Характерные неисправности компрессоров
Наибольшее число неисправностей ОК связано с попаданием в двигатель посторонних предметов. Крупные предметы (камни, птицы, куски льда с ВПП или РД) могут вызвать локальные забоины и вмятины на деталях проточной части или даже полное разрушение (обрыв) рабочих лопаток с последующими вторичными разрушениями элементов по всему тракту двигателя. Забоины, вмятины лопаток приводят к нарушению расчетной формы проточной части ОК, что сопровождается падением его КПД, увеличением расхода топлива и температуры газов перед турбиной. Искажение расчетной геометрии поврежденных лопаток вызывает разбалансировку ротора и повышение уровня вибраций двигателя.
Распространенной неисправностью вентиляторов ТРДД является расстыковка рабочих лопаток по антивибрационным полкам в результате их деформации от ударов посторонними предметами или износа поверхностей контакта полок.
Попадание в двигатель вместе с воздухом большого количества песка и пыли приводит к интенсивному эрозионному износу лопаток ОК и уплотнений проточной части, при котором падает КПД ОК и увеличивается расход топлива. Для уменьшения эрозионного износа применяют пылезащитные устройства на входе в двигатель.
Наличие в атмосферном воздухе влажных частиц глины, речного ила и других вязких компонентов постепенно вызывает сильное загрязнение проточной части ОК, существенно ухудшающее параметры двигателя. Для восстановления свойств ОК выполняют промывку проточной части синтетическими моющими средствами.
Атмосферный воздух некоторых районов содержит химически активные вещества (соли морской воды, солончаковой пыли), которые являются причиной коррозии деталей ОК. Наиболее подвержены коррозии тонкие выходные кромки лопаток последних ступеней. Для повышения коррозионной стойкости на поверхность лопаток наносят защитные покрытия.
Для своевременного обнаружения неисправностей ОК выполняют периодические осмотры всех элементов проточной части. С этой целью корпусы ОК оборудуют необходимым количеством смотровых окон. Визуальный контроль выполняется с помощью оптических приборов – эндоскопов. Использование в них гибких волоконных световодов позволяет через одно окно осмотреть детали нескольких ступеней ОК.
Тема 5. Камеры сгорания авиационных ГТД
Требования к камерам сгорания авиационных ГТД и их основные параметры
Камеры сгорания (КС) авиационных ГТД, как основные, так и форсажные, предназначены для организации горения топлива в потоке воздуха (газа), проходящего через двигатель.
К КС предъявляют ряд требований по эффективности, надежности работы и технологичности: устойчивость процесса горения топлива во всем эксплуатационном диапазоне режимов работы двигателя; высокая полнота сгорания топлива; равномерность потока на выходе из КС; надежный запуск КС на земле и в полете; низкий уровень эмиссии вредных веществ в атмосферу, малая масса, компактность, удобство в эксплуатации и ремонте.
Удовлетворение всем этим (зачастую противоречивым) требованиям достигается специальной организацией рабочего процесса и выбором оптимального конструктивного выполнения КС.
Конструктивное совершенство КС, а также качество организации процессов в них характеризуется следующими основными параметрами:
1. Коэффициент полноты сгорания ξг = Q/Q0, где Q – количество теплоты, подведенной к потоку воздуха в КС в реальном процессе; Q0 - теоретическое количество теплоты, выделяющейся при полном сгорании топлива. Для основных КС на расчетном режиме ξг = 0,97-0,98.
2. Коэффициент сохранения полного давления σкс = рг*/pk*,
где рк* и рг* -значения полного давления на входе в КС и на выходе из нее. Он оценивает потери полного давления в КС из-за гидравлических и других потерь. Величина σкс составляет 0,92-0,97.
3. Теплонапряженность QV,- отношение количества теплоты Q, выделяющегося в КС в 1 с, к ее объему Vкс и давлению на входе в нее. Для основной КСQV = 3600GTξгHU/Vксpк*,где GT – секундный расход топлива.
Величина QV характеризует компактность КС и составляет для основных КС современных ГТД (1,5-6,0)106 Дж/(чм2Па). Чем выше значения ξг,σкс и QV, тем совершеннее КС.
Величина перечисленных параметров может значительно отклоняться в худшую сторону по сравнению с расчетным режимом при изменении высоты, скорости полета и режима работы двигателя. Это в свою очередь будет отрицательно влиять на основные параметры двигателя – тягу, расход топлива, а также на надежность его работы.
Надежная работа двигателя в большой мере зависит от стабильности и степени равномерности поля температур на выходе из КС (перед турбиной). Различают радиальную неравномерность поля температур (которая вводится преднамеренно) и неравномерность его в окружном направлении. По радиусу лопатки турбины должно быть обеспечено такое распределение температуры, при котором к корневым (наиболее нагруженным) и тонким периферийным сечениям подводится газ с наименьшей температурой. Максимальная температура приходится при этом на 2/3 – 3/4 высоты лопатки.
Опасными считаются нестабильные (случайные) отклонения температуры в окружном направлении, которые появляются в процессе эксплуатации при закоксовывании форсунок и других неисправностях топливной системы. Обнаружить окружную неравномерность температур практически невозможно, так как система замера имеет ограниченное количество термопар, замеряющих среднюю температуру в данном сечении.