Влияние условий эксплуатации на показатели безотказности двигателей
Авиационные двигатели имеют три характерных периода эксплуатации с различными уровнями интенсивности отказов и закономерностями их проявления:
I – приработка (начальный период эксплуатации);
II - этап нормальной эксплуатации;
III – период износа (или старения).
Рис. 59. Типичная λ-характеристика ГТД
В начальный период эксплуатации новых двигателей или после их ремонта функция интенсивности отказов λ(t)(λ-характеристика) имеет повышенное значение, что обусловлено отказами элементов,имеющих необнаруженные при сборке (скрытые) дефекты металлургического или технологического характера, отказами из-за несоответствия (в пределах допусков) сопряженных деталей условиям сборки и т.п. По мере увеличения наработки двигателя на этом периоде происходит приработка их составных частей, «выжигание» дефектов, что приводит к снижению интенсивности отказов.
На этапе нормальной эксплуатации, который имеет наибольшую длительность, интенсивность отказов остается примерно постоянной. Отказы двигателей на этом этапе имеют случайный характер (внезапные отказы). Их нельзя предупредить профилактическими мерами техобслуживания.
На третьем участке λ-характеристики (период износа или старения) интенсивность отказов возрастает, что связано с постепенным накоплением необратимых изменений в элементах двигателя. Такие отказы называются постепенными. Наработка τ, соответствующая началу периода износа, играет очень важную роль в проблеме надежности ГТД. К числу главных задач надежности следует отнести задачу прогнозирования ресурса τ, которая в настоящее время, к сожалению, не имеет достаточно точного решения.
Заметное влияние на уровень надежности оказывает доля использованных за ресурс максимальных режимов. Повышенные температуры газов и нагрузки приводят к возрастанию числа отказов при увеличении наработки на этих режимах.
Для периода нормальной эксплуатации анализ статистических данных показывает, что существенное влияние на надежность ГТД оказывает продолжительность полета. Чем она меньше, тем больше число циклов запуска-останова, которые вызывают накопление малоцикловых и термоусталостных повреждений в элементах конструкции двигателей, что приводит к возрастанию числа их отказов. Количество отказов в полете на коротких авиалиниях примерно вдвое больше, чем на длинных (рис. ).
Рис. 60. Изменение по наработке параметра потока отказов двигателя в полете при его эксплуатации на длинных (●) и коротких (○) авиалиниях
Изменение надежности ГТД в зависимости от климатических условий показано на рис. в виде относительного изменения по кварталам года интенсивности отказов, приводящих к досрочному съему: в зимнее время года уровень надежности двигателей ниже, чем в летнее.
Рис. 61. Относительное изменение интенсивности отказов ТВД (— ) и ДТРД (‒ ‒ ) по кварталам года
Вышеприведенные данные показывают существенное влияние на надежность ГТД эксплуатационных факторов, которые необходимо учитывать путем дифференцированного подхода к установлению ресурса двигателей и контролю его расходования в эксплуатации.