6.3.Расчет нерегистрируемых параметров и моделирование

условий работы силовой установки по данным БСРПД

Для более полного использования информации БСРПД в целях технической диагностики значения некоторых параметров, характеризующих состояние ГТД, но непосредственно нерегистрируемых в полете определяются расчетным путем.

Рассмотрим расчет тяги ТВД по зарегистрированному значению давления масла в системе измерителя крутящего момента (ИКМ).

1. По данным формуляра двигателя строится график:

(режим работы).

2. По значению зарегистрированному, определяется режим работы силовой установки.

3. На расчетных режимах высоты и скорости определяется поправочный коэффициент:

где , - винтовые мощности в полете и на земле, соответственно.

4. Определяется поправочный коэффициент :

,

где - нормативные расходы топлива на взлете (скорость полета и высота равны нулю) при стандартных атмосферных условиях и при зарегистрированных значениях и , соответственно.

5. Определяется приведенное значение :

.

6. По графику (режим работы) определяют действительный режим работы двигателя.

7. По графикам (режим работы) определяется тяга винта.

8. По формуле определяется тяга двигателя с учетом силы реакции реактивной струи.

Тяга ТВД может быть определена следующим образом:

,

где - масса самолета; - ускорение свободного падения; - плотность воздуха; - угол атаки крыла самолета; - коэффициент аэродинамического сопротивления самолета; - скорость полета; - продольная и нормальная перегрузки, соответственно.

Весьма эффективным методом обеспечения наиболее полного использования зарегистрированной в полете ограниченной информации является метод математического моделирования. Для его применения создается модель объекта и на ее вход подается информация зарегистрированная БСРПД. Анализ результатов позволяет установить, имели ли место условия для возникновения отказа и на этой основе указать его причину.

6.4. Оценка фактической выработки ресурса ГТД по полетной информации

Для этой цели используются данные как БСРПД, так и специальных бортовых счетчиков времени, регистрирующих время работы двигателя на определенных режимах (взлет, форсаж, крейсерский режим).

Для большинства двигателей целесообразно регистрировать:

- время работы на режимах максимальной нагрузки и форсажа;

- время работы на режимах, при которых возможны резонансные колебания рабочих лопаток, ступеней компрессора и турбины;

- суммарную наработку двигателя с раздельным учетом наработки на земле и в полете;

- суммарное количество запусков.

Более совершенный способ учета фактической выработки ресурса ГТД базируется на определении эквивалентной наработки, рассчитываемой для рабочих лопаток турбины, как деталей, состоянием которых определяется ресурс. В основу метода положена гипотеза линейного суммирования повреждаемости, т.е. разрушения деталей под действием статических напряжений и высоких температур, с учетом повторяемости нагружения. На вышеприведенных рассуждениях основана работа бортового анализатора двигателя, фиксирующего зависимость коэффициента приведения режима от эквивалентной температуры лопатки , которая определяется частотой вращения ротора, величинами полного давления газа за турбиной и температуры рабочей лопатки первой ступени турбины, рис. 6.1.

Рис. 6.1.

Значение не должно превышать нормативной величины.

Счетный блок анализатора выдает:

1) Общую наработку двигателя в часах.

2) Наработку на различных режимах в минутах.

3) максимальную в полете

4) Время работы в минутах, когда .

5) Сигналы о возникновении условий, при которых .

6) Сигналы о возникновении условий, при которых , где - частота вращения ротора.

6.5. Методы прогнозирования

Практика прогнозирования при регламентных работах позволяет увеличить процент неисправностей, выявляемых и устраняемых в процессе профилактики, что способствует уменьшению времени подготовки летательного аппарата к полету. По данным фирмы «Пратт-Уитни» 50% неисправностей ГТД обнаруживается на земле и еще 10-15% потенциальных отказов можно установить путем анализа тенденций изменения важнейших параметров двигателя.

Прогнозирование бывает групповое и индивидуальное.

При групповом прогнозировании по статистическим данным об отказах определенного типа узлов осуществляется предсказание показателей надежности изделия в целом.

При индивидуальном прогнозирование осуществляется предсказание технического состояния каждого изделия и выявляется, то конкретное изделие, которое в ближайшем будущем может отказать.

Групповое прогнозирование, в отличие от индивидуального, не оказывает непосредственной помощи в предотвращении отказа конкретного изделия.

Применение методов индивидуального прогнозирования позволяет осуществлять прогнозирование постепенных отказов, т.е. таких, приближение которых сопровождается доступными для восприятия признаками.

Деление отказов на постепенные и внезапные в достаточной мере является условным, так как, внезапные отказы перестают быть таковыми по мере изучения причин и признаков их возникновения.

С совершенствованием методов и средств технической диагностики, все большая часть внезапных отказов переходит в разряд постепенных. Так, например, обрыв лопатки турбины считается внезапным до тех пор, пока отсутствовал ультразвуковой контроль, позволяющий выявить трещины, дефекты металла и своевременно производить отбраковку изделий.

Методы индивидуального прогнозирования технического состояния можно условно разделить на две большие группы:

1. Методы, использующие для принятия решения только результаты последнего определения состояния (методы прогнозирующего контроля).

2. Методы, использующие для принятия решения результаты не только последнего определения состояния изделия, но и предшествующих.

Отличие методов прогнозирующего контроля от обычного заключается в том, что при обычном контроле отбраковка и регулировка узла производятся в случае нарушения его работоспособности (выход из поля допуска), а при прогнозирующем контроле осуществляется отбраковка годного на данный момент узла по прогнозу (в связи с выходом значения параметра за границу упреждающего допуска).

Методы прогнозирующего контроля можно разделить на три типа:

1. Контроль по упреждающему допуску.

2. Граничный контроль.

3. Контроль по наличию признаков разрушения.

График, иллюстрирующий контроль по упреждающему допуску, представлен на рис. 6.2.

- допуск на параметр;

- число проверок работоспособности узла

Рис. 6.2.

Прогнозирование путем граничного контроля состоит в том, что контроль изделия производится на режиме работы, при котором наиболее ярко проявляются нежелательные изменения технического состояния, которые при дальнейшей эксплуатации изделия могут вызвать его отказ (режим помпажа ГТД).

Прогнозирование состояния двигателя по наличию определенных признаков (симптомов) основывается на выявлении признаков, свидетельствующих об отклонениях в работе двигателя, хотя его работоспособность еще сохраняется (задымление, повышенная вибрация, посторонний шум и так далее).

Индивидуальное прогнозирование возможно на основе экстраполяции результатов измерения параметров, рис. 6.3.

- допустимое значение параметра;

- определяемое значение параметра через интервал времени после проведения предыдущего замера.

Рис. 6.3.