Возможные неисправностисистем топливной и автоматического регулирования
Нарушение нормальной работы топливной системы приводит изменению подачи топлива в к.с., что влияет на работу двигателя. Другими признаками нарушения нормальной работы системы топливопитания могут быть: изменение давления топлива, определяемое по указателю манометра УИЗ-3, подтекание топлива из-за негерметичности системы, определяемое визуально или по запаху. Наиболее вероятны следующие неисправности системы топливопитания:
1. Отказ подкачивающих насосов расходного бака (практически отказ электрического привода насосов). В этом случае гаснет табло «Расход. Бак» и частота вращения турбокомпрессора двигателей падает на 2…5%, а несущего винта – на 1…3 %, а также возможно падение давления топлива перед рабочими форсунками по измерителю УИЗ-3. Отказ подкачивающих насосов при полете на высотах более 1000м. может сопровождаться выключением одного или двух двигателей. Это происходит вследствие того, что на боьших высотах подача топлива в двигатель дросселируется регуляторами до минимального значения по устойчивости горения в камере сгорания. Кроме того, пространство над топливом в баках сообщается с атмосферой и при уменьшений атмосферного давления снижается гидростатический подпор топлива на входе в насос и перед рабочими форсунками может приводить к срыву пламени и самовыключению двигателя. Поэтому, если отказ топливоподкачивающих насосов сопровождается только падением частоты вращения турбокомпрессоров двигателей и несущего винта, то необходимо снизиться до высоты 400 … 500 м. над рельефом местности, уменьшить общий шаг несущего винта до рекомендуемой частоты вращения винта и продолжать полет до места возможного выполнения нормальной посадки. Если отказ насосов сопровождается одного из двигателей, то необходимо снизиться до высоты порядка 500 м. и произвести запуск выключающегося двигателя. Полет с отказавшими насосами небезопасен, и поэтому необходимо совершить посадку на ближайшей посадочной площадке. При отказе обоих двигателей попытку запуска их рекомендуется производить в том случае, если время запуска двигателя и выхода на рабочий режим меньше времени снижения вертолета в режиме аторотации. Так, для вертолета Ми-8 время запуска и выхода двигателя на рабочий режим соответствует времени снижения вертолета в режиме авторотации с высоты порядка 1000 м.
2. Заедание клапана дренажа второго контура рабочих форсунок в открытом положении. Основная причина в этой неисправности – попадание под фаску клапана твердых частиц смолы или продуктов износа насоса высокого давления. В этом случае двигатель не увеличивает частоту вращения с режима примерно 66 % при повороте рукоятки коррекции вправо (при перемещении рычага управления насосом – регулятора на увеличение режима работы двигателя) вследствие недостаточного поступление топлива к форсункам. Неисправность определяют по наличию большого количества топлива в дренажном бочке. При длительной работе с такой неисправностью дренажный бачок переполняется топливом, которое сливается из бочка в атмосферу через дренажную трубку. Дефект устраняют заменой блока дренажных клапанов.
3. Засорение рабочих топливных форсунок. Эта неисправность возникает при наличии большого количества примесей и засорение фильтра тонкой очистки. В этом случае топливо поступает в систему двигателей через фильтр грубой очистки и перепускной клапан. Механические примеси топлива засоряют фильтрующую часть форсунок, которые могут засоряться также продуктами изнашивания плунжерных пар насоса высокого давления при выключении двигателя пожарным краном или смолистыми веществами, осаждающимися на деталях топливо - регулирующей аппаратуры при применении недоброкачественного топлива. Опасность засорение форсунок заключается неравномерной подаче ими топлива в камеру сгорания и получение неравномерного поля температур газа перед турбиной. Это может привести к разрушению турбины, а в отдельных случаях – к прогару жаровой трубы камеры сгорания. Неисправность обнаруживается по увеличению давлению топлива перед форсунками и одновременному «зависанию» или уменьшению температуры газа. В этом случае, если давление топлива по прибору превысит 60 кгс\см2 (60 *105 МПа). Двигатель следует выключить и перейти на однодвигательный полет.
Неисправность системы автоматического регулирования вызывают нарушение нормальной работы двигателей и определяются по отклонениям от установленных значений основных параметров, характеризующих работу силовой установки вертолета. Опыт эксплуатаций вертолета Ми-8 показывает. Что основные неисправности системы регулирования двигателей вызывают следующие нарушения работы силовой установки:
1. Двигатель в процессе запуска самопроизвольно выходит на повышенный режим. Явление это чрезвычайно опасное и недопустимое, так как сопровождающее его резкое повышение температуры газа перед турбиной может вызвать разрушению или деформацию ее основных узлов. Неисправность возникает вследствие неправильной установки рычагов управления (рычага «шаг – газ», рукоятки коррекции или рычага раздельного управления) в исходное положение перед запуском двигателя, неправильной регулировки насоса – регулятора или заедание золотниковых пар регуляторов. Наиболее частой причиной этой неисправности является залипание золотника клапана минимального давления в закрытом положении. Такое явление замечается при заправке топливом, не обладающим высокой химической стабильностью или содержащим большое количество водной эмульсии. Особенно способствуют залипанию золотников смолистые вещества, образующиеся в топливе при длительной стоянке двигателя. При обнаружении такой неисправности необходимо запуск двигателя прекратить и решить вопрос о возможности дальнейшей эксплуатации топливного насоса – регулятора или его замене. В случае крайней необходимости дефект можно попытаться устранить повторением запуска. При этом переменное давление, действующее на торец золотника, может сдвинуть его с места, и в дальнейшем он будет работать нормально.
2. Несинхронная работа двигателей на установившихся режимах. При работе автоматической системы поддержания постоянным заданного значения обороты несущего винта разность частот вращения компрессоров двигателей («вилка») не должна превышать 2,5 %. Основными причинами разнорежимности работы двигателей являются следующие:
Неправильная регулировка системы управления «шаг – газ». При этом заведомо насосы – регуляторы настраиваются на различную подачу топлива в двигатели. Неисправность устраняют проверкой и регулировкой системы «шаг – газ»;
Негерметичность соединительных шлангов воздушной системы синхронизаторов мощности или замерзание конденсата в них. Последняя неисправность наиболее характерна для эксплуатации вертолета при температурах атмосферного воздуха, близких к нулю. Неисправность устраняют заменой поврежденных соединительных шлангов и трубок подвода воздуха к мембранным устройствам синхронизаторов, подтяжкой мест их подсоединения, а также удаление замершего конденсата путем прогрева и продувки шлангов воздухом. С целью профилактики образования замерзания конденсата перед полетом вертолета необходимо проверять отстойники шлангов и удалять из них скопившуюся влагу или продувать шланги, если отстойники не установлены.
Несинхронность работы двигателей необходимо выявить в процессе опробования двигателей на земле. Если при опробовании на основных режимах обнаруживается разность в частотах вращения турбокомпрессора более 2,5 %, двигатели следует выключить и устранить неисправность. При появлений «вилки» более 2,5 % в полете необходимо изменением общего шага подобрать такой режим работы двигателей, при котором разнорежимность будет в пределах допуска. Несинхронность двигателей может расти вследствие неисправности проточной части одного из двигателей (например, чрезмерной вытяжки турбинных лопаток, разрушения подшипников) или разрушения трубопроводов системы регулирования. Поэтому, когда изменения режима работы двигателей не устраняет несинхронность, а наоборот, приводит к ее увеличению, необходимо выявить неисправный двигатель и выключить его.
3. Раскачка частоты вращения турбокомпрессора. Эта неисправность может вызвана следующими причинами:
Неустойчивость работой системой автоматического поддержания постоянства оборотов несущего винта или регулятора частоты вращения турбокомпрессора вследствие образования во внутренних топливных полостях регуляторов воздушных пробок или паров топлива; обычно эта неисправность имеет место после замены топлива в системе или осмотра топливных фильтров;
Неустойчивой работой системы синхронизации мощности вследствие разгерметизации воздушных соединительных шлангов синхронизаторов, образованием конденсата в этих шлангах или заедания золотников;
Падения давлении топлива в магистрали перед насосами высокого давления, что возможно при засорении топливных фильтров механическими примесями или при попаданий в них воды (особенно в условиях низких температур), а также при отказе подкачивающих насосов;
Неустойчивой работой системы ограничения температуры газа перед турбиной при работе на режиме с максимально допустимой температурой газа.
Раскачка частоты вращения турбокомпрессора не допускается, т.к. при этом возникают переменные механические и тепловые нагрузки на детали проточной части и возможность их разрушения. При появлении раскачки в полете необходимо изменением общего шага подобрать такой режим работы двигателей, на котором раскачка отсутствует или уменьшает до минимума. Если изменение режима не устраняет раскачки, необходимо выключить автоматическую систему поддержания оборотов несущего винта постоянными поворотом коррекции влево и ручным управлением подобрать устойчивый режим работы двигателей. При невозможности поддержания устойчивого режима необходимо выключить неисправный двигатель или произвести посадку.
4. Велико время приемистости двигателя (больше 15 с.) . Как правило, неисправность обнаруживается в процессе раздельного опробывания двигателей или совместного рычагом «шаг – газ». Приемистость двигателей считается достаточной, если при установленном темпе перемещения рычага «шаг –газ» на увеличения режима недобор обороты несущего винта не превышает допустимого значения. Например, для вертолета Ми – 8 с нормально взлетной массой при перемещении рычага «шаг-газ» в положение, соответствующее взлетному режиму работы двигателей, за время 10 с. Не должно происходить падение оборотов несущего винта ниже 89 %. Время приемистости, если даже не производилась замена дроссельных пакетов системы регулирования, может расти вследствие износа проточной части двигателя, а также смолоотложения на элементах топливной автоматики и на дроссельных пакетах. Выполнение полета с двигателями, имеющими увеличенное время приемистости, опасно, т.к возможно перетяжеление винта, особенно в случаях вертикального взлета и посадки, а также на передовых режимах полета. Для предупреждения перетяжеления воздушного винта и помпажа компрессора темп перемещения рычага «шаг – газ» на увеличение режима необходимо согласовать со временем приемистости двигателей. Регулировка приемистости производится на неработающих двигателях подбором пропускной способности (проливки) дроссельных пакетов системы регулирования.
5. Заброс температуры газа перед турбиной в процессе приемистости превышает допустимое значение (875 градусов на земле). Как было показано выше, заброс температуры газа приводит к тепловым ударам и может вызвать разрушение турбины. Поэтому при обнаружении заброса температуры необходимо уменьшить темп затяжеления винта (или, что в системе «шаг-газ» то же самое, повышеня режима работы двигателя). Уменьшения заброса температуры газа при приемистости достигается установкой дроссельных пакетов с меньшей проливкой.
6. Самопроизвольная раскрутка несущего винта, которая может возникнуть на режимах работы автоматической системы поддержания заданной частоты вращения винта. Причинами неисправности является: заедание клапана слива топлива регулятора частоты вращения свободной турбины (несущего винта) в закрытом положении, замерзание конденсата в соединительных воздушных шлангах синхронизаторов, заедание золотника одного из синхронизаторов в положении дросселирования подачи топлива и т.п. Поскольку в системах регулирования, оборудованных синхронизаторами мощности, самопроизвольный выход одного из двигателей на повышенный режим приводит к синхронному увеличению режима второго двигателя, выявить неисправный двигатель довольно трудно. Поэтому необходимо поворотом коррекции влево выключить автоматическую систему поддержания частоты вращения несущего винта и установить вручную обороты несущего винта, соответствующего взлетному режиму, и дальнейшее выполнение задания прекратить. В этом случае затруднения выполнения посадки (полеты над водой, пересеченной местностью и т.п.) необходимо плавным поворотом коррекции вправо и затяжелением винта подобрать режим, необходимые для продолжения полета до места безопасной посадки.
7. Велик заброс частоты вращения несущего винта при уборке шага со взлетного режима до режима малого газа при темпе сброса, соответствующем времени приемистости двигателя. Заброс оборотов несущего винта не должно превышать 103 % (при темпе сброса шага не быстрее 10 с.) . Превышение этих значении может приводить к разрушению трансмиссии силовой установки и поэтому недопустимо. Заброс обычно вызывается неправильной регулировкой синхронизаторов мощности, регуляторов частоты вращения несущего винта или системы управления поворотом лопаток компрессора одного из двигателей. Темп сброса шага пилот должен выдерживать таким, чтобы была исключена возможность заброса частоты вращения несущего винта.
8. Раскрутка несущего винта в процессе планирования вертолета с работающими двигателями.«Руководство по летной эксплуатации вертолета» допускается увеличение частоты вращения несущего винта при планировании с работающими двигателями на режиме малого газа до оборотов несущего винта 105% в течение не более 5с., а при работе двигателей выше малого газа – до оборотов несущего винта 103 % в течении не более 30 с. Превышение этих значении может быть вызвано ненормальной работы регулятора частоты вращения несущего винта или синхронизатора мощности, которые дросселируют слив топлива из полости сервомеханизма дозирующей иглы насоса – регулятора НР – 40 ВА. Неисправность устраняется регулировкой этих элементов. При обнаружении раскрутки несущего винта необходимо увеличением общего шага установить рекомендуемого значения оборотов несущего винта.
Литература
1. Авиационный турбовальный двигатель ТВ2-117А и редуктор ВР-8А. М.: Машиностроение, 1987, 256с.
2. Авиационный турбовинтовой двигатель ТВ2-117. Богданов А. Д. Хаустов И. Г. Изд-во «Транспорт», 1970 г.
3. Кеба И. В. Конструкция и летная эксплуатация вертолетного двигателя ТВ2-117А.