2. Характерні експлуатаційні відмови та ушкодження авіаційних силових установок

Досвід експлуатації ПС із газотурбінними двигунами показує, що найбільш характерними відмовами та пошкодженнями силової установки є відмови й пошкодження ГТД, агрегатів паливної і масляної систем.

На повітряних суднах цивільної авіації у даний час експлуатується значна кількість різних типів газотурбінних двигунів. Кожен тип двигуна, в залежності від конструктивних особливостей, ступеня доведення, умов експлуатації, може мати свої типові відмови та пошкодження. Однак, існує цілий ряд характерних відмов та пошкоджень, властивих сучасним ГТД через спільність виконуємих ними функцій і принципів, закладених у конструкцію.

Класифікацію характерних відмов та пошкоджень ГТД, як правило, роблять по наступним ознакам:

0. причина виникнення;

1. місце прояву;

2. час прояву.

1. Основними причинами виникнення відмов і пошкоджень сучасних ГТД є:

0. абразивний знос деталей проточного тракту при експлуатації в умовах пилової запорошеності;

1. ерозійний знос деталей через застосування некондиційних ПММ і при експлуатації в умовах навколишнього середовища, насиченого різними солями;

2. механічні пошкодження деталей конструкції при потраплянні сторонніх предметів;

3. деформація і руйнування деталей та вузлів двигунів через конструктивні й виробничі недоліки;

4. знос сполучених конструктивних елементів із втратою ними початкових форм, розмірів і маси;

5. розрегулювання агрегатів двигунів, їхніх систем і пристроїв через вібрації, послаблення кріплень, зміни співвісності вузлів і механізмів, їхнього зносу й заклинювання;

6. порушення режимів роботи агрегатів, вузлів або систем двигунів в цілому внаслідок неправильної їхньої експлуатації.

2. В таблиці 7.1 представлені статистичні дані про частоту прояву характерних відмов та пошкоджень конструктивних елементів сучасних ГТД. Як видно з цих даних розкид несправностей по місцю їх прояву досить великий і викликаний головним чином конструктивними особливостями ГТД та умовами їхнього застосування. Ці фактори враховуються при розробці методів технічного обслуговування, а також засобів і методів діагностування ГТД.

Оскільки основним параметром роботи двигуна є створювана ним тяга (або потужність), то про відмову ГТД екіпаж довідається по зменшенню прискорення ПС, його розвороту або нахилу убік двигуна, що відмовив.

3. За часом прояву характерні відмови та пошкодження ГТД поділяють на раптові, що обумовлені руйнуванням окремих деталей і вузлів двигунів, та поступові (або параметричні), які обумовлені виходом якого-небудь контрольованого параметра за встановлений допуск.

Раптові відмови та пошкодження супроводжуються аварійною (несподіваною і стрибкоподібною) зміною функціональних параметрів і технічного стану агрегатів, вузлів і систем двигуна. Вони, як правило, цілком очевидні, тому що їх супроводжують яскраво виражені ознаки порушення нормальної роботи двигуна, а саме: різкі зміни показань приладів контролю, сторонні шуми, поява диму і т.п.

Основними причинами раптових відмов можуть бути: конструктивні недоробки або недоліки технології виробництва вузла системи; незадовільна якість застосованих матеріалів і їх не відповідність технічним умовам; потрапляння в двигун сторонніх предметів; грубе порушення норм льотно-технічної експлуатації двигунів.

Таблиця 7.1 Розподіл характерних відмов та пошкоджень

по місцю їх прояву на ГТД

№ п/п	Місце прояву відмови або пошкодження	Закордонні ГТД (%)	АІ-24 (%)	АІ-25 (%)	НК-8 (%)
1.	Елементи, що омива-ються маслом (опори двигунів)	1,5...28,5	81,5	39,4	35
2.	Деталі, що входять до газоповітряного тракту, у тому числі	3...32	16,2	28,7	35
	камери згоряння	1...9	-	-	24
	Компресор	2...16	-	-	38
	Турбіна	0...7	-	-	34
3.	Система регулювання і паливопостачання	15...53	2,5	3,3	14
4.	Система запуску	2...20	-	-	-
5.	Приводи агрегатів	2...10	-	-	-

Статистичні дані свідчать, що на доопрацьованому довгостроково експлуатуємому двигуні раптові відмови зустрічаються вкрай рідко і практично не повторюються. Передбачити заздалегідь можливість виникнення раптових відмов досить важко. Стан існуючих технічних засобів і методів діагностування ГТД не дозволяє в повному обсязі контролювати в умовах експлуатації зміну рівня пошкоджень до критичного або інших параметрів, що характеризують цей рівень. На частку раптових відмов та пошкоджень ГТД припадає близько 30% аварійних ситуацій, що приводять до льотних подій, і до 14...16% випадків дострокового зняття двигунів з експлуатації.

Поступові (параметричні) відмови та пошкодження ГТД супроводжуються поступовою зміною параметрів контролю роботи двигуна і викликаються впливом на основні вузли і деталі, системи й пристрої ряду факторів.

В процесі експлуатації ГТД у його елементах конструкції постійно відбувається процес нагромадження мікроушкоджень, інтенсивність якого залежить від впливу зовнішніх і внутрішніх факторів. Найбільш небезпечними являються абразивний знос деталей проточної частини двигуна, ерозійний знос деталей турбіни, знос підшипників і ущільнень опор, втомлені пошкодження і т.д. Такі пошкодження поступово накопичуються і можуть досягати критичного рівня, при якому відбувається часткове чи повне відмовлення в роботі вузла, агрегату або двигуна в цілому.

Поступові відмови та пошкодження завжди прогнозуються, якщо контролюється швидкість нагромадження мікроушкоджень. При цьому можна передбачити й попередити момент досягнення критичного рівня ушкоджень і тим самим запобігти появу відмови в роботі двигуна. Однак досвід експлуатації ГТД показує, що іноді тенденція до пошкодження чи нагромадження пошкоджень може бути настільки слабка, що практично її важко знайти й ідентифікувати. Тому проблемі більш повного діагностування технічного стану ГТД приділяється максимальна увага при їхньому конструюванні, виробництві і льотно-технічній експлуатації.

Згідно зі статистичними даними на частку факторів, що викликають поступові відмови, припадає до 70% аварійних ситуацій, що приводять до льотних подій, і до 85% випадків дострокового знімання двигунів з експлуатації.

В даний час оцінка експлуатаційної надійності авіаційних двигунів проводиться в основному по трьох середньостатистичних показниках:

0. напрацювання, що припадає на одну відмову двигунів у польоті, Т_вп:

Т_вп = Т_{вп.факт} / Т_{вп.норм} ,

де Т_вп - відносний показник напрацювання на одну відмову двигунів у польоті;

Т_{вп.факт} - фактичне значення напрацювання на одну відмову двигунів у польоті;

Т_{вп.норм} - нормативне значення напрацювання на одну відмову двигунів у польоті;

• напрацьовання, що припадає на одне дострокове зняття двигуна, Т_д._з.д:

Т_д._з.д.=Т_д._{з.д.факт}/Т_д._{з.д.норм},

де Т_д._з.д. - відносний показник напрацювання на одне дострокове зняття двигуна;

Т_д._{з.д.факт} - фактичне значення напрацювання на одне дострокове зняття двигуна;

Т_д._{з.д.норм} - нормативне значення напрацювання на одне дострокове зняття двигуна;

• напрацювання, що припадає на одне пошкодження, виявлене й усунуте при технічному обслуговуванні двигунів, Т_ое:

Т_оуе = Т_{оуе.факт} / Т_{оуе.норм},

де Т_оуе - відносний показник напрацювання на одне пошкодження, виявлене й усунуте при ТО двигунів;

Т_{оуе.факт} - фактичне значення напрацювання на одне пошкодження, виявлене й усунуте при ТО двигунів;

Т_{оуе.норм} - нормативне значення напрацювання на одне пошкодження, виявлене й усунуте при ТО двигунів;