автореферат диссертации по транспорту, 05.22.14, диссертация на тему:Обеспечение ресурсоспособности авиационных ГТД, поврежденных посторонними предметами в процессе эксплуатации

На правах рукописи

Папушин Максим Вячеславович

ОБЕСПЕЧЕНИЕ РЕСУРСОСПОСОБНОСТИ АВИАЦИОННЫХ ГТД, ПОВРЕЖДЕННЫХ ПОСТОРОННИМИ ПРЕДМЕТАМИ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ.

Специальность 05.22.14 Эксплуатация воздушного транспорта

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2004

Работа выполнена на кафедре двигателей летательных аппаратов Московского Государственного технического университета гражданской авиации (МГТУ ГА).

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Пивоваров ВА.

Официальные оппоненты:

1)доктор технических наук Коняев Е.Л.

2)кандидат технических наук Тарасенко А.В.

Ведущая организация- ОАО «Аэрофлот- Российские авиалинии».

Защита диссертации состоится_2004 г. в 15:00 на заседании

диссертационного совета Д.223.011.01 в Московском Государственном техническом университете гражданской авиации по адресу: 125993, г. Москва, Кронштадтский бульвар, д. 20.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ ГА.

Автореферат разослан_2004 г.

Заверенный отзыв прошу выслать по вышеуказанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета.

Ученый секретарь диссертационного Совета, д.т.н., проф.

С.К. Камзолов

Общая характеристика работы. Актуальность исследования. Проблема повышения эффективности использования самолетного парка в гражданской авиации (ГА) чрезвычайно актуальна для государственных и коммерческих организаций

(авиакомпаний), осуществляющих перевозки пассажиров и грузов в условиях жесткой конкуренции. Здесь немалую роль играют вопросы обеспечения безотказной работы всей авиационной техники ^^ и, в частности, авиационных двигателей (АД).

Известно, что к АД предъявляются наиболее жесткие требования в части сохранения показателей безотказности, поэтому в целом ряде случаев АД не отрабатывают положенных ресурсов по разным причинам. Среди таких причин наиболее частыми являются механические повреждения на элементах проточной части (ПЧ) газотурбинных двигателей (ГТД), вызванные попаданием внутрь тракта посторонних предметов (ПП). Такого рода повреждения проявляются, как правило, при посадке (пробеге) или разбеге самолета перед взлетом. Бывают случаи повреждения проточной части конструктивными элементами самого ГТД в полете (деталями крепежа и контровки). Иногда это могут быть птицы, куски льда и пр.

Опыт эксплуатации показывает, что, несмотря на принимаемые меры по предотвращению повреждений ГТД ПП, доля досрочно снимаемых «с крыла» по этой причине двигателей весьма велика и достигает в отдельные годы 35 -40%.

В зависимости от влияния на работоспособность ГТД, все ПП попадающие в проточную часть также условно подразделяют на две категории. К первой относятся предметы, вызывающие т.н. локализованную неисправность без разрушения корпуса двигателя. Намного опаснее нелокализованные отказы, вызванные попаданием крупных ПП (куски льда с воздухозаборников, градины, диаметром более 25 мм, птицы значительной (более 0,6 кг) массы и др.). При нелокализованном отказе обычно происходит разрушение корпуса двигателя с последующими

непредсказуемыми последствиями. Надо отметить, что такие отказы встречаются редко.

При локализованной неисправности ПП оставляют на лопатках проточной части механические повреждения в виде забоин, погнутостей, рисок (царапин). При этом сам двигатель может вполне благополучно

. РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ I

БИБЛИОТЕКА I

о»

отработать полетный цикл, а в ряде случаев и межремонтный ресурс. Опасность перечисленных повреждений заключается в возможности развития трещин механической усталости от мест их расположения и последующего разрушения лопаток, что может вызвать нелокализованный отказ ГТД.

В условиях эксплуатации комплекс мер по обеспечению ресурсоспособности АД, поврежденных ПП, весьма ограничен. Из числа вышеперечисленных наиболее перспективным и следует считать работы связанные с обнаружением и измерением повреждений на лопатках проточной части ГТД, принятием решений о возможности их зачистки, сами работы по зачистке повреждений на лопатках, а также проверка остаточного ресурса лопаток с выведенными механическими повреждениями. Под терминами «зачистка» или «выведение» повреждений будем понимать механическое сглаживание повреждений расположенных на профильной части лопаток проточной части ГТД. .

Здесь необходимо оговориться, что во всех случаях выведения забоин на лопатках речь будет идти о забоинах, имеющих предельно допустимые геометрические размеры (или незначительно их превышающие), а также являющихся нетипичными, т е. не оговоренными в соответствующих нормативных документах (бюллетенях). Такие ситуации в эксплуатации возникают довольно часто. Они обусловлены невозможностью точного измерения размеров повреждений имеющимися средствами, а также не до конца просматриваемой формой повреждений.

Во многом обеспечение ресурсоспособности связано с возможностями оптико-визуальных средств. Используемые для этих целей методики устарели, а новые нуждаются в доработках и основаны на использовании дорогостоящего оборудования (стоимостью от 30 до НО тыс. долларов), которое большинство авиакомпаний приобрести не в состоянии.

Невысока, как показывает опыт, и эффективность работ по восстановлению двигателей из-за отсутствия качественного специнструмента по зачистке забоин. Применение несертифицированных шаберов и шарошек не всегда обеспечивает достаточную чистоту обработанной поверхности, а иногда даже увеличивает вероятность появления трещин на лопатках при работе.

Основываясь на литературных источниках, можно считать доказанным, что при фиксированных массе ПП и векторе скорости соударения с кромкой лопатки глубина получаемой забоины приблизительно пропорциональна пределу текучести материала (сг02) и толщине кромки (И). Предел текучести (ст^), равно как и предел упругости (сгод), пластичность (Уи Ч*), твердость (НВ) и ряд других физико-механических характеристик - важнейшие показатели эксплуатационных свойств любых конструкций. Эти характеристики вполне отражают динамику изменения несущей способности объекта в процессе т. н. структурной повреждаемости материала при работе. Под структурной повреждаемостью в диссертационной работе понимается свойство материала конструкции (в нашем случае- лопатки) быстро или медленно изменять в процессе работы исходные физико-механические характеристики.

В отличие от видимых, уровень скрытых структурных повреждений -структурная поврежденность материала - свидетельствует, в конечном итоге, о величине фактического остаточного ресурса конструкции. Структурная поврежденность зависит от длительности воздействия рабочих нагрузок, а также индивидуальных особенностей самой конструкции, поэтому однотипные конструкции с одинаковой наработкой могут иметь существенно различные запасы потенциального ресурса.

Процессы повреждаемости материалов различных конструкций при многокомпонентном и циклическом нагружениях изучались довольно основательно в нашей стране и за рубежом. Доминирующая роль здесь принадлежит отечественным ученым Центрального института авиационного моторостроения им. П.И. Баранова (И.А.Биргер, Б.Ф. Балашов, В.В. Болотин и др.), ВНИИ авиационных материалов (Н.Ф. Лашко, СИ. Кишкин, Е.Б. Качанов и др.)» ЛИИ им. М.М. Громова (Г.П. Долголенко, ИА. Розенфельд, С.Д. Комов ), Государственного НИИ эксплуатации и ремонта ВВС (В.Т. Филипов), Военно-технического университета им. проф. Н.Е. Жуковскокго (А.П. Назаров, В.В. Кулешов), Московского государственного технического университета ГА ( В.П. Иванов, В.А Пивоваров, Г.Г. Белоусов, В.В. Шляжко, Е.А. Метелкин). Весомый вклад в исследование процессов

повреждаемости металлических материалов внесен и рядом зарубежных ученых.

Одной из основных целей диссертационной работы была разработка методов и средств оценки несущей способности зон зачистки забоин с помощью методов неразрушающего контроля (МНК).

Результаты диссертационных исследований, наряду с практическими рекомендациями по использованию методик обнаружения, измерения и зачистки забоин на современных отечественных двигателях ГА позволят, на наш взгляд, значительно повысить качество восстановленных в эксплуатации двигателей, и обеспечит их потенциальный ресурс.

Диссертационная работа базируется на теоретических и экспериментальных исследованиях, проведенных под руководством научного руководителя и лично автором в реальных условиях ТО двигателей типа ПС-90А в АТЦ ОАО «Аэрофлот».

Цель работы - выявление и апробирование в условиях ТО возможностей обеспечения безопасного функционирования авиационных ГТД, имеющих механические повреждения на лопатках турбокомпрессора.

Главными задачами исследований являлись: Статистический анализ данных об эксплуатационных повреждениях лопаток ГТД посторонними предметами на различных этапах и в различных условиях использования;

Обобщение опыта обнаружения, измерения и зачистки забоин на лопатках турбокомпрессоров ГТД в условиях эксплуатации;

Уточнение и корректировка технологий обнаружения, измерения и зачистки забоин на лопатках турбокомпрессоров ГТД (на примере двигателя ПС-90А);

Проведение цикла экспериментальных работ и разработка методики определения остаточного ресурса лопаток в зонах наличия зачисток; Разработка рекомендаций для организаций по ТОиР по выявлению забоин на турбокомпрессорах ГТД, их измерению, принятию решений о возможности восстановления двигателей в эксплуатации путем проведения комплекса необходимых работ;

Оценка экономической эффективности предложенных решений поставленной цели.

Методы исследования. В зависимости от решаемых задач в работе использовались аналитические и инструментальные методы классификации и идентификации состояний объектов (их отдельных зон), а также методы математической статистики.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. На основе обобщения опыта эксплуатации ГТД в России определены взаимосвязи между уровнями технической оснащенности, профессионализма техперсонала и качеством работ по восстановлению поврежденных ПП турбокомпрессоров в условиях эксплуатации.

2. Проведены теоретические обобщения в области циклической повреждаемости лопаточных материалов при работе.

3. Рекомендованы новые подходы к обнаружению механических повреждений на лопатках (забоин), их измерению средствами оптико-визуальной дефектоскопии.

4. Обоснованы критериальные подходы для принятия решения о возможном восстановления поврежденных ПП двигателей в условиях эксплуатации.

5. Разработаны новые технологические приемы зачистки забоин в условиях эксплуатации.

6. Разработаны рекомендации по совершенствованию штатного специнструмента, используемого при зачистке забоин в эксплуатации.

7. Разработана методика оценки качества зачистки забоин с использованием инструментального неразрушающего контроля материала лопаток в зоне произведенных зачисток.

8. Получены данные о технико-экономическом эффекте использования результатов проведенных исследований.

Достоверность результатов исследований, обоснованность научных положений, выводов и практических рекомендаций подтверждаются глубиной теоретических проработок, достаточным объемом экспериментов, корректностью обработки полученных данных, а также большим практическим опытом автора. Положения, выносимые на защиту.

1. Результаты статистического анализа повреждаемости отечественных ГТД посторонними предметами в процессе эксплуатации.

2. Результаты теоретических обобщений в области усталостной повреждаемости лопаточных материалов при циклическом нагружении.

3. Обоснование критериального подхода к оценке качества зачистки забоин

4. Методика оценки качества зачистки забоин на лопатках турбокомпрессоров ГТД методом вихретокового контроля.

5. Новые технологические приемы обнаружения, измерения и выведения забоин на лопатках ГТД в условиях эксплуатации.

Практическая ценность работы заключается в том, что на основе полученных результатов можно: Существенно повысить вероятность обнаружения забоин на турбокомпрессорах ГТД при проведении смотровых работ; Повысить точность измерения геометрических размеров обнаруженных механических повреждений;

Осуществлять качественное выведение забоин с помощью специнструмента без съема двигателя «с крыла»;

Проверять качество произведенных зачисток, т.е. определять остаточный ресурс восстановленных лопаток.

Предотвращать обрывы лопаток турбокомпрессоров ГТД в полете, снизить их досрочный съем.

Реализация и внедрение результатов работы.

Результаты, полученные в диссертационной работе использованы в целом ряде инструктивных документов, имеющих отношение к восстановлению поврежденных ГТД методами локального ремонта. Они включены в Руководства по выбору и использованию средств оптико -визуальной диагностики ГТД, технологий осмотра и восстановления ГТД ( в основном по отношению к двигателю ПС-90А).

Часть диссертационных исследований внедрена в учебный процесс (лабораторный практикум, курсовое и дипломное проектирование) по дисциплинам специальности 130300, а также направлению 552000. Апробация работы.

Результаты выполненных исследований докладывались и получили положительную оценку на ряде Всероссийских, межвузовских и других научно-технических конференциях. Всего было сделано 6 научных

докладов. Ход диссертационных исследований регулярно обсуждался с научным руководителем и на заседаниях кафедры двигателей Московского государственного технического университета гражданской авиации (МГТУ ГА)

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ. Во введении обоснованы актуальность работы, сформулирована цель диссертации. Проведен критический обзор основных разработок по теме исследования. Сделан вывод о необходимости углубленной диагностики АД с использованием неразрушающих методов контроля.

Глава 1. Обобщение опыта эксплуатации авиационных ГТД на современном этапе.

В первой главе проведен анализ влияния эксплуатационных факторов на надежность работы авиационных ГТД, а так же дано теоретическое обоснование состояния проблемы повреждений авиационных ГТД посторонними предметами и поставлена задача обеспечения работоспособности ГТД при повреждении проточной части двигателя посторонними предметами.

Значительная часть расходов по ТОиР приходится на долю двигателей, (около 40%) и на их амортизацию (реновацию) -до 50% от суммарных расходов на общую амортизацию самолетов . К тому же велик досрочный съем двигателей с эксплуатации по причинам конструктивных, производственно-технологических и эксплуатационных дефектов.

В этих условиях сохранить высокую эффективность использования ГТД не просто. Главная цель - обеспечить поддержание в эксплуатации требуемого уровня надежности. Эксплуатационная надежность и, в частности, безотказность - один из важнейших показателей, характеризующий технический уровень ГТД, а также потребность в периодическом и оперативном обслуживании на земле.

Известен целый ряд показателей надежности технических систем вероятность безотказной работы, наработка на отказ,

параметр потока отказов и др.). Однако надежность ГТД чаще принято

оценивать рядом дополнительных показателей является средняя наработка на один отказ двигателя в полете

" у

».1 *

где т -число ГТД на одном самолете; к -число выключившихся в полете ГТД.

Величина используется не только для оценки надежности собственно двигателя, но и для всей силовой установки в целом. Вторым показателем надежности ГТД является наработка на отказ по причине конструктивно -производственных недостатков, приведших к досрочному съему -

где досрочно снятых ГТД.

Обратные к показателям величины применяются в виде

параметра потока отказов или интенсивности отказов и

используются при вычислении вероятностей безотказной работы ГТД как параметры экспоненциального распределения наработки до отказа. В качестве характеристик надежности, выражающих непрерывную зависимость от наработки для неремонтируемых ГТД ( досрочно снятых «с крыла»), применяются плотность вероятности наработки до отказа интенсивность отказов и вероятность безотказной работы Часто в качестве показателя надежности ГТД используется коэффициент досрочного съема на 1000 часов наработки:

^юоо = люа> '^АЙ

Он рассчитывается по всем досрочно снятым за установленный период ГТД ( часто с разделением причин снятия) и особенно по ГТД, отказавшим в полете.

Как показывает опыт, у отечественных двигателей показатели и с увеличением продолжительности эксплуатации несколько

. Одним из таких показателей , приведший к выключению

улучшаются. При средней годовой наработке 1500 часов изменение и составляет примерно 12% за 5 лет .

Характеристики надежности некоторых типов отечественных ГТД приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Характеристики надежности некоторых типов отечественных ГТД (по данным ГосНИИ ГА)

Тип двигателя Т^ (КШ1+ППП) Г^КПН/иорма Г„КПН/норма

Д-30 КУ 4580 7108/6000 35914/26000

Д-30 КП 4590 5370/4700 27540/22800

Д-30 КУ 154 7990 12560/3300 87860/14000

НК-86 1808 10440/4800 235080/24000

Д-36 11710 12970/4080 30270/19250

КПН - конструктивно- производственные недостатки;

ППП - попадание постороннего предмета в проточную часть ГТД.

Надежность работы лопаток компрессоров НД и ВД зависит от трех групп факторов -конструктивных, технологических и эксплуатационных. К главным конструктивным факторам относятся компоновка двигателя на самолете, а также уровень и распределение рабочих напряжений на профильной части пера лопаток при различных режимах работы двигателя. К технологическим факторам могут быть отнесены все показатели качества изготовления и проверки прочностных свойств лопаток на предприятии-изготовителе. В эту группу может быть включена также т.н. "технологическая наследственность", отрицательно влияющая на эксплуатационные характеристики лопаток.

Основные факторы, влияющих на надежность работы лопаток, на наш взгляд, являются два. К первому относятся структурные превращения в материале лопаток, вызываемые эксплуатационным нагружением (процесс внутренней повреждаемости). Эти процессы относятся к категории объективных, постепенных, потенциально обратимых, скрытых от непосредственного наблюдения. Ко второму фактору следует отнести

11

видимые механические повреждения профильной части лопаток, вызванные соударением с посторонними предметами при работе двигателя. Эти повреждения можно фиксировать (непосредственно или с помощью оптико-визуальных средств), искусственно видоизменять (придавать, по возможности, безопасную форму повреждений), а также оценивать степень их влияния на безопасность полетов (экспертно или сравнивая с действующими нормами).

За период эксплуатации шести самолётов ИЛ-96М (№№ 96005 , 96007, 96008, 96010 , 96011 , 96015) в авиакомпании "Аэрофлот -Российские авиалинии", с декабря 1993 по июнь 2002 года было обнаружено 169 попаданий посторонних предметов в проточную часть двигателей ПС-90А. Большая часть повреждений приходится на компрессор НД (вентилятор), в тоже время 39 повреждений обнаружено на лопатках компрессора высокого давления, что составляет 23% от общего количества повреждений.

Статистика повреждений рабочих лопаток в следствии попадания посторонних предметов в проточную часть ГТД приведены на рис.1- 4

1

1 « 1 : ы "Ж~Ш~Ш т ■ И Ш ■ 13 14 № еяаомй устааошв

Рис. 1. Распределение повреждаемости двигателя ПС-90А по номеру силовой установки на самолете ИЛ-96-300.

№ ступени

Рис.2 Распределение повреждаемости рабочих лопаток по ступеням компрессора двигателя ПС-90А

Рис 3 Повреждаемость двигателя ПС-90А самолета ИЛ-96-300 в зависимости от времени года

Рис 4 Распределение повреждений на лопатки вентилятора двигателя ПС-90А

Оценка степени опасности забоин производилась по эффективному коэффициенту концентрации напряжений КЦ* (отношение номинальных пределов выносливости гладкого и надрезанного образцов, определяемых по полному напряжению)

Где а„ -упругий коэффициент концентрации напряжений, д -коэффициент чувствительности к надрезу

Испытания показали, что степень снижения предела выносливости К^6 зависит от уровня исходных физико-механических характеристик материала и относительной глубины повреждения забоин 8^ Предел выносливости поврежденных забоинами стальных лопаток может снижаться до 50%, титановых - до 80% В работе доказывается, что параметром, характеризующим величину механического повреждения следует считать не абсолютную глубину забоины а глубину,

отнесенную к кромке лопатки. На рис.5. представлена

зависимость степени снижения предела выносливости поврежденных лопаток из титановых сплавов от относительной величины повреждения, которая имеет вид

где К^ = 2,7 - 3^5, а т„ = 0,3 + 0,5

Можно отметить, что при изменении а^ в диапазоне от 0 до 1,0 весьма чувствительными к механическим повреждениям являются титановые лопатки, подвергнутые ВТМО с последующей пневмодробеструйной обработкой При значениях

чувствительность к повреждению титановых лопаток выравнивается и при она асимптотически приближается к максимальному значению

К? = 4,2.

0 1 2 3 мм

Рис 5. Зависимость КЦ* от относительной глубины забоины для лопаток из титана (1-3), стальных и алюминиевых лопаток (4)

Сравнение чувствительности к • повреждениям стальных (алюминиевых) лопаток и лопаток, изготовленных из титана показывает, что последние имеют чувствительность к надрезу в 1,5 - 2.0 раза больше.

Решая вопрос о нормах на безопасные механические повреждения в соответствии с требованиями действующих методик, базируются на данных о:

- распределении напряжений в лопатках при колебаниях по основной и высокочастотным формам колебаний;

- максимальных амплитудах напряжений, полученных тензометрированием;

пределах выносливости для различных зон профильной части неповрежденных лопаток;

распределении местных запасов прочности в лопатке с учетом статических напряжений и температуры.

Рекомендации, присутствующие в соответствующей нормативно-технической документации (НТД) недостаточны для формирования грамотных экспертных решений в части опасности выявленных повреждений. Как минимум необходимо, чтобы сами повреждения, а также условия их обнаружения и зачистки отвечали ряду условий.

Первое состоит в том, чтобы форма и размеры повреждений не сильно отличались от оговоренных в нормативно-технической документации.

Второе условие - это наличие соответствующего оборудования для зачистки повреждений. Специального инструмента по зачистке забоин на лопатках проточной части авиадвигателей отечественная промышленность не выпускает (за исключением ряда опытных экземпляров, не получивших широкого распространения). Применение самодельных инструментов чревато низким качеством мест зачистки.

Отсюда вытекает третье условие - необходимость применения инструментального контроля качества мест зачистки забоин.

Надо также иметь в виду, что ко всем видам работ, связанным с обнаружением, измерением и зачисткой повреждений должны допускаться лица, прошедшие специальное обучение и имеющие соответствующий допуск.

Глава 2. Разработка технологий оптико-визуального контроля проточной части ГТД.

Вторая глава посвящена обзору и возможностям оптико- визуальных средств контроля проточной части АД. В этой главе подробно указаны технологии обнаружения и измерения повреждений рабочих лопаток компрессоров НД и ВД с последующей документацией результатов эндоскопического осмотра двигателя ПС-90А.

В рамках обзора оптико-визуальных средств контроля проточной части двигателя рассмотрены основные отечественные и зарубежные производители эндоскопов и фиброскопов: «Точприбор», НПП «СиМТ», «Интек», «Olympus».

В этой главе рассмотрены последние достижения в области оптико -визуальных систем фирмы «О1утрш»такие как: цифровой видео анализатор IW-2 в сочетании с измерительным эндоскопом DMBS-C, видеосистема ILK-С с эндоскопом 5-ой серии и стерео измерительной системой DMS-2.

Указана методика осмотра проточной части двигателя ПС-90А с фото -видео документированием обнаруженных повреждений. Определены технологии точного замера повреждений:

Глава 3. Разработка методики механизированной зачистки повреждений проточной части ГТД при ТОиР.

Третья глава посвящена испытанием экспериментального оборудования для зачистки повреждений на рабочих лопатках компрессора ВД двигателя ПС-90А с указание технологического процесса зачистки и обоснованием норм качества зачисток. В этой главе указаны результаты проведенных работ по зачистки рабочих лопаток КВД двигателя ПС-90А. Приведено технико-экономическое обоснование результатов исследований.

В качестве экспериментального оборудования предложен зачистной эндоскоп фирмы «Richard Wolf» предназначенного для работ на двигателе CFM-56-3 с набором фрез длиной от 55мм до 6мм под каждую ступень компрессора ВД

В технологии зачистки поврежденных лопаток указано три этана: фрезерования, шлифования и полирования с указанием класса обработки металла.

В главе приведены результаты работ по зачистки лопаток КВД за период 2003 г. С помощью данного оборудования и технологии в а\к «Аэрофлот» было восстановлено четыре двигателя и допущено к дальнейшей эксплуатации без ограничений.

Нормы качества зачистки обоснованы с учетом факторов влияющих на долговечность материала, таких как температура, частота циклов нагруженность, состояние поверхности, структура.

Проведено технико-экономическое обоснование восстановленных двигателей в 2003г. Дополнительная прибыль от увеличения налета часов составила 108.4млн.руб.; Дополнительная прибыль от снижения эксплуатационных расходов на ТОиР составила 124 млн.руб.; Повышение рентабельности деятельности составила 22%.

Глава 4. Рекомендации по контролю качества мест зачистки элементов проточной части.

Четвертая глава содержит исследование в области формирования решений по степени опасности и возможности зачистки повреждений рабочих лопаток компрессора НД и ВД. Применение вихретокового метода контроля качества мест зачистки с указанием технологии и оборудования. Проведены расчеты по периодичности контроля восстановленных лопаток турбо компрессоров при ТОиР ГТД.

Вопрос о потенциальной работоспособности компрессора должен базироваться на дифференцированной оценке повреждений с ряда позиций. Эти позиции сформированы в основном на обобщении опыта эксплуатации с учетом условий работы лопаток.

Первое -максимальная величина и количество повреждений (отдельно по КНД и КВД).

Вторым фактором являются условия работы лопаток. К потенциально опасным относят формы колебаний лопаток, при которых в самом неблагоприятном случае расположения повреждений на пере, происходит снижение местных запасов прочности ниже регламентированных нормами. Определение потенциально опасных зон осуществляют экспериментальным путем на лабораторных стендах.

Третий фактор - материал. Условно разделим все лопаточные материалы на три группы - на основе железа (стальные), на основе алюминия и на

основе титана. Упомянутые материалы реагируют на повреждения по-разному. Это, при фиксированием уровне напряжений, обусловлено рядом причин. Первая причина - это пластичность и упругость материала. Количественные характеристики пластичности хорошо известны. Относительные удлинение S и Ч* сужение не остаются постоянными в процессе работы любых лопаточных материалов.

Усталость лопаточных материалов, накапливаемая при расчетном уровне нагружения, определяет степень опасности забоин фиксированного размера.

Наибольшей чувствительностью к концентрации напряжений обладают титановые сплавы, у которых в зоне концентрации практически полностью реализуется упругое распределение напряжений и значение q близко к 1.0. лучше эти свойства у коррозионно-стойких сталей мартенситного класса. Алюминиевые лопаточные сплавы имеют, по сравнению с титановыми довольно низкие значения чувствительности к надрезу, которые колеблются в интервале от q= 0,71 - 0,90. Итак, при зачистке забоин одинакового размера риск образования трещины наиболее высок у лопаток, изготовленных из титанового сплава!

Таким образом, логика диктует нам коснуться следующего, четвертого фактора, влияющего на степень опасности механических повреждений -наработки. Здесь имеются основания заявить, что лопатки, отработавшие от

0.33 до 0,66 части ресурса являются наиболее стойкими по отношению к среднестатическому механическому повреждению.

Для контроля мест зачисток с целью выявления микротрещин предложен вихретоковый метод неразрушающего контроля. С заданными рабочими параметрами произведен расчет и подбор требуемого оборудования. Разработана технология инструментального контроля с применением зачистного эндоскопа «Richard Wolf» и вихретокового оборудования.

В разделе рекомендаций по периодичности и объему контроля произведен расчет и предложено оптиковизуально контролировать места зачистки с периодичностью 250 часов (форма «Б») и проводить инструментальный контроль по периодической форме (500 часов).

Основные результаты исследования.

1.Проведен анализ влияния эксплуатационных факторов на надежность работы авиационных ГТД. Выявлено, что доминирующей причиной снятия

двигателей «с крыла» является повреждение проточной части посторонними предметами.

2.Раскрыто современное состояние проблемы восстановления поврежденных двигателей в условиях эксплуатации (организация по ТОиР).

3.Проанализированы условия работы лопаток турбокомпрессоров на ряде отечественных двигателей, в том числе двигателе ПС-90А.

4.Сформирована многокритериальная задача принятия экспертных решений по степени опасности выявленных повреждений на лопатках проточной части ГТД.

5.Сформированы пути решения задачи восстановления ГТД в условиях проведения работ по ТОиР

6.Проведен обзор средств оптико-визуального контроля проточной части основных зарубежных и отечественных производителей.

7.Рекомендованы средства оптико-визуального контроля данных производителей для осмотра проточной части двигателя ПС-90А. 8.Описаны современные системы оптико-визуального наблюдения и регистрации обнаруженных повреждений применимых на двигателе ПС-90А. 9.Описана методика осмотра проточной части двигателя ПС-90А.

10.Приведены технологии обнаружения и определения размеров повреждений рабочих лопаток двигателя ПС-90А с помощью оптико-визуальных средств и систем.

11.Приведена разработанная технология зачистки рабочих лопаток вентилятора двигателя ПС-90А.

12.Приведен проект регистрации результатов эндоскопического контроля. 13.Описаны технические характеристики экспериментального оборудования и возможности его применения для зачистки рабочих лопаток компрессора ВД двигателя ПС-90А.

14.Определены процессы проведения работ по зачистки рабочих лопаток компрессора ВД двигателя ПС-90А.

15.Приведены результаты работ по рабочих лопаток компрессора ВД двигателя ПС-90А на базе самолетов ИЛ-96М в А/К «Аэрофлот». 16.Определены размеры допустимых зачисток по зонам рабочих лопаток компрессора ВД двигателя ПС-90А с учетом безопасности полетов. 17.Определена экономическая эффективность проведения работ по восстановлению рабочих лопаток компрессора ВД двигателя ПС-90А.

18.Определена стратегия возможности проведения зачисток повреждений рабочих лопаток компрессора ВД двигателя ПС-90А по степени опасности. 19.Определены параметры вихретокового метода контроля кромок рабочих лопаток компрессора ВД двигателя ПС-90А на предмет обнаружения трещин.

20.Подобрано оборудование для проведения вихретокового контроля кромок рабочих лопаток компрессора ВД двигателя ПС-90А.

21.Описана методика проведения вихретокового контроля кромок рабочих лопаток компрессора ВД двигателя ПС-90А.

22.Определена периодичность визуального и вихретокового контроля восстановленных лопаток компрессора ВД при ТОиР. Результаты исследований опубликованы в следующих работах:

1) Пивоваров ВА., Папушин М.В.,Контроль кромок рабочих лопаток компрессора высокого давления двигателя методом вихретоковой дефектоскопии, Научный вестник МГТУ ГА, М.: РИО МГТУ ГА №80(10),2004 г., стр 24-28.

2) Папушин М В., Соловьев Ю А.,Опыт использования оптико-визуальных средств диагностики, выпускаемых НПО «СиМТ». Научный вестник МГТУ ГА, М.: РИО МГТУ ГА.2004 г., стр 96-100.

3) Папушин М.В. «Обеспечение ресурсоспособности авиационных двигателей ПС-90А, поврежденных посторонними предметами в процессе эксплуатации», сборник материалов международной научно-технической конференции «Чкаловские чтения», г. Егорьевск, ЕАТК ГА им. В. П. Чкалова, 2004 г., стр76.

4) Папушин М.В., «Особенности восстановления поврежденной проточной части на двигателе ПС-90А», международная научно-техническая конференция «Гражданская авиация на современном этапе развития науки, техники и общества», М.: РИО МГТУ ГА,2003 г., стр. 12-13.

Подписано в печать 03.12.04 г. Печать офсетная Формат 60x84/16 1,25уч.-изд. л.

1,16усл.печ.л._ _Тираж 70 экз.

Заказ №

Московский государственный техническийуниверситет ГА 125933 Москва, Кронштадтский бульвар, д. 20 Редакционно-издательскийотдел 125493 Москва, ул. Пулковская, д.6а

© Московский государственный технический университет ГА, 2004

P2 5 5 5 Ï

Введение.,,.,.,,.„,.„

Глава 1. Обобщение опыта эксплуатации авиационных ГТД на современном этапе.

1.1. Влияние эксплуатационных факторов на надежность работы авиационных ГТД.,.,.,,.

1.2. Состояние проблемы повреждений авиационных ГТД посторонними предметами.

1.3.Постановка задачи обеспечения работоспособности ГТД при повреждении проточной части посторонними предметами

Выводы по главе

Глава 2. Разработка технологии оптико-визуального контроля проточной части ГТД

2.1. Возможности оптико — визуальных средств контроля проточной части АД.„.,.

2.2. Выбор и применение средств оптико-визуального обнаружения повреждений на проточной части ПС-90А.

2.3.Технологии обнаружения, измерения и зачистки повреждений на ПС-90А.

2.4.Документация результатов эндоскопического осмотра двигателя

ПС-90А.

Выводы по главе 2.

Глава 3.Разработка методики механизированной зачистки повреждений проточной части ГТД при ТОиР 3.1 .Экспериментальное оборудование и приемы зачистки.

3.2.Технология механизированной зачистки повреждений рабочих лопаток компрессора ВД двигателя ПС-90А—.

3.3.Результаты проведенной работы по зачистки лопаток.—.

3.4.Обоснование норм качества зачистки повреждений элементов проточной части ГТД.

3.5.Технико-экономическое обоснование результатов исследований

Выводы по главе 3 .»—.

Глава 4. Рекомендации по контролю качества мест зачистки элементов проточной части ГТД

4.1.Формирование решений по степени опасности и возможности зачистки повреждений.

4.2. Применение вихретокового метода контроля качества мест зачистки.—.

4.3. Технология и оборудование контроля качества зачистки повреждений.

4.4. Рекомендации по периодичности и объему контроля восстановленных лопаток турбо компрессоров при ТОиР

Выводы по главе

Проблема повышения эффективности использования самолетного парка в гражданской авиации (ГА) чрезвычайно актуальна для государственных и коммерческих организаций (авиакомпаний), осуществляющих перевозки пассажиров и грузов в условиях жесткой конкуренции. Здесь немалую роль играют вопросы обеспечения безотказной работы всей авиационной техники (AT) и, в частности, авиационных двигателей (АД).

Известно, что к АД предъявляются наиболее жесткие требования в части сохранения показателей безотказности, поэтому в целом ряде случаев АД не отрабатывают положенных ресурсов по разным причинам. Среди таких причин наиболее частыми являются механические повреждения на элементах проточной части (ПЧ) газотурбинных двигателей (ГТД), вызванные попаданием («засасыванием») внутрь тракта посторонних предметов (ПП). Такого рода повреждения проявляются, как правило, при посадке (пробеге) или разбеге самолета перед взлетом. Бывают случаи повреждения проточной части конструктивными элементами самого ГТД в полете (деталями крепежа и контровки). Иногда это могут быть птицы, куски льда и пр.

На уязвимость ГТД ( употребляют и такой термин) ПП влияет целый ряд факторов. К основным из них относятся: компоновка двигателей на самолете (высота расположения ГТД над землей), расположение реверсивных устройств, степень двухконтурности, эффективность работы системы противообледенения, эксплуатационная технологичность ГТД и др.

Вообще говоря, существуют две группы мер по защите ГТД от попадания ПП - активные и пассивные. К активным относятся конструктивные решения в внде постановки защитных устройств (решеток) на вход в ГТД, специальным образом спрофилированные коки, отбрасывающие ПП за пределы входного устройства, расположение реверсивного устройства (РУ) под некоторым углом к вертикали (в этом случае выходящие из РУ газы создают эффект восходящего вихря» не перед входным устройством ГТД, а несколько в стороне).

К пассивным мерам относятся: специальные сборники -«карманы» в ПЧ двигателя, возможность замены поврежденных элементов проточной части в эксплуатации, обрезка уголков лопаток с повреждениями, пересмотр норм на размеры допустимых механических повреждений лопаток, а также зачистка (удаление) забоин на лопатках специнструментом при ТО.

Опыт эксплуатации показывает, что, несмотря на принимаемые меры по предотвращению повреждений ГТД ПП, доля досрочно снимаемых «с крыла» по этой причине двигателей весьма велика и достигает в отдельные годы 35 -40% [28].

В зависимости от влияния на работоспособность ГТД, все ПП попадающие в проточную часть также условно подразделяют на две категории. К первой относятся предметы, вызывающие т.н. локализованную неисправность без разрушения корпуса двигателя. Это может быть обтирочная ветошь, контровочная проволока, куски протекторов авиашин, птицы небольшой массы. Намного опаснее нелокализованные отказы, вызванные попаданием крупных ПП (куски льда с воздухозаборников, градины, диаметром более 25 мм, птицы значительной (более 0,6 кг) массы и др.). При нелокализованном отказе обычно происходит разрушение корпуса двигателя с последующими непредсказуемыми последствиями. Надо отметить, что такие отказы встречаются редко.

При локализованной неисправности ПП оставляют на лопатках проточной части механические повреждения в виде забоин, погнутостей, рисок (царапин). При этом сам двигатель может вполне благополучно отработать полетный цикл, а в ряде случаев и межремонтный ресурс [24]. Опасность перечисленных повреждений заключается в возможности развития трещин механической усталости от мест их расположения и последующего разрушения лопаток, что может вызвать нелокализованный отказ ГТД.

В условиях эксплуатации комплекс мер по обеспечению ресурсоспособности АД, поврежденных ПП, весьма ограничен. Из числа вышеперечисленных наиболее перспективным и следует считать работы связанные с обнаружением и измерением повреждений на лопатках проточной части ГТД, принятием решений о возможности их зачистки, сами работы по зачистке повреждений на лопатках, а также проверка остаточного ресурса лопаток с выведенными механическими повреждениями. Под терминами «зачистка» или «выведение» повреждений будем понимать механическое сглаживание повреждений (преимущественно забоин), расположенных на профильной части лопаток проточной части ГТД в условиях ТО с целью снижения концентрации рабочих напряжений в этих зонах.

Здесь необходимо оговориться, что во всех случаях выведения забоин на лопатках речь будет идти о забоинах, имеющих предельно допустимые геометрические размеры (или незначительно их превышающие), а также являющихся нетипичными, т.е. не оговоренными в соответствующих нормативных документах (бюллетенях). Такие ситуации в эксплуатации возникают довольно часто. Они обусловлены невозможностью точного измерения размеров повреждений имеющимися средствами, а также не до конца просматриваемой формой повреждений.

Итак, первой задачей обеспечения ресурсоспособности ГТД является качественная оптико-визуальная диагностика ПЧ двигателя. При ТО такого рода работы имеют как регулярный, так и нерегулярный характер (на основании данных объективного контроля или по замечаниям техперсонала ( экипажа)).

Важную роль в обеспечении качества смотровых работ играет эксплуатационная технологичность двигателя, возможности оптико-визуальных средств, а также опыт и профессиональная подготовка персонала.

В отношении эксплуатационной технологичности отечественных ГТД надо отметить, что уровень ее весьма невысок[37]. Возможность качественного осмотра проточной части ограничена количеством и расположением технологических (смотровых) отверстий в корпусе ГТД, а также наличием скрытых, недоступных для осмотра полостей. Наиболее технологичным в этом отношении является двигатель ПС-90А, имеющий свыше 40 смотровых отверстий.

Во многом обеспечение ресурсоспособности связано с возможностями оптико-визуальных средств. Не секрет, что в подавляющем большинстве авиакомпаний отсутствуют современные эндоскопы, позволяющие точно определить размеры и глубину забоин. Используемые для этих целей методики устарели, а новые нуждаются в доработках и основаны на использовании дорогостоящего оборудования (стоимостью от 30 до 110 тыс. долларов), которое большинство авиакомпаний приобрести не в состоянии.

Невысока, как показывает опыт, и эффективность работ по восстановлению двигателей из-за отсутствия качественного специнструмента по зачистке забоин. Здесь имеет место недостаточная методическая проработка в вопросах технологии удаления забоин. Несмотря на то, что рядом зарубежных моторостроительных фирм налажен выпуск специнструмента по зачистке забоин, комплект его также очень дорог для авиакомпаний. Применение ^сертифицированных шаберов и шарошек не всегда обеспечивает достаточную чистоту обработанной поверхности, а иногда даже увеличивает вероятность появления трещин на лопатках при работе[38].

Основываясь на литературных источниках, можно считать доказанным, что при фиксированных массе ПП и векторе скорости соударения с кромкой лопатки глубина получаемой забоины приблизительно пропорциональна пределу текучести материала (сг02) и толщине кромки (h). Предел текучести (сг02), равно как и предел упругости (сг01), пластичность (Уи 4*), твердость (НВ) и ряд других физико-механических характеристик — важнейшие показатели эксплуатационных свойств любых конструкций. Эти характеристики вполне отражают динамику изменения несущей способности объекта в процессе т. н. структурной повреждаемости материала при работе [31]. Под структурной повреждаемостью в диссертационной работе понимается свойство материала конструкции (в нашем случае-лопатки) быстро или медленно изменять в процессе работы исходные физико-механические характеристики.

В отличие от видимых, уровень скрытых структурных повреждений - структурная поврежденность материала — свидетельствует, в конечном итоге, о величине фактического остаточного ресурса конструкции [35]. Как показано в [16] сструктурная поврежденность зависит от длительности воздействия рабочих нагрузок, а также индивидуальных особенностей самой конструкции, поэтому однотипные конструкции с одинаковой наработкой могут иметь существенно различные запасы потенциального ресурса.

Процессы повреждаемости материалов различных конструкций при многокомпонентном и циклическом нагружениях изучались довольно основательно в нашей стране и за рубежом. Доминирующая роль здесь принадлежит отечественным ученым Центрального института авиационного моторостроения им. П.И. Баранова (И.А.Биргер, Б.Ф. Балашов, В.В. Болотин и др.), ВНИИ авиационных материалов (Н.Ф. Лашко, С.И. Кишкин, Е.Б. Качанов и др.), ЛИИ им. М.М. Громова (Г.П. Долголенко, И.А. Розенфельд, С.Д. Комов ), Государственного НИИ эксплуатации и ремонта ВВС (В.Т. Филипов), Военно-технического университета им. проф. Н.Е. Жуковскокго (А.П. Назаров, В.В. Кулешов), Московского государственного технического университета ГА ( В.П. Иванов, В.А. Пивоваров, Г.Г. Белоусов, В.В. Шляжко, Е.А. Метелкин). Весомый вклад в исследование процессов повреждаемости металлических материалов внесен и рядом зарубежных ученых [55-60].

Наряду с рядом известных факторов, эксплуатационные свойства любой конструкции обусловлены также индивидуальной скоростью приближения физико-механических характеристик к предельным в процессе работы ГТД. Это основной показатель структурной повреждаемости материалов. Думается, что способность лопаток ГТД безотказно функционировать с видимыми механическими повреждениями (забоинами различной глубины и формы) также тесно связана также уровнем структурной поврежденности их материала на определенном этапе работы.

Эта связь предположительно определяется уровнем структурной поврежденности материала вблизи зачищенной забоины. Очевидно, что недопустимое изменение характеристик пластичности или упругости в зоне произведенной зачистки однозначно связано с недостаточным потенциальным ресурсом казалось бы восстановленной лопатки. Такие зоны вполне могут быть обусловлены не выведенным до конца участком пластической деформации лопатки при столкновении с ПП или некачественной зачисткой. Вероятность возникновения трещины и последующего обрыва такой лопатки при работе весьма высока.

Конечно, измерить вышеупомянутые физико-механические характеристики материала вблизи зачищенной забоины традиционными методами непросто. Они, как правило, являются разрушающими и имеют статистическую трактовку. В то же время известна целая гамма методов оценки физико — механических характеристик материала, основанных на регистрации косвенных критериев прочности, таких как электроимпеданс материала, его электропроводность, твердость, измеренная динамическим способом и т.п.[39].

Одной из основных целей диссертационной работы была разработка методов и средств оценки несущей способности зон зачистки забоин с помощью методов неразрушающего контроля (МНК).

Результаты диссертационных исследований, наряду с практическими рекомендациями по использованию методик обнаружения, измерения и зачистки забоин на современных отечественных двигателях ГА позволят, на наш взгляд, значительно повысить качество восстановленных в эксплуатации двигателей, и обеспечит их потенциальный ресурс.

Диссертационная работа базируется на теоретических и экспериментальных исследованиях, проведенных под руководством научного руководителя н лично автором в реальных условиях ТО двигателей типа ПС-90А в АТЦ а\ п Шереметьево.

Ниже приводится краткая характеристика цели, задач, содержания и основных результатов диссертационной работы.

Цель работы — выявление и апробирование в условиях ТО возможностей обеспечения безопасного функционирования авиационных ГТД, имеющих механические повреждения на лопатках турбокомпрессора.

Главными задачами исследований являлись: Статистический анализ данных об эксплуатационных повреждениях лопаток ГТД посторонними предметами на различных этапах и в различных условиях использования;

Обобщение опыта обнаружения, измерения и зачистки забоин на лопатках турбокомпрессоров ГТД в условиях эксплуатации; Уточнение и корректировка технологий обнаружения, измерения и зачистки забоин на лопатках турбокомпрессоров ГТД (на примере двигателя ПС-90А);

Проведение цикла экспериментальных работ и разработка методики определения остаточного ресурса лопаток в зонах наличия зачисток; Разработка рекомендаций для организаций по ТОиР по выявлению забоин на турбокомпрессорах ГТД, их измерению, принятию решений о возможности восстановления двигателей в эксплуатации путем проведения комплекса необходимых работ;

Оценка экономической эффективности предложенных решений поставленной цели.

Методы исследования. В зависимости от решаемых задач в работе использовались аналитические и инструментальные методы классификации и идентификации состояний объектов (их отдельных зон), а также методы математической статистики.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. На основе обобщения опыта эксплуатации ГТД в России определены взаимосвязи между уровнями технической оснащенности, профессионализма техперсонала и качеством работ по восстановлению поврежденных ПП турбокомпрессоров в условиях эксплуатации.

2. Проведены теоретические обобщения в области циклической повреждаемости лопаточных материалов при работе.

3. Рекомендованы новые подходы к обнаружению механических повреждений на лопатках (забоин), их измерению средствами оптико-визуальной дефектоскопии.

4. Обоснованы критериальные подходы для принятия решения о возможном восстановления поврежденных ПП двигателей в условиях эксплуатации.

5. Разработаны новые технологические приемы зачистки забоин в условиях эксплуатации.

6. Разработаны рекомендации по совершенствованию штатного специнструмента, используемого при зачистке забоин в эксплуатации.

7. Разработана методика оценки качества зачистки забоин с использованием инструментального неразрушающего контроля материала лопаток в зоне произведенных зачисток.

8. Получены данные о технико-экономическом эффекте использования результатов проведенных исследований.

Достоверность результатов исследований, обоснованность научных положений, выводов и практических рекомендаций подтверждаются глубиной теоретических проработок, достаточным объемом экспериментов, корректностью обработки полученных данных, а также большим практическим опытом автора.

Положения, выносимые на защиту.

1. Результаты статистического анализа повреждаемости отечественных ГТД посторонними предметами в процессе эксплуатации.

2. Результаты теоретических обобщений в области усталостной повреждаемости лопаточных материалов при циклическом нагружении.

3. Обоснование критериального подхода к оценке качества зачистки забоин .

4. Методика оценки качества зачистки забоин на лопатках турбокомпрессоров ГТД методом вихретокового контроля.

5. Новые технологические приемы обнаружения, измерения и выведения забоин на лопатках ГТД в условиях эксплуатации. Практическая ценность работы заключается в том, что на основе полученных результатов можно: Существенно повысить вероятность обнаружения забоин на турбокомпрессорах ГТД при проведении смотровых работ; Повысить точность измерения геометрических размеров обнаруженных механических повреждений;

Осуществлять качественное выведение забоин с помощью специнструмента без съема двигателя «с крыла»;

Проверять качество произведенных зачисток, т.е. определять остаточный ресурс восстановленных лопаток.

Предотвращать обрывы лопаток турбокомпрессоров ГТД в полете, снизить их досрочный съем.

Реализация и внедрение результатов работы.

Результаты, полученные в диссертационной работе использованы в целом ряде инструктивных документов, имеющих отношение к восстановлению поврежденных ГТД методами локального ремонта. Они включены в Руководства по выбору и использованию средств оптико -визуальной диагностики ГТД, технологий осмотра и восстановления ГТД ( в основном по отношению к двигателю ПС-90А).

Часть диссертационных исследований внедрена в учебный процесс (лабораторный практикум, курсовое и дипломное проектирование) по дисциплинам специальности 130300, а также направлению 552000. Апробация работы.

Результаты выполненных исследований докладывались и получили положительную оценку на ряде Всероссийских, межвузовских и других научно-технических конференциях. Всего было сделано 2 научных докладов. Ход диссертационных исследований регулярно обсуждался с научным руководителем и на заседаниях кафедры двигателей Московского государственного технического университета гражданской авиации (МГТУ ГА)

Публикации.

Про материалам диссертационных исследований опубликованы 3 научных статьи (в соавторстве и единолично) в «Научном вестнике» МГТУГА в период с 2002 по 2004 г.г. Часть результатов включена в методические разработки кафедры двигателей МГТУ ГА (3 разработки). Материалы диссертационной работы отражены также в серии отчетов по научно- исследовательской работе, выполненной кафедрой двигателей МГТУГА по гранту.

Структура и объем диссертационной работы.

Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников, приложений. Основная часть работы изложена на 176 страницах машинописного текста, содержит 82 рисунков, 28 таблиц и 69 библиографических названий (из них 17 на английском языке). Общий объем работы —195 страницы.

Автор выражает признательность коллективу кафедры двигателей J1A Московского государственного технического университета гражданской авиации, научному руководителю, заведующему кафедрой, д.т.н., профессору В.А. Пивоварову, а также к.т.н., доценту кафедры Двигателей JIA Г.Г. Белоусову за оказанную помощь и конструктивные замечания в ходе выполнения и оформления данной диссертационной работы.

Выводы по главе 4.

1.Определена стратегия возможности проведения зачисток повреждений рабочих лопаток компрессора ВД двигателя ПС-90А по степени опасности.

2.Определены параметры вихретокового метода контроля кромок рабочих лопаток компрессора ВД двигателя ПС-90А на предмет обнаружения трещин.

3.Подобрано оборудование для проведения вихретокового контроля кромок рабочих лопаток компрессора ВД двигателя ПС-90А.

4.Описана методика проведения вихретокового контроля кромок рабочих лопаток компрессора ВД двигателя ПС-90А.

5.Определена периодичность визуального и вихретокового контроля восстановленных лопаток компрессора ВД при ТОиР.

Заключение.

В проведенной работе выявлены и апробированы в условиях ТО возможностей обеспечения безопасного функционирования авиационного двигателя ПС-90А, имеющих механические повреждения на лопатках турбокомпрессора.

С этой целью произведен статистический анализ данных об эксплуатационных повреждениях рабочих лопаток двигателя ПС-90А посторонними предметами на различных этапах и в различных условиях использования. Проведен цикл экспериментальных работ и разработана методики определения остаточного ресурса лопаток в зонах наличия зачисток с указанием допустимых норм на проведение зачисток рабочих лопаток компрессора ВД двигателя ПС-90А.

Разработана рекомендация для организаций по ТОиР по выявлению забоин на турбокомпрессорах двигателя ПС-90А, их измерению, документированию, принятия решений о возможности восстановления двигателей в эксплуатации путем проведения комплекса необходимых работ.

Разработаны технологические приемы проведения зачисток рабочих лопаток вентилятора, компрессора ВД с помощью специального оборудования и проведения методом неразрушающего контроля анализа состояния мест зачисток на двигателе ПС-90А.

Произведена оценка экономической эффективности проведения комплекса восстановительных работ на двигателе ПС-90А в следствии попадания посторонних предметов в проточную часть двигателя для организации по ТОиР.

1. Александров А.Я., Ахметзянов М.Х. Поляризационно-оптические методы механики деформируемого тела. М.: Наука, 1973, 576 с.

2. Александров В.Г. Справочник по авиационным материалам М,: 1 спорт, 1972, 328 с.

3. Аменикс С. Методы прямого наблюдения дисклокаций. М.: Мир, »68, 168 с.

4. Балашов Б.Ф., Козлов Л.А. Критерии сопротивления усталости нестационарной нагружаемости. "Проблемы прочности" 1974, 1, 19 с.

5. Батуев Г.С., Голубков Ю.В., Ефремов А.К. Инженерные методы следования ударных процессов. М.: Машиностроение, 1977, 140 с.

6. Гарф М.Э. и др. Развитие усталостных трещин в материалах и конструкциях. Киев.: Наукова думка, 1980, 151 с.

7. Гольдсмит В. Удар. Теория и физические свойства соударяющихся тел. М.: Стройиздат, 1965, 448 с.

8. Горицкий В.М., Терентьев В.Ф. Структура и усталостное разрушение металлов. М.: Металлургия, 1980, 212 с.

9. Диагностика авиационных деталей. Лозовский В.Н., Бондал Г.В.и др. М.: Машиностроение, 1988, 277 с.

10. Дрозд М.С. Определение механических свойств металла без разрушения. М.: Металлургия, 1965, 172 с.

11. П.Зарембо А.Н. Удар, как мера старения металлических материалов. "Проблемы прочности" № б, 1986, с. 12-16. 12.Захарова Т.П. К вопросу о статистической природе усталостной повреждаемости сталей и сплавов. "Проблемы прочности", 1984, № 4, с. 17.

12. Динамика, выносливость и надежность авиационных конструкций" М.: РИО МИИГА, 1980, 21 с.

13. Иванова B.C., Гордиенко П.К. Новые пути повышения прочности металлов. М.: Наука, 1964, 116 с.

14. Исследование сопротивления усталости и экспериментальное определение допустимой величины повреждений компрессорных лопаток. Отчет по НИР № гос. регистрации 807372, научный руководитель Иванов В.П. М.: МИИГА, 1979, 86 с.

15. Кильчевский Н.А. Теория соударения твердых тел. Киев.: Наукова думка, 1969, 246 с.

16. Кишкин С.И. Сопротивление разрушению алюминиевых сплавов. М.: Металлургия, 1981, 158 с.

17. Конструкционная прочность материалов и деталей ГТД (руководство для конструкторов). Труды ЦИАМ Ы" 835, 1979, 521 с.

18. Космодемьянский А.С. Плоская задача теории упругости для пластин с отверстиями, вырезами и выступами. Киев.: Вища школа, 1975, 227 с.

19. Коцаньда С. Усталостное разрушение металлов. Перевод с польского. М.: Металлургия, 1976, 456 с.

20. Лозовский В.Н., Рябченко В.В., Ряхин Д.А. Сопротивление авиационных металлических материалов ударному воздействию. Наука и техника ГА. ЦНТИ ГА № 2, с. 18-22.

21. Мавлютов P.P. Исследование концентрации напряжений в элементах авиационных конструкций. Автореферат на соискание уч.степени д.т.н. Казань, КАИ, 1974, 43 с.

22. Мавлютов P.P., Фазуллин И.Ш. Исследование концентрации напряжений поляризацнонно-оптическим методом. В сб."Прочность элементов авиационных конструкций. Труды УФАИ,1973,с.110-119 .

23. Методика определения экономической эффективности научно-исследовательских работ. М.: ЦИАМ, 1989, 21 с.

24. Методика определения экономической эффективности расширения норм на поврежедения лопаток от попадания посторонних предметов. М.: МАП-МГА, 1989, 13 с.

25. Методика сравнительной оценки норм на допустимые эксплуатационные повреждения лопаток компрессоров и мероприятий по снижению ДСД по забоинам в эксплуатации. М.: МГА, 1986, 23 с.

26. Миркин П.И. Физические основы прочности и пластичности. М.: МГУ, 1968, 539 С.

27. Нейбер Г. Концентрация напряжений. М.: Гостехиздат, 1947, 207 с.

28. Никонова И.А., Шепель В.Г. Технико-экономическая эффективность авиационных ГТД в эксплуатации. М.: Машиностроение, 1989, 196 с.

29. Неразрушающий контроль и диагностика. Справочник, под редакцией В.В. Клюева. М.:Машиностроение, 1995,269-289 с. 33.Определение наибольших допустимых повреждений в лопатках компрессора. РТЭ глава 072.00.00, 1993, 601-602 е., глава 072.00.30, 203-246 с.

30. Петухов А.Н. Сопротивление усталости деталей ГТД. М.: Машиностроение, 1993, 231 с.

31. Пивоваров В.А. Диагностика ЛА и АД. Учебное пособие. М.: РИО МИИГА, 1990, 141 с.

32. Пивоваров В.А. Повреждаемость авиационных конструкций (физика надежности) М.: РИО МИИГА, 1991, 82 с.

33. Пивоваров В.А. Повреждаемость и диагностирование авиационных конструкций. Учебник. М.: Транспорт, 1993 г, (в печати).

34. Пивоваров В.А. Современные методы и средства неразрушающего контроля авиационной техники. Учебное пособие. М.: РИО МИИГА,1988, 76 с.

35. Пивоваров В.А., Абрамов Б.А., Машошин О.Ф. Нормирование р допустимых повреждений на лопатках компрессоров с учетом влияния неработки. В сборн. трудов ВНТК "НТП и эксплуатация воздушного транспорта" М.: РИО МИИГА, 1990, с. 41-49.

36. Пивоваров В;А., Абрамов Б.А., Машошин О.Ф. Оценка стойкости лопаток компрессоров ГТД к наносимым повреждениям с учетом влияния наработки. В сборн. трудов ВНТК. М.: РИО МИИГА, 1990, с. 49-56.

37. Пивоваров В.А., Лебедев А.В. Определение взаимосвязей единичных характеристик эксплуатационной технологичности изделий с показателями эффективности процесса ТОиР самолетов. Труды МИИГА, 1984, с. 75-83.

38. Пивоваров В.А., Машошин О.Ф., Панин А.А. Диагностика авиационной техники с помощью вероятностно-статистических методов (МУ к выполнению курсовой работы). М.: РИО МИИГА, 1992, 40 с.

39. Пивоваров В.А., Найда В.А. Методические указания к выполнению лабораторной работы "Оценка эффективности системы диагностирования авиационной техники".М.:РИО МИИГА,1982, 27с.

40. Результаты оценки ресурсоспособности лопаток компрессоров Д-ЗОКУ (КП, КУ-154) с повреждениями. Отчет по НИР № 35-88, № гос.регистрации 01880024418, научный руководитель Пивоваров В.А. М.: 1989, 41 с.

41. Рекомендации по необходимости расширения норма на повреждения лопаток компрессоров ГТД, отчет по НИР № 35-88, № гос. регистрации 01880024418, научный руководитель Пивоваров В.А. К М.: МИИГА, 1988, 78 с.

42. Сервисен С.В. Накопление усталостного повреждения при нестационарной напряженности. М.: ВИНИТИ, 1962, 45 с. Смирнов Н.Н., Ицкович А.А. Обслуживание и ремонт авиационной техники по состоянию. М.: Транспорт, 1987, 272 с.

43. Эксплуатационная надежность и режимы технического обслуживания. /Н.Н. Смирнов, A.M. Агдронов, Н.И. Владимиров, Ю.И. Лемин/ М.: Транспорт, 1974, 304 с.

44. CoIIacot, R.A. Vibration Monitoring and Diagnosis, London, Londmans/Godwin, 1987.

45. ColIacot, R.A. Visualisation of plastic flow patterns, Engineering, 18, 1979.

46. Corten, Dolan. Cumulative fatigue damage. Int Conf. of Fatigue of Metals. Ld, 1966.

47. Davids N. Stress Wave Propagation in Materials, New York, Wiley Interscience.

48. Dover, W.D. Fatigue crack growth in offshore structures, J. Soc. Env. Engng. N I, 1986.

49. Elain, H.A. Non-destructive Testing, 18, N 3, 1980.

50. Frendenthal. Physical and statistical aspects of cumulative damage.

51. Collogyium on fatigue, Berlin, 1956.61HaaIand, A. Damages to important structural parts of the hull. Det Norske Veritas Publication N 61, Oslo, 1986.

52. Ramsey, K.A. Effektive measurements for structural dynamics testing, Sound and Vibration, 1975. 24-35.

53. PW 2000 series engine. Borescope equipment and inspection procedures. Pratt & Whitney. 1997. § 5-7.

54. An Overview of nondestructive inspection. Boeing Commercial Airplane Group. 1993. § Eddy current inspection.