18.03.95.

Экономический эффект работы заключается в возможности снижения эксплуатационных затрат и получения прибили за счет:

- уменьшения числа отказавших двигателей в эксплуатации,

- уменьшения числа исправных двигателей, необосновано снятых с эксплуатация,

уменьшения числа досрочно снимаемых двигателей о неисправными модулями,. ..

- увеличения числа двигателей, отработавших ресурс.

' Наибольший.экономический эф&ект может быть получен от внедрения ДХМ при эксплуатации воздушного оудна (ВС) о ГТД модульной конструкции. -

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на научно-технической конференции молодых ' ученых и специалистов в ГосНИМ ГА. (1979 г.). на' научно-практическом семинаре "Проблемы эксплуатационной надежности авиационных ГТД".в г.Киеве (1983.г.), на научно-практическом семинаре проблем ГТД в/ч 75360 г. Люберцы -(1-934 г.), на научно-практическом семинаре по диагностированию "В""

ГооНЩ ГА <1994 Г.), на заседании НТС ГосШ ГА (1986т), на еа-оеданиях секции НТС НИО-13 ГосНИИ ГА ( 1976 - 1985 гг.), в авиая-.радприлтнях ГА.

ПуЛМ^'УШд.

Ооноыюз содержание работы иглслено в 4 опубликованных ататьпх, 2 авторских свидетельствах на изобретения, 5 отчетах Гс»Ш1 ГА и 3 отчет.-«, утвержденных ОТЭРАТ ДВТ.

Структура и пЬгом работы.

Диссиргадиокнг1л работа состоит из введения, пяти разделов, заключении, списка использованных источников и приложений. Работа вюшчает 147 страницы машинописного текста, 49 рисунков, 29 таблиц, список иопользоьанных 93 источников на 10 страницах и приложения на 73 страницах.

СОДКГЖАШЕ РА1ЮТЫ.

Ко нио^л?• I¿им »¡»ивидено иооснование ам'угл;ы;::>стн темы дио».'¿стации, формулируются цель и задачи работы, характеризуются методы иссдедоч.ишя, научная иоьизиа, достоверность и практическая значимость .

ЙЛШ^У.^-Р!'!®?^ приведен анализ состояния щхэблемы разработки и внедрения параметрических методов диагностирования ГТД, -обойно-вываетоя необходимость разработки Д>Э,(.

Дается классификация основных водов диагностирования, применяемых к авиационным ГТД с указанием типов дефектов, выявляемых каждым видом диагностирования. Определено место диагностирования по характеристикам модулей в проблеме оценки ТС ГТД о указанием основных дефектов, выявляемых о помощью ДХЫ. Дается рззаернутов определение ДХМ.

Приводен анализ выполненных работ в области диагностики ГТД по газодинамическим параметрам. Изложено базовое положение теории подобия течений (из теории ВРД ), лежащее в основе диагностирования по газодинамическим параметрам, включал ДХМ. Проанализированы основные достижения отечественных и зарубежных ученых по исследовании газодинамических процессов в ГТД и их элементах, по разработке методологических основ диагностики и повшешво эффективное-

' ти параметрических методов, по рациональному их применению в системе эксплуатации. Отмечена исключительная роль доктора технических наук Алексеева Л.П., предложившего осуществлять прямое измерение характеристик модулей в эксплуатации, что и использовано при ДХМ. Указаны основные этапы развития диагностирования ГТД по газодинамическим параметрам, выделены отдельные проблемы, решение которых мсжет Сыть более эффективным при использовании ДХМ.

В частнооти, отмечена проблема недостаточной адекватности описания математическими моделями процессов изменения ТС ГТД и его отдельных элементов. Это обусловлено невозможностью учета их индивидуальных особенностей, а также индивидуальных особенностей характера изменения их ТС. Так, в случае существенных отличий характеристик одноименных модулей ГТД в исходном состоянии и их различного изменения в процессе накопления повреждений, • приводит к тому, что математические модели не позволяют отслеживать харак-• теристчки модулеГз в процессе эксплуатации.

Определено, что основная задача ДХМ - обеспечить прямое измерение и оценку изменения характеристик основных модулей ГТД в эксплуатации (на Сорту ВС). При атом решение общего вопроса получения адекватной математической модели ГТД и его элементов в данной работе не рассматривается.

Для определения прямым измерением в эксплуатации характеристик :модулей ГТД необходимо обеспечить работу ГТД в поле функциональных характеристик компрессора и_турбины. Для этого при ДХМ необ-. ходимо , вносить специальные внешние воздействия на совместную работу, турбины и компрессора,' а также производить измерение расхода ■ 'воздуха. Получение, функциональных характеристик : компрессора и . - турбины позволяет производить диагностирование ГТД по характеристикам модулей, .что является теоретической основой данной работы.

Учитывая первичность постановки проблемы, численные исследования по обоснованию ДХМ'проводятся ,нз'примере одноконтурного одно-взльного ГТД. • Отмечается применимость.ДХМ к разным типам ГТД на основе анализа особенностей7, применения диагностирования к одноконтурному одновальному ГТД. В дальнейиих исследованиях целесообразно распространять' методологию на другие типы ГТД. ; . "

Во втором разделе изложена методология диагностирования ГТД по характеристикам модулей. :

Теоретическое обоснование проведения диагностирования по харантеристклм модулей.

Объектом исследований являются напорные, характеристики компрессора вида (зепр) для различных постоянных значений Пкпр и ветки расходных характеристик турбины вида Вгпр^^.г) для различных постоянных значений Птп» ( см. рис.1), где: ' ' ' : тс^ - степень повышения давления в компрессоре ; Бвпр - расход воздуха, приведенный к стандартным атмосферным условиям (САУ) ; '■'-■-"''•'-■'-"■'.--'''•-.,'.' Пкпр - частота вращения компрессора, приведенная к САУ; Бгпр - приведенный расход газов; . Кг - степень понижения давления в турбине;. • ' ПтПр - приведенная частота вращения турбины Испытаний двигателя без клкта-либо ..внешних воздействий, на совместную работу турбины и компрессора не позволяют ,в эксплуатации получить указанные характеристики, компрессора и турбины , так как в двигателе турбина и компрессор, связанные одним валом и одним расходом воздуха, работают только по линии совместной'работы.

Основная задача испытаний по ДХМ заключается в осуществлении внешних воздействий , изменяющих положение линии совместной рабс^ ты компрессора и турбины. При различных степенях внешнего воздействия, линия совместной работы смешается и пересекает напорные , . ветки характеристик компрессора и расходные : ветки . характеристик : турбины в различных точках (см.- рис.1). Это позволяет на основании испытаний с различными степенями внешнего воздействия опреде-. , лять положение напорных веток компрессора и турбиныдт.е. опреде- -лять характеристики соответствующих модулей. При этом в процессе ■ испытаний необходимо измерять расход воздуха. '

На рис.1 представлено изменение положения линии . совместной работы с исходного положения РЛо до РЛ} и РЛг (при более высокой степени рассогласования) , : что позволяет в определенном диапазоне получить ветки Пк.1 напорной характеристики компрессора и ветки -Птт~ расходной характеристики турбины. ,--.

. - 9 -

Получение характеристик

ТАш

вг

11«,

G.

компрессора

турбины

Рис. 1

Из теории ВРД и теории лопаточных машин известно уравнение совместной работы турбины и компрессора в одновальном одноконтур-

. где пД - адиабатический к.п.д. компрессора; к -показатель адиабаты;

", Consti- постоянный-коэффициент. ' Это уравнение получено'при .условии пропорциональности расхода воздуха через компрессор я расхода газа через турбину, равенства мощности,.развиваемой турбиной и"поглощаемой компрессором, и пропорциональности удельной . работы турбины величине температуры газов перед турбиной (т£). Последнее обусловлено допущением о постоянстве ici. Возможны два пути рассогласования турбины и компрессора:; механический и газодинамический.

'.'Механическое рассогласование модет быть достигнуто подведением к валу, соединяющему турбину с компрессором, механической • работы от , внешнего , источника модности или отбором мощности от этого вата. Введём, коэффициент An,, показывающий, какую долю составляет отбор (или подвод) мощности 'от работы компрессора. Тогда:

i ; ■•'■Г^ ' f' Nk U £ M ' Nt • ; : (2) -

" * 'г " где Nk и ' Кт' соответственно мощности компрессора и турбины.

ном ГТД:

Ц ПГ- l)

(1)

Газодинамическое рассогласование может Сыть достигнуто под- ■■ водом или отводом рабочего тела в каком-либо сечении тракта между компрессором и турбиной. Введем коэффициент Сс, показывающий какую долю от расхода воздуха составляет дополнительный подвод или отвод воздуха. Тогда уравнение нераарывнооти будет иметь вид: .

Gb (1 ± CG) Sr Constg . (3) ,

Газодинамическое рассогласование может быть также достигнуто путем дросселирования сопла двигателя или входного сечения ' компрессора. В обоих случаях дросселирования при сохранении степени повышения давления в компрессоре уменьшается перепад давления на. турбина, когда располагаемый перепад становится меньше критического на ступенях турбины. Введем коэффициент Вдр, характеризующий онижение удельной работы турбины LT за счет,уменьшения . . . v '

Lt- т? Вдр Coast3 V / ■ (4) -;•

С учетом введецных коэффициентов воздететбий Ан, Са и Вдр саг-, ласно соотношений (2),. (3) и (4), уравнение . совместной работы (1) после преобразований приобретет вид: -'.

2 ■> _ ■ ■ , . „ 2 ' - ЛЛ Лк Вдр ■ : ■

СвПр - Const4 —---—- , (Б)

■ , |т£ ТГ- lj (IÍAh) (1¿Cg)

Уравнение (5) - общий виц уравнения влияний внешних воздайо-; твий на положение линии совместной работы турбини и' компрессора. Рассмотрим возможность изменения положения линии'совместной pafio-, . ты на характеристике компрессора т.е. на зависимость я* •-f(QBnt>). При атом приемлемыми воздействиями для проведения pao- i согласования в эксплуатации можно считать воздействия, на связанные с подводом энергии извне. Таковыми могут быть: -. ,. . ■ ,.

- отвод механической мопщооти от вала, соединяющего турбину с--компрессором через предусмотренный конструкцией вал, например,';на -гидротормоз. В этом случае согласно (2) величина Ац положительна, а значение (1±Ац) > 1, Тогда для одного и того же значения величина евпю при рассогласовании уменьшится , т.е. линия совмест--«ей работы на характеристике компрессора поднимется, в сторону—

г

границы устойчивой работы;

- отвод части расхода воздуха из-за компрессора (через специально предусмотренное конструкцией двигателя устройство. П этом случае согласно (3) величина Сд отрицательна, а значений (líCs)<l. Тогда для одного и того же значения я« величина GBnp при рассогласовании увеличится, т.е. линия совместной работы на характеристике компрессора опустится в сторону границы запирания;

- установка дросселирующего устройства на вход в ГТД или а сопло приведет к снижению степени понижения давления в турбине и уменьшению удельной работы. Поэтому из соотношения (4) Пд? < 1. Тогда для одного и того же значения я(* величина Бапв при рассогласовании уменьшится, т.е. линия совместной работы на характеристике компрессора поднимется в сторону границы устойчивой работы.

Таким образом, согласно проведенной качественной оценке имеется ео£ко.лность игмен?ВД5А поношения линии совместней работы на характеристике компрессора как в сторону границы устойчивой работы, так и в сторону границы запирания.

Устройства для реашатщи ДО/.

Необходимым набором устройств для реализации ДХМ являются устройство для измерения расхода воздуха и устройство для внешнего воздействия на совместную работу турбины и компрессора. При этом устройство измерения расхода воздуха - это всегда внешнее устройство, так как оно не предусмотрено конструкцией ГТД, а уот-ройство "рассогласования" (внешнего воздействия) может быть как чисто внутридвигательным (например, клапаны перепуска воздуха), так и смешанного типа (например," ревероивное устройство в совокупности о устройством перекрытия обратного истечения газов), или чисто внешним'(например; дросселирующее устройство).

Все классы ГТД, , кроме турбовинтовых и в инто-вентиляторных двигателей,' конструктивно позволяют подсоединять на вход внешние устройства для дросселирования и 'измерения расхода воздуха. У турбовинтовых, двигателей малое расстояние между вращающимся винтом и входным устройством двигателя не позволяет без демонтажа винта (винта-вентилятора)' .устанавливать внесшие устройства . Кро-

мэ того, после демонтажа винта необходимо подсоединять устройство, воспринимающее крутящий момент.

Для вертолетных ГТД наиболее приемлема уотановка внешних устройств на вход в двигатель о креплением на элементы конструкции. Для ГТД больших самолетов наиболее приемлемо использование передвижных установок, на шасси которых устанавливаются внешние устройства.

Для практической реализации внешних воздействий наряду р внешними устройствами целесообразно использовать имевшееся конструктивные элементы силовой установки (СУ), такие как элементы механизации компрессора /перепуск воздуха, регулируемые лопатки направляющих аппаратов (НА) компрессора/устройства реверса тяги, свободная турбина в турбовальных ГТД. Для вертолетных ГТД дросселирование на выходе Ио газогенератора двигателя может осуцесг• , вляться путем дополнительной загрузки свободной турбины крутящим . моментом (от несущего винта) .

Для последующего внедрения ДХМ представляют интерес специальные дросселирующие устройства, не требующие доработок конструкции двигателей и ВС и позволяющие выполнять рассогласование любой. требуемой степени. Особенно много преимуществ имеет дросселирование на входе в двигатель.: При этом вследствие снижения уровня давления по тракту ГТД: , ,

-уменьшаются газодинамические нагрузки на детали газовоздушного тракта (ГВТ), вследствие снижения расхода воздуха;

- уменьшается расход топлива, а, следовательно,. повышается экономичность проведения испытаний;"

снижается тепловая - нагруженность деталей проточной части за очет уменьшения коэффициента теплоотдачи от горячих газов в тело деталей, который пропорционален давлению;

- снижается уровень шума.

■ Кроме того, устройство.дросселирования, установленное на вход в двигатель, не подвергается тепловому воздействию горячих газов, что позволяет использовать широкий ассортимент материалов для изготовления этого устройства. ■' •

1 ■ ■ ' .

Анлпт возможных принципиальных схвн дроссеягрущих уапрайта.

Сформулированы основные требования к дросселирующим устройствам. Проведен анализ четырех различных схем дросселирующих устройств о учетом результатов проектных и исследовательских работ, проведенных автором в ГооНШ ГА. В результате анализа рекомендованы схемы дросселирующих устройств как для проведения экспериментальных исследований, так и для использования в эксплуатации.

Общаэ особенности работ ГТД при разрежении та входа.

Проанализированы усилия взаимодействия ГТД и дросселирующего устройства, а также возможные изменения осевых нагрузок на ротор при различных конструктивных схемах опор роторов. Проанализирована особенность работы маслосистеш и САР двигателя в условиях разрежения. Для обеспечения нормальной работы систем ГТД автором предложено использование специального технологического бачка "рглосдения" для подсоединения к нему магистралей суфлирования масляных полостей и датчиков давления САР.

Мсяодшю расчета изменения параметров ровояи ГТД при дроссс.ировлнии па входе л двигатель.

Чем больше степень дросселирования, тем больший диапазон характеристик. компрессора и турбины могут быть получены. С ростом степени дросселирования ' входного канала ГТД раотет и изменение ;параметров двигателя. Ограничения, накладываемые техническими уо-.довияма на ряд параметров, приводят также к ограничениям на диапазон получения характеристик компрессора и турбины.

Для оценки, допустимых, диапазонов получения характеристик компрессора и турбины при испытаниях.о дросселированием входного канала ГТД автором разработана методика расчета изменения параметров двигателя при дросселировании. В число параметров входят: " температура газов (перед турбиной), расход топлива и осевая сила, ! дейстЕувзуая на ротор и статор газогенератора ГГД. Методика позволяет "на . основании .. известных ,характеристик компрессора получить для заданной степени дросселирования изменение положения линии . совместной работы (линии рабочих режимов) и изменения перечислен-—нйх-'Еьше ¡параметров.-- ..-■--- ."•> - ■ ;.-' •

Общив закопамерносжи изменения параметров работ ГГД с разлитыми параметрами цикла при дроссслгровавш.

Для оценки величин степени дросселирования и степени понижения давления, необходимых для реализации ДХМ при дросселировании на входе в ГГД был выполнен расчет по разработанной методике.

При расчете принято, что потребное изменение положения линии совместной работы соответствует снижению запасов устойчивой рзбо-ты компрессора на 20 7.. В результате расчетов получено:

- потребное уменьшение площади проходного сечекия для дросселирования составляет от 10Х для двигателей с трансзвуковыми первыми ступенями компрессора до 80* для двигателей с существенно дозвуковыми первыми ступенями компрессора ;

- дополнительная осевая нагрузка на ротор составляет от 10 до 30 7. от нагрузки на исходном режиме (без дросселирования) в зависимости от соотношения расчетной степени повышения давления и температуры 1 азов;

- падение отепени понижения давления на турбине при дросселировании составляет приблизительно 30 % от исходного значения;

В третьем разделе изложены способы измерений, методы проведения испытаний по ДХМ и методы обработки и анализа результатов диагностирования.

Обоаюшшио способа иамореиия расхода -воздуха на входе в дга¡гапллъ.

Вследствие первичности постановки задачи измерения расхода воздуха в эксплуатации проанализированы существующие способы измерения расхода воздуха при стендовых испытаниях, выявлены их недостатки для использования в эксплуатации на борту ВС. Предложено использование принципиального нового устройства для измерения расхода воздуха на борту ВС, основанного на измерении скоростного —напора (силы, действующей на помещенное в поток тело ). Измерение силы в сравнении с измерением давления имеет следующие преимущества:

- более точная и простая тарировка аппаратуры;

- возможность сложения сил путем соединения силопрпемных "^элементов в один конструктивный узел.

Возможность-сложения сил позволяет создавать различные конструкции устройств для определения интегральных значений силы действующей на оилоприемнке элементы в потоке и тем самым осуществлять механическое осреднение, Механическое осреднение обеспечивает малые значения дисперсии результатов измерении (т.е. приближает их к детерминированным).

Рассмотрим связь силового воздействия с расходом воздуха.

Известный вид уравнения расхода воздуха:

Ри бвхав) Ч(Х») В„ - С1 - , (в)

/тГ

где Ci« m FB- Const.

Ба - расход воздуха ;

ш коэффициент, определяемы;! свойствами рабочего тела (газовой постоянной и показателем адиабаты воздуха); q(,'Ав) - функция плотности гона на входе в ГТД ; ^п - относительная скорость (коэффициент скорости); FB - площадь поперечного сечения канала на входе в двигатель; Рн - атмосферное давление воздуха;

- 6qxUb) - коэффициент потерь полного давления во входном устройстве; Тн - температура атмосферного воздуха.

На неподвижное тело, помещенное в поток воздуха, со стороны воздуха действует сила N :

Р VB2

N - СхОв) S - , (7)

2

где Сх(Ац) - аэродинамический коэффициент лобового сопротивления, обычно определяемый экспериментально в зависимости от \л, S - площадь поперечного сечения тела в потоке, р - плотность обтекающего тело воздуха, Vb- скорость воздуха, набегающего на тело, Выразив плотность воздуха через уравнение состояния газа :

Р ■ гг • (8)

р. т

где Р - ст?.т1гческое давление воздуха,

- 1В -

Т - температура воздуха в потоке* К - газовая постоянная (воздуха), определив величину Р через газодинамическую функцию к(Ла)'

Р - Рн К(*в> . (9)

вычислив значение скорости Ув по выражению:

V» » «ев . (Ю)

.•де Мп - число Мзха,

Дав* скорость звука, и представив величину скорости эвука в виде:

ааа- /кКТ . (11)

где к - показатель адиабаты, преобразуем уравнение (7) о учетом выражений (8)-(11) я получки:

Рн я(Хв) к (4.2 N - Сх(Хв) з- . • саг>

Формула (12) показывает, что сила N полностью* определяется еэ-личиной Ха при известной аэродинамотеской тарировке Сх(Ха) , площади поперечного сечения силоприемных элементов Б и давления Р«. Сорила (12) позволяет проводить и определение по известному значен™. N. Известное значение Яа определяет согласно формуле (С) расход воздуха, что и требуется, при ДХМ..

Описанный способ получения расхода воздуха основан на том«, что заранее (до измерения) известна аэродинамическая- тарировка устройства Сх(Хв) и характеристика входного устройства

Для подготовки устройства к измерению может применяться также и его расходная тарировка, заключающаяся в следующем. Из формулы (12) следует, что для изготовленного устройства (Б-СопбЬ) отношение силы N к давлению р£ является "однозначной функцией

Л- - (13) Ч-

Ра , ' : /.. /.- ' . "

Из уравнения (6) непосредственно следует, что •

' . ' Еэ /тГ.

Рн

-где - С1 бвх(>.в)

ъа*) , (14)

Таким образом, Г1<Ла) и Гг(Хв) - однозначные функции одного аргумента Лв. а вначит между этими функциями существует однозначная функциональная зависимость ¿з, т.е. - ГзС^!(^в)3 ми :

Гз(Л) •

\ Отг /

Ри 4 Рн

Установление зависимости (15) и является расходной тариро-вочной характеристикой. Получив экспериментально эту тарировочнуи зависимость, можно определять расход воздуха по формуле, которая непосредственно оледует из формулы (15).

В работе дается сравнительный анализ использования аэродинами-чеокой и расходной тарировок. Анализируются возможные виды тари-ровочных,характеристик, вводится понятие идеальной тарировочной аэродинамической характеристики:

С2

, Сх--, (16)

< . ^в

при этом формула определения расхода воздуха, принимает бид:

N

V /гГ

где Сг и Сэ - конотанты.

N

(За - Сз - , (17)

Дополнительные методы и средства определения характеристик модулей ГТД.

Перечисленный ранее набор уотройств позволяет определять основные характеристики компрессора и турбины (напорные и расходные). Однако для определения других характеристик модулей перечисленных устройств недостаточно. Как показывает практика, важными дополнительными средствами определения характеристик модулей могут служить устройства для определения запасов газодинамической устойчивости компрессора и устойчивости горения камеры сгорания к попаданию концентрированных порции воды на вход в ГТД.

Методы проведения испытаний по получении характеристик но дулей.

При испытаниях, двигателя о рассогласованием турбины и компрессора при ДХМ имеется два изменяемых фактора,. обеспечивавших

определение характеристик компрессора и турбины. Это - отепень рассогласования и расход топлива . Таким образом, в зависимооти от последовательности управления этими факторами модно предложить два метода получения характеристик модулей.

Первый метод заключается в ступенчатом изменении отепени рассогласования о соответствующим изменением расхода топлива на каждом режиме так, чтобы приведенная частота врзгдения компрессора оставалась постоянной, т.е. снятие характеристик компрессора ведется непосредственно по их напорным ветка«.

Второй метод основан на том, что при неизменной степени рассогласования определяется положение линии совместной работы турбины и компрессора на характеристике компрессора. При испытании производится измерение параметров вдоль линии совместной работы компрессора и турбины, т.е. отроятся дроссельные характеристики (характеристики по режимам) при разнчх степенях рассогласования.

Второй метод более технологичен, так как требует меньшее число изменении степени рассогласования и не требует точной установи;! режима работы, определяемого постоянной частотой вращения. Следовательно, второй метод требует меньше времени для своего выполнения. Поэтому он использован в экспериментальной проверке.

Причини и задачи учета влгятш влакпоаш на харшяпериспики ГТД и его модулей.

Диагностические сигналы - предельные изменения параметров, характеризующие изменения характеристик в результате повреждения модулей, соизмеримы с изменением .параметров в результате измене- .. ния влажности воздуха при неизменном ТС модулей. Это обуславливает потребность учета влияния влажности. Два фактора определяют влияние влажности: изменение физических"'свойств воздуха о измене-* нием - Едагосодержания - и тепловое воздействие фазовых превращений . воды. Оба фактора максимально проявляютсяв стартовых условиях работы двигателя (на земле, при нулевой скорости),у" что соответствует условиям проведения испытаний по ДХМ.. _■:"._'■

Учет влияния фазогых превращений на изменения критериальных параметров характеристики компрессора разработан,недостаточно. В "Частности, в настоящее время отсутствуют методы-учета влияния"йсР

парения сконденсированной воды в проточной части двигателя ( компрессоре или камере сгорания). Особенно актуальной задачей является учет фазовых превращений при дросселировании на входе в двигатель, так как дросселирование интенолфнцирует процесо »конденсации водяных паров. В связи о этим автором был разработан ме-' тод учета влияния влажности на изменение критериальных параметров характеристики компрессора, который ысжет использоваться как при использовании дросселирования на входе в ГТД, так и без него.

Мояюд оценка пятят ялатост волдуха.

Разработанный метод учета влияния влажности на напорную характеристику компрессора, учитывает как изменение физических свойств воздуха при изменении влагосодержания, так и влияние фазовых превращений воды ■ ( конденсацию в воздухозаборнике и испарение в ГВТ), На рис.2 изображен характер изменения температуры воздуха по тракту компрессора без фазовых превращений (сплошная линия) и о фаьиаыми превращениями (пунктирная линия).

При учете влагооадержания подобие течения в компрессоре практически сохраняется, При фазовых превращениях оно нарушается (см. рио.2). При этом задачей учета влияния влажности является определение той единственной температуры воздуха (Т« + аТки), которая в наибольшей'степени соответствует, ее, среднему уровню по тракту компрессора. Следовательно задачей метода учета влияния фазовых превращений на напорную характеристику компрессора является определение дТкл и использование для приведения, частоты вращения и раохода воздуха температуры (Тн + ДГ£Ц) вместо фактической температуры воздуха 15. В качества базового условия сравнения параметров двигателя, работающего на влажном и сухом воздухе выбрана неизменная степень повышения давления в компрессоре я«.

Основные этапы метода определения влияния влажности:

1. Определение абсолютной влажности воздуха в зависимости от температуры, давления и относительной влажнооги воздуха.

2. Определение отношения газовой постоянной влажного воздуха к газовой постоянной сухого воздуха К в зависимости от абсолютной влажности.

Характер изменения температуры влажного воздуха по тракту компрессора при фазовых превращениях воды.

Рис. 2.

. 3. Определение того, возникают или нет фазовые превращения воды, т.е. равна или не равна нулю величина ДТкд в зависимости от относительной влажности, температуры гоздуха и относительной скорости на входе в двигатель, определяемой режимом работы ГТД. . 4. Определение увеличения температуры воздуха на входе в компрессор дт£д при конденсация в зависимости от температуры, дарения и влажности воздуха, а также относительной скорости Лв на входе "в двигатель, определяемой режимом работы ГТД.

6. Расчет степени повышения давления Як® , при которой проио-- ходит испарение воды в компрессоре в зависимости от температуры атмосферного воздуха.

б. Определение того, происходит или нет испарение воды в тракте компрессора (меньше ли , чем я« или больше ) в зависимости от те^-ратуры атмосферного воздуха и отепени повышения давления ;в компрессоре. ' V; * • • : .-

' 7. Определение уменьшения температуры воздуха в компрессоре при испарении воды дт£ и увеличения температуры воздуха за компрессором лТк в зависимости от и .

: 8, Определение прироста температуры атмосферного воздуха ДТн®, . характеризующего при сохранении подобия течений температуру воздуха в последних NH® отупенях компрессора . . '

' 9, Определение результирующего увеличения температуры воздуха на входе в двигатель ДТки, в зависимости от вклада числа первых ступеней компрессора Мед, характеризуемых повышением в них температуры на дт£д , и вклада числа последних ступеней компрессора Nu®, . характеризуемых повышением в них температуры на дт£ф (см. рио.2). Графически это соответствует равенству заштрихованных площадей на рио.2. Соотношение числа ступеней и NH® в принятом предположении об одинаковости степени повышения давления а каждой ступени определяется соотношением логарифмов степеней повышения давления в них. Требуемое соотношение степеней повышения давления определено в п. б, поэтому необходимость в знании факти-.ческого числа ступеней компрессора отсутствует.

10. Расчет критериальных параметров напорной характеристики компрессора с учетом влияния влажности!

Птк

приведенной частоты вращения ПкПр ---(18)

/К (Гн+ДТки)

' ' Ч» /Й (Т^ЛТм) ;

и приведенного расхода воздуха (ЗвПр ■ —;—;- . (19)

Рн

В чотаортом раздело излагается основные принципы и результаты экспериментальных исследований ГТД по характеристикам юдулей.

Цель и задачи аксперимапталытх исследований.

Целью проведения экспериментальных исследований являлось получение характеристик модулей ГТД о разной степенью износа проточной части в условиях эксплуатации и подтверждение теоретических положений ДХМ. При этом ставились практические задачи.

1. Создание и экспериментальная проверка устройства для измерения расхода воздуха, включающие анализ возможных принцитшадь- -ных схем и выбор наиболее удовлетворяющей принятым условиям, разработку конструкции устройства, его изготовление, тарировку, а. также проверку эффективности устройотва в процессе эксперимента.

2. Проверка возможности использования переменной загрузки свободной турбины крутявдм моментом в качестве, устройства' для воздействия на согласованную работу турбины компрессора и компрессора. ,

3. Создание и проверка эффективности уотройства для иамере- . ния запаса устойчивости горения при впрыске, воды., .

4. .Подтверждение эффективности устройотва "измерения ' запаса газодинамической устойчивости.' " : ; ' - . V,

-----б. Проведение экспериментальных исследований ГТД, предусмотренных ДХМ в различных атмосферных условиях при различной степени износа деталей ГВТ.и получение характеристик компрессора с различней степенью износа. ■ . .'-,- ,':.'-Д , '"."''"■: „"'-. Л:

6. Подтверждение возможности определения ТС модуля компрессора, правильности разработанного метода проведения испытаний и ' "способа анализа полученных результатов. -'.■* -::'..'•• ;' "',', -

ЙиаЭш 'лоймодгайс принщшилльвих сяон усщзиЯтя цля намерения расхода жидухл .

Яз основами изложенных в 3 разделе работы ооновных принципов измерения расхода воздуха (см. стр. Ю, в четвертом разделе проводится сравнительный алллиэ вяриаитоз конструктивного исполнения сшюприемнцх элементов. При этом рассматриваются по три варианта силоириемних элементов в мвделлюи и три варианта в поперечном сечениях, а также конструктив»« сочетания этих вариантов. В результате анализа уотановлуны дио наиболее целесообразных схем расходомера.

Первая схема характеризуется тем, . что силоприемние элементы представляют иэ соОя решетку тонких профилей (набора пластин), охватыиэощдх всю проточную часть о равномерной густотой. При атом величина Сх - меняется крайне мало, что обеспечивает точность механического осреднения в Скпьшом дизя.;зоне режимов р.чйоты двигателя. Подробное описание расходомера по такой схеме дается в рукописи диссертации и в авторском свидетельстве [23.

Вторая схема расходомера характерна тем, что силоприемные элементы имеют профиль постоянного сечения вдоль радиуса. Силолриеы-ные элементы, расположенные разномерно по окружности, установлены шарнирно нз оси, пересекающей ось воздушного канала под прямым углом. Это позволяет одинаковым усилиям, на различиях радиусах скаопрйемного элемента создавать крутящие моменты:, пропорциональные радиусу приложения сил», ■ а поскольку площадь поперечного сечения канала, приходящаяся на единицу длины силоприемного элемента, такжэ пропорциональна радиусу этого элемента, то данная конструкция обеспечивает строгое механическое осреднение радиальной' неравномерности. При равномерном расположении силолриемньк элементов в окружном направлении обеспечивается также осреднение и окружной неравномерности, что в полной мера отвечает механической детерминизацш процессов осреднения. Подробное описание расходомера по данной схеме приводится в авторском свидетельстве С1). Расходомер второй схемы был использован при проведении зкепери-_менталгных исследований.

Обгат акспсриыситяъшх исследолашЛ - турбовалышй ГТД типа ТВ2-117, входящий в силовую установку вертолета Ми-8.

Экспериментальные устройства иамреиш расхода воздуха проходили расходную тарировку на ремонтном заводе 404ГА в Екатеринбурге. При испытаниях также использовались устройства для определение запасов газодинамической устойчивости и определения запасов устойчивой работы камеры, сгорания к впрыску воды. В качестве устройства для рассогласования использовалась дополнительная загрузка свободной турбины крутящим моментом при увеличении шага несущего винта вертолета. ^

Программа исследований предусматривала проведение испытаний двигателей по ДХМ с использованием экспериментальных устройств в различных атмосферных условиях с различными степенями иэноса проточной части двигателя. Изменение степени износа проточной части »¡рсиоводилось путе-л подач» песка на вход работающего двигателя.

Результат акспсримснтгльных исследований по определения ха-ро/иг<о[х}атк потрсссора до н после износа его проточной части и

представлены на рис. 3. *

Як

Л. Г*»

г*=>

* «V £

п. •А

5.0

б.б

6-0

££ 7Я 7.5

ав

пр

Дата и условия испытаний

+ 25.01.89 (до износа 15- -10°С) ■ х 19.04.89 (до износа Ьн- +5° С) * 25.04.89 (после износа ЪН=+11°С)

Рис. 3

Положение напорных ветвей - ■ ■ компрессора

-— (до износа) ---- (после износа) ' -

Из рио.З следует, что в результате износа проточной части компрессора напорные ветви смещается в сторону меньших расходов воздуха и меньших значений отепени повышения давления. На высоких значениях частоты вращения компрессора 901 и 057. указанное смещение больше. Таким обраго^, при испытаниях ГТД из борту впервые получены характеристики компрессора, что необходимо для ДХМ.

В пятом раздоло представлена оценка влияние внедрения диагностирования по характеристикам модулей на повышение показателей надежности, определяющих экономическую целесообразность применения.

Выбор мота да очраки'оффстатюсзт васрроиип ДХМ.

Целесообразность внедрения ДХМ определяется оценкой эффекта в эксплуатации от более достоверного определения неисправностей деталей ГВТ (повышения качества диагностирования) и от возможности локализовать неисправность при диагностировании до одного модуля. Эффект внедрения ДХМ определяется реализацией в численном или'стоимостном выражении следующих событий одновременно:

- уменязение числа отказавших двигателей в эксплуатации;

.* уменьшение числа исправных двигателей, необосноааио снятых о эксплуатации;

- увеличение числа двигателей отработавших ресурс;

- замена модулей вместо замены двигателей.

При этом необходимо учитывать такие события как:

- изменение числа досрочно снимаемых двигателей (ДСД);

- увеличение затрат на проведение диагностирования.

Вое перечисленные события (показатели) являются зависимыми между собой. Отдельная оценка каждого события приведет к накоплению погрешности суммарной оценки этих событий и к погрешности в прогнозе эффекта от внедрения ДХМ. Поэтому автором была разработана обобщающая указанные события математическая модель, позволяющая рассчитывать количественно изменение каждого показателя.

Недель аценни качества доагяоатровавия.

Основные факторы, определяющие показатели надежности ГТД, это - качество двигателя к качество (безошибочность) его диагнос-"ткроЕания. Это независимые факторы, так как изменение качества

n

ГТД колет изменять показатели надежности flea изменения качества диагностирования, так и изменение качества диагностирована беа изменения качества ГТД .может изменить показатели надежности. Тага м образом, задача модели;,

- определить показатель (численную характеристику) качзства, двигателя и показатель качества диагностирования двигателя;

- связать математически показатели качества двигателя и .качества его диагностирования о показателями оксплуатационной на-, дежности двумя уравнениями (по числу неизвестных показателей),

Условно разделим асе ГТД одного типа, находящиеся в, эксплуатации на испраьние и неисправные.. Под «справными двигателями,. Ел раос«атриваом6.й юдоли буд/?м понимать ге двигатели, которые вд,. от".'ГТ в течс-ни? м-г-хремонтного- ропурса, если их ошибочно досрочт, но ¡'Л снять с зксгмузгздш. Под ноислравюлм' здесь будем поникать, те двигатели, которые* обязательно откажут в процессе межремонтной эксплуатации, если их не снять с эксплуатации досрочно. С:ютноа-: ниа между исправник и неисправными ГТД примем ва характеристику качества ГТД. Пусть коэффициент Кэ равен отношении количества исправных двигателей к числу всех ГТД данного гида, находился в эксплуатации. Тогда, если Мдаг - число двигателей.,одного типа, находящихся в. эксплуатации в течение межремонтного ресурса, то число исправных двигателей iKsNAsr], а количество неисправных дьигателей L(К8-1>МДВГЭ.

Введем Кд - коэффициент правильности принятия решения по результатам диагностирования, равный отношению количества правильных решений к общему количеству решений при диагностировании неисправных двигателей. Тогда CK^(l-Ks)Nisr] двигателей будет обоснованно снято с эксплуатации, а С(1-Кд) (l-Kb)Nsar) - откажут, так как они необосновано оставлены в эксплуатации. Диагностируя исправные двигатели , определяются выявленные исправные и ложно заб-рзкованные двигатели в пропорции, такие отвечаядей качеству, диагностирования. Таким образом, качество диагностикам ия должно оцениваться двумя показателями. Однако эти показатели зависимы, так как очевидно, что совершенствование методов диагностирования приводит к одновременному уменьшению количества пропущенных неис-

правных двигателей и уменьшении ложно забраковзиних испразинх двигателей. Введем коэффициент Кди. показывающий во сколько раз вероятность диагностической ошибки при диагностировании исправных двигателей ниже, чем при диагностировании неисправных дьигагелей. Таким образок, доля необосновшо снятых исправных двигателей равна (1-Кд)/Кдц , а их фактическое количество: СКз11даг(1-Кл)/Кдц].

Пропущенные диагностированием неисправные двигатели являются фактически отказавшими двигателями, число которых по статистическим данный Ь'отк. Выявленные диагностированием неисправные и ложно забракованные исправные двигатели составляют общее число ДСД , число которых по отатистическим данным ИДСд. Эти условия позволяют составить систему уравнений:

\ ..... —

[ Мдсд - МдагСКд(1-К8-Кв/КЛи)^/КяиЗ .....

Три неизвестные величины К-», Кд и КД11 а системе (20) делают ее исходно неопределенной. Однако на основании анализа изменения Ка и Кд в аависимости от различных значений КДи, величина Кдн может быть принята равной 6, так как при меньших значениях Кди для эксплуатирующихся в ГА типов ГТД система не имеет действительных решений, а при увеличении Солео 6 значения Кэ и Кд меняются незначительно (в пределах ЭХ). Принимая Кдн - 6, система (20) становится определенной и составляет основу математической модели.

При оценке эффективности ДХМ учитывалось, что разработанная модель.в отношении ДХМ должна учитывать в показателях N0tk к Идея только те дефекты, которые могут Сыть определены методами параметрической диагностики (дефекты ГВТ). При расчете эффективности использования ДХМ увеличение Кд в 2.25 раза принято экспертко. Кроме того, на основании практического опыта принято, что замена модулей может составляет 6QX от чиола возможных замен. Как показывают расчеты, экономический эффект, связанный о внедрением ДХМ, при эксплуатации 100 двигателей за год может' достигать стоимости 10-ти новых двигателей того же типа.

Способ оценки зффскгитосят внедрения ДХМ

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ !

1. Разработана методология диагностирования ГТД по характеристикам модулей, включающая теоретическое обоснование ДХМ, споообы и средства введения рассогласования в работу турбины и компресоора, а также методы и устройства для проведения испытаний, обеспечивающих практическую реализацию ДХМ.

2. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность получения характеристик модулей непосредственно на борту ВС в эксплуатации, что позволяет повысить достоверность диагностирования и обеспечивает возможность эффективного использования преимущества модульных двигателей - своевременную замену модулей без снятия ГТД о борта ВС.

3. Разработаны методы проведения испытаний, обработки и анализа рогуль татов дуя получения характеристик модулей при ДХМ. Экопе риментадьная проверка этих методов на изготовленных и защищенных авторским свидетельством устройствах подтвердила их эффективность,

4. Проведено исследование особенностей работы ГТД о разрежением на входе при использовании дросселирующего устройства, разработан метод расчета параметров ГТД с различными параметрами цикла в , условиях дросселирования, обоснованы мероприятия по обеспечении нормальной работы систем двигателя о разрежением на входе, что позволяет при проведении работ по созданию дросселирующих устройств оценивать необходимую степень дросселирования для получения характеристик модулей при сохранении параметров ГТД в пределах ТУ.

5. Выполнен сравнительный анализ возможных конструктивных схем внешних устройств, позволяющих решать задачи ДХМ. Предложены наиболее рациональные схемные решения и составлены исходные требования ка устройства. Разработаны и экспериментально подтверждены способы тарировки устройств измерения расхода воздуха, что позволяет.проводить ОКР по разработке необходимых для ДХМ внешних устройств.

6. Разработан метод оценки влияния влажности воздуха на харак- ' теристики ГТД и его модулей, учитывающий процессы конденсации и ис-пзренпя воды в ГВТ и позволявший получить напорные характеристики компрессора независимо от условий проведения испытаний, -т

?. Разработан метод оценки эффективности диагностирования ГТД. Достоверность метода обеспечивается тем, что в основе его математического аппарата использована модель, учитывающая фактические показатели эксплуатационной надежности рассматриваемого типа ГТД. Проведенный анализ эффективности диагностирования с применением разработанного метода показат экономическую целесообразность внедрения ДХМ. Особенно существенные экономические выгоды могут быть подучены при эксплуатации ГТД модульной конструкции.

8. Метод, ледащий в основе ДХМ, отражен в заявке на изобретение, а устройства для измерения расхода воздуха, необходимые для реализации ДХМ, защищены двумя авторскими свидетельствами.

ССНОШШЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ПО СОДЕРЙАШСО ДИССЕРТАЦИИ жшзгам В ПУБЛИКАЦИЯХ.

1. Алексеев Л.П., Метелкин М.Б., Титов В.И. "Устройство для определения расхода воздуха." Авт. св. Би 1500832. 1989, бюллетень Н 30 , 15.08.89.

2. Алексеев Л.П., Метелкин М.Б. " Устройство для определения расхода воздуха" Abt.cb.SU 1723441,1991, бюллетень N 12, 30.03.92.

3. Метелкин М.Б. Метод определения мощности турбовального двигателя ТВ2-117А в условиях эксплуатации. Труды ГосНШ ГА, вып.248 , 1986 г.

4. Метелкин М.Б. Учет влияния влажности воздуха при диагностировании ГТД по газодинамическим параметрам. Труды ГосНШ ГА, вып.275 , 1094 г.

б. Метелкин М.Б. Диагностирование.газотурбинных двигателей по характеристикам основных модулей Труды ГосНИИ ГА, вып.307 , 1995г.

6. Метелкин М.Б., Морозов Л.Т. Обеспечение надежности двигателей ТВ2-117 применением методов диагностирования. В сб.: Проблемы эксплуатационной надежности авиационных ГТД. Тезисы докладов научно-практического семинара, КШГА 1983.