Регистрация термогазодинамических параметров на режиме прямой тяги

Т.к. при взлете самолета явно недостаточно времени для полного прогрева. А недостаточность времени на прогрев приводит к тому, что температурное состояние двигателя имеет неустановившийся характер, обуславливающий неравное распределение по времени и месту деформации деталей. Это приводит к непостоянству геометрической формы проточной части двигателя и к возникновению неустановившихся полей распределения газодинамических параметров по сечениям. Оптимальной, для оценки функционирования, при наборе высоты является точка 4км, т.е. примерно через 5-7 минут после взлета самолета. Как показывает опыт эксплуатации на высотах крейсерского полета разброс параметров больше, чем на высоте 4 км. Особенно для расхода топлива. Контроль состояния двигателя производится через заранее заданные промежутки времени. С точки зрения обеспечения безопасности полетов желательно проводить контроль технического состояния перед каждым вылетом по результатам обработки информации предыдущего полета. Однако в большинстве аэропортов и аэродромов нет необходимого оборудования и специалистов, поэтому в настоящее время оптимальным считается вариант оценки функционирования двигателя после 10-15 часов наработки, т.е. по возвращению самолета в базовый аэропорт или аэродром, где имеется необходимое оборудование и подготовленные специалисты. Получение достоверной информации о техническом состоянии двигателя можно обеспечить при обработке данных измерений параметров двигателя на компьютере. При этом программа, заложенная в компьютере, должна обеспечивать сравнение значений диагностических параметров, полученных при обработке, с исходными значениями, взятыми из данных заводских испытаний этого двигателя. При этом считается, что величины параметров, полученных в процессе заводских контрольных испытаний, соответствует эталонному исправному двигателю. Однако, надо учитывать, чтобы величины измеренных параметров в процессе полета и полученных при заводских испытаниях необходимо привести к стандартным атмосферным условиям, т.е. необходимо сравнивать приведенные параметры. Относительное отклонение текущих приведенных параметров от исходных, обнаруживаемые в процессе обработки полученной информации отражает изменение технического состояния двигателя. При наличии большого количества информации, накапливаемой в процессе выработки двигательного ресурса, определение технического состояния затрудняется вследствие большого разброса отклонений, которые вызываются ошибками измерения и регистрации параметров. В этом случае уменьшение влияния случайных факторов на результаты полученных параметров возможны путем статистического сглаживания. Сравнение скорости изменения отклонения диагностических параметров за 1 час наработки двигателя показывает, что у неисправных двигателей значение этой скорости значительно выше. Наличие такой информации позволяет своевременно обнаруживать неисправности. Одним из самых надежных методов раннего обнаружения дефектов проточной части двигателя является метод диагностической обработки термогазодинамических параметров, блок схему обработки, полученных параметров, в процессе полета приведем ниже.

1. Параметры окружающей среды

2. Определение параметров заторможенного потока на вроде в двигатель

3. Регистрация ТГД параметров двигателя

4. Определение приведенных параметров

5. Расчет дроссельных характеристик

6. Определение величин параметров от дроссельных характеристик

7. Определение исходных величин параметров

8. Определение исправленных приведенных значений параметров

9. Определение относительных отклонений параметров

10. Сглаживание отклонений

Сущность данного метода обработки информации состоит в определении сглаженных отклонений ТГД параметров от их исходного, эталонного, уровня, соответствующего исправному состоянию двигателя. Для сравнения величин ТГД параметров используются формулы приведения. Если при измерении параметров не соблюдается постоянство режима, то к измеренным величинам следует ввести поправку, которая учитывает отклонение параметров. Величину таких поправок находят по дроссельной характеристике двигателя. В случае, когда на двигателе выполнялись регулировки, которые вызвали изменение ТГД параметров. Исключение их влияния производится путем прибавки ко всем отклонениям параметров величин и их изменения, вызванные регулировкой, взятой с обратным знаком. Для перехода от последовательных значений текущих параметров к их относительным отклонениям определяется средний исходный уровень, за величину которого принимается среднеарифметическое из 10 первых показаний. Такой подход в значительной степени уменьшает погрешность измерений, т.к. на величину отклонений влияет повторяемость значений и в меньшей степени точность измерительных приборов. Если построить графики зависимости полученных отклонений параметров от времени наработки двигателя и сравнивая величины отклонений при различной наработке, можно получить ценную информацию о техническом состоянии двигателя. Однако, даже в этом случае не исключаются погрешности, связанные с резкими изменениями параметров и для выявления закономерности отклонения параметров применяется метод статистического сглаживания:

ΔХ_i=αХ_i+(1-α) ΔХ_i-1

Применяя метод сглаживания можно определить величины отклонений частоты вращения роторов высокого и никого давлений, расхода топлива, температуры газа перед турбиной и других параметров двигателя. Проведенный анализ показывает, что изменение приведенных параметров в величинах относительных отклонений соответствует развитию дефектов двигателя, т.е. этот метод диагностики, характеризующий скорость изменения отклонений измеряемых параметров при накоплении в двигателе постепенных отказов может быть использован в эксплуатации для прогнозирования времени, остающегося для достижения предельных значений, измеряемых диагностических параметров, после которых безопасная эксплуатация двигателя невозможна. Этот же метод можно использовать для выявления конкретных одиночных неисправностей, если для этой цели производить сравнение полученного набора отклонений с эталонным, характеризующим конкретную неисправность. Такой набор эталонных отклонений параметров можно получить на основании анализа эксплуатации данного типа двигателя или его прототипа, а так же расчетным путем с применением уравнений в малых отклонениях.

Диагностика по параметрам настроечной характеристики и скольжения роторов.

Настроечная характеристика- зависимость частоты вращения ротора высокого давления от угла положения РУД. Диагностирование по параметрам настроечной характеристики производится с целью определения правильности функционирования топливного насоса регулятора, т.к. это отражает связь управляющего воздействия РУД с регулируемым параметром частоты вращения ротора высокого давления. На каждый двигатель существует эталонная диагностическая модель, представляющая настоечную характеристику по результатам заводских испытаний. Любое значимое отклонение реальной настроечной характеристики от эталонной свидетельствует о наличии дефектов либо самолетных систем двигателя, либо салон двигателя. На практике для сокращения трудоемкости работ по измерению частоты во всем диапазоне режимов часто заменяют эталонными значениями на одном из крейсерских режимов. Практика использования диагностики по настроечной характеристике показало ее высокую информативность, но малую глубину поиска неисправностей. Т.к. данная диагностика отвечает только на вопрос, годен или негоден двигатель. опыт показывает, что в 90% случаях обнаружения неисправностей частота устойчиво снижается по наработке и только в 10% повышается. Снижение частоты приводит к снижению безопасности полета и преждевременному ограничению взлетной тяги. Предельным отклонением значения частоты вращения считается величина +-1%. Превышение этой величины приводит к увеличению механических и тепловых нагрузок, а так же к перерасходу топлива.

Скольжение роторов наиболее ценный диагностических признак двухвальных двигателей, широко применяющийся в диагностике двухконтурных двигателей. Этот вид диагностирования производится не только по своему назначению, но и для обеспечения максимально хороших эксплуатационных характеристик, таких как тяговые, вибрационные, газодинамической устойчивости и т.д. диагностирование технического состояния по скольжению роторов в настоящее время проводится при техническом обслуживании через каждые 300 часов наработки двигателя.

 

Скольжение роторов связано с вибрацией двигателя. При этом, в полете, передние и задние опоры двигателя рекомендуется проверить аппаратом контроля вибрации, крепления двигателя и вибродатчиков, осмотреть маслофильтры передних, средних и задних опор на отсутствие стружки, осмотреть состояние лопаток и дисков компрессора и ГТ. Если это все не дает результатов по снижению уровня вибраций, то двигатель следует досрочно снять с самолета. К недостаткам метода оценки скольжения роторов следует отнести повышение или понижение значения скольжения без регулировок. Это связано с неточностями регулируемых параметров и методические погрешности. Важным источником сведений о скольжении являются полетные карты регистрации параметров на крейсерском режиме. Эти данные обладают высокой достоверностью. Однако диагностирование по настроечной характеристике должно предшествовать любому другому методу диагностирования, т.к. она определяет годен двигатель или нет. Этот метод является универсальным диагностическим признаком для большинства неисправностей.