книги из ГПНТБ / Конструкция и эксплуатация турбореактивных двигателей типа М-701 учеб. пособие

Степень переобеднения смеси в камерах сгорания бывает раз­

ной камере. В отдельных камерах сгорания при сочетании неблаго­ приятных условий может произойти настолько сильное переобедне­ ние, что произойдет срыв пламени. Казалось бы, что в последую­ щий момент, когда обороты двигателя станут меньше и состав сме­ си в камерах обогатится, в потухших камерах вновь должно про­ изойти восстановление горения от работающих камер. Но этого не происходит, так как в потухших камерах температура падает, а в работающих остается высокой. Вследствие этого нарушается рав­ номерность распределения воздуха, поступающего в камеры сгора­ ния. Через камеры, в которых произошел срыв пламени и упала температура, расход воздуха увеличивается (уменьшается терми­ ческое сопротивление), то есть происходит дальнейшее обеднение смеси, препятствующее восстановлению горения. А через камеры, в которых горение продолжается и температура газов высока, расход воздуха сокращается. Неравномерность распределения воздуха по камерам сгорания приводит к переобогащению смеси в работаю­ щих камерах, что в конечном итоге вызывает срыв пламени и в остальных камерах.

Нарушение нормальной работы топливных форсунок является одной из наиболее опасных неисправностей газотурбинных двига­ телей.

Искажение факела распыла топлива рабочей форсункой, негер­ метичность форсунок могут привести к прогару камеры сгорания и лопаток соплового аппарата турбины, а также к искажению поля температур и давлений газов перед турбиной, вызывающему воз­ никновение опасных динамических напряжений в лопатках ротора турбины и их усталостное разрушение. Обрыв лопаток ротора тур­ бины приводит к опасным вибрациям корпуса двигателя и может вызвать, так же как и прогар камер сгорания, пожар на самолете.

Уменьшение производительности форсунок (например, из-за за­ грязнения их внутренних топливных каналов), а также искажение факела распыла топлива приводит к самовыключению двигателей при резкой уборке газа и при полетах на больших высотах.

Причинами искажения факела распыла рабочими топливными форсунками являются не только попадание посторонних частиц, отложение смол и образование коррозии на поверхностях их топ­ ливных каналов или в сочленениях распыливающего устройства, но также образование нагароотложений на наружных поверхностях •вблизи основания конуса распыла топлива и засорение зазора для прохождения воздуха в рабочей форсунке.

В случае самовыключения двигателя необходимо для грамот­ ного определения причины выключения и ввода в строй самолета произвести полный комплекс проверок, возможных в условиях ави-

192

ационной организации. При невозможности определения и устра­ нения причины двигатель подлежит снятию с эксплуатации.

Другими причинами самовыключения двигателей М-701 в по­ лете могут быть:

—негерметичность шланга перепуска топлива:

—падение оборотов из-за заедания штока высотного корректо­ ра автомата приемистости распределителя топлива в направляю­

дания пыли в смазку или длительного хранения и эксплуатации аг­ регата. Для избежания останова двигателя по указанной причине обороты могут быть восстановлены включением изолирующего клапана.

Необходимо отметить, что причины самовыключения двигате­ ля, а также нарушений в его работе могут быть одни и те же, но из-за различия степени развития дефекта и условий полета могут проявляться по-разному.

§ 2. Неисправности, вызывающие нарушение, нормальной работы двигателя

ДВИГАТЕЛЬ НЕ ЗАПУСКАЕТСЯ

Незапуск двигателя, а также несоответствие параметров, ха­

то после проверки системы зажигания нужно проверить и при не­ обходимости отрегулировать тяги управления дроссельным кра­ ном. При отсутствии давления топлива во вспомогательном канале перед топливными форсунками нужно проверить регулировку тяг открытия стоп-крана и иглы распределителя этого агрегата.

Если перед запуском при включении подкачивающего топлив­ ного насоса ие гаснет лампочка сигнализатора на табло «Не запу­ скай», то необходимо:

—проверить регулировку датчика давления топлива;

—промыть фильтрующий элемент фильтра низкого давления или заменить его (если он бумажный);

в топливных баках самолета и при необходимости продуть трубки сжатым воздухом.

НЕУДОВЛЕТВОРИТЕЛЬНЫЙ ЗАПУСК

Пр'И запуске двигателя возможны нарушения нормального процесса протекания запуска. При обнаружении их запуск должен быть прекращен для устранения неисправностей, вызвавших эти нарушения.

К ним относятся:

— велик заброс температуры газов при запуске.

Невыход двигателя на режим малого газа может быть из-за не­ правильной регулировки клапана малого газа, клапана минималь­ ного давления и автомата запуска, а также из-за нарушения тари­ ровки тахометра или неисправности баростата.

Для устранения указанных неисправностей необходимо:

—проверить тарировку тахометра и при необходимости заме­ нить его;

—отрегулировать обороты малого газа винтом, расположен­

ным на дроссельном кране. При поворачивании регулировочного винта малого газа по часовой стрелке обороты малого газа умень­ шаются, против часовой стрелки — увеличиваются. Vs оборота вин­

— если регулировка клапана малого газа соответствует техни­ ческим условиям, отрегулировать обороты высотного малого газа клапаном минимального давления топлива. При поворачивании регулировочного винта по часовой стрелке обороты уменьшаются, против часовой стрелки — увеличиваются. Один оборот винта со­ ответствует 3,2—3,6% (500—550 об/мин) оборотов двигателя цри его работе на высоте 10000 м;

— для проверки исправности баростата запустить двигатель с включенным изолирующим клапаном. Если двигатель выйдет на режим малого газа, заменить баростат.

После замены баростата необходимо произвести проверку н ре­ гулировку давления топлива за насосом, установив на выходной штуцер приспособление для измерения давления топлива за насо­ сом; произвести проливку топливной системы. Запустить двигатель, прогреть его й вывести на режим 94% (14 500 об/мин). Замеритьдавление топлива за насосом, которое должно быть при атмосфер­

допустимому нужно отрегулировать давление за насосом регулиро-

194

вочным винтом анероидной коробки баростата. При выворачива­ нии винта давление топлива понижается, при заворачивании — повышается; Ѵв оборота винта изменяет величину давления топли­ ва за насосом на 2—3 кг/'см2;

— отрегулировать автомат запуска регулировочным винтом, по­ вернув ето но часовой стрелке не более чем на 2 оборота. Если пос­ ле этой регулировки двигатель не выйдет при запуске на обороты малого газа, заменить насос.

Неустойчивые обороты малого газа являются следствием попа­ дания воздуха в топливную систему и неплотной посадки седла клапана малого газа дроссельного крана, в результате чего возни­ кает неравномерность подачи топлива к форсункам.

При обнаружении неустойчивой работы двигателя на малом га­ зе необходимо произвести проливку топливного плунжерного насо­ са через клапан перепуска воздуха до появления чистой, ровной струи топлива без признаков наличия воздуха. Если проливка не привела к устранению неустойчивой работы двигателя (колебание значений параметров, хлопки), нужно заменить дроссельный кран.

упоре малого газа происходит из-за заклинивания клапана мини­ мального давления дроссельного крана в открытом положении. В этих случаях дроссельный кран подлежит замене.

Увеличенный заброс температуры газов при запуске может быть

Для устранения этой неисправности, убедившись в отсутствии" посторонних предметов во входном воздушном канале и в пра­ вильности показаний термопар, следует:

— заменить распределитель топлива ЛУН-5200. Допустимый

— заменить баростат. После замены баростата необходимо про­ извести проверку, а при необходимости — регулировку давления топлива за насосом в порядке, указанном выше.

НЕСООТВЕТСТВИЕ ПАРАМЕТРОВ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ НОРМАМ ТЕХНИЧЕСКИХ УСЛОВИИ НА МАКСИМАЛЬНОМ

РЕЖИМЕ

При работе на максимальном режиме возможны:

— отклонение максимального числа оборотов от величин, допу­ скаемых техническими условиями; -

13*

той же марки, но разных партий, может быть различным. У двига­ телей М-701 допустимый диапазон значений максимальных оборо­ тов составляет 99,35—100,8% (15200—15 520 об/мин). При несоот- * ьетствии фактических оборотов допустимым нужно произвести их регулировку регулировочным винтом ограничителя максимальных оборотов, характеристика которого зависит от удельного веса топ­

высотной компенсации, расположенным на топливном насосе. Винт высотной компенсации разрешается поворачивать на ±8 оборотов от нейтрального положения. При необходимости понизить макси­ мальные обороты, винт следует поворачивать по часовой стрелке, при необходимости повысить обороты — против часовой стрелки. Один поворот винта высотной компенсации изменяет максималь­ ные обороты двигателя в среднем на 10 об/мин.

Характеристика ограничителя максимальных оборотов может изменяться и по другим причинам. Так например, в результате из­ носа деталей качающего узла насоса возрастает переток топлива кз магистрали высокого давления в полость ротора. Переток топли­ ва приводит к увеличению давления над мембраной. В результате мембрана открывает клапан при меньших оборотах. Это приводит к уменьшению максимальных оборотов на земле. Кроме того, за время эксплуатации может происходить усадка пружины мембра­ ны и клапана, а это также вызывает снижение максимальных обо­ ротов.

Невыход двигателя на максимальные обороты может быть по следующим причинам:

—рычаг дроссельного крана не доходит до упора максималь­ ных оборотов;

—недостаточная фильтрующая способность фильтрующего элемента топливного фильтра;

—слабая затяжка гаек трубки подвода воздуха к автомату приемистости;

196,,

— утечка воздуха из-за усадки прокладки корпуса автомата приемистости;

—заедание сервопоршня топливного насоса;

—заедание золотника автомата приемистости распределителя топлива в положении «на слив»; попадание посторонней частицы под клапан ограничителя максимальных оборотов топливного на­ соса или клапан баростата.

•Для восстановления максимальных оборотов необходимо про­ верить регулировку тяги управления дроссельным краном, осмот­ реть фильтрующий элемент топливного фильтра низкого давления, проверить затяжку гаек трубки подвода воздуха к автоматическо­ му распределителю топлива и устранить обнаруженные неисправ­ ности.

В случае заедания сервопоршня топливного насоса следует заменить насос. При заедании золотника автомата приемистости автоматического распределителя топлива, попадании посторонних частиц под клапан ограничителя максимальных оборотов топлив­ ного насоса или клапан баростата необходимо включить изоли­ рующий клапан, выяснить, какой узел не работает, и заменить не­ исправный агрегат. Физическая сущность нарушения нормальной: работы двигателя в этих случаях изложена выше (см. § 1).*

Колебание оборотов на взлетном режиме весьма часто наблю­ дается при эксплуатации газотурбинных двигателей. Амплитуда1 колебаний иногда достигает 1000 об/мин. Одновременно с колеба­ нием максимальных обортов происходит колебание давления топ­ лива и тяги двигателя. Период колебания достигает двух секунд.

Одной из причин, вызывающих колебание оборотов, является1 наличие «воздушных пробок» в топливной системе двигателя. Д л я удаления воздуха из системы необходимо произвести тщательную» проливку насоса через клапан стравливания.

Колебание максимальных оборотов может быть вызвано нару­ шением регулировки органичителя максимальных оборотов, либо> нарушением регулировки дроссельного крана ЛУН-7572. Проверку регулировки дроссельного крана производить следующим образом. Вывести двигатель на обороты 14 500 об/мин и проверить давление топлива за насосом приспособлением М701-09-991. Давление топ­

лива должно быть 85^5 кг/см2 при атмосферном давлении 760 мм рт. ст. Вывести двигатель на максимальные обороты и зафиксиро­ вать давление топлива. Постепенно заворачивая винт упора макси­ мальных оборотов, проверить устранение-колебания оборотов. При этом величина максимальных оборотов не должна измениться. За ­ ворачивание винта разрешается производить до такой величины, при которой будет достигнута разница в давлении топлива На обо­ ротах '94 и 100% не менее 15 кг/см2.

Другие причины, вызывающие колебание оборотов двигателя, связаны с неисправностями, возникающими на деталях насоса, и поэтому устранение их в эксплуатации не производится. В этих, случаях заменяют топливный насос.

197

Основными неисправностями, возникающими на деталях плун­ жерных топливных насосов, являются:

—повышенное местное трение между пальцами и втулками упорного подшипника, между регулировочной шайбой и корпусом касоса;

—неравномерное усилие по ходу клапана на его открытие в результате выработки полуосей и гнезд в рычаге клапана;

—повышение давления над мембраной с уменьшением давле­ ния топлива на выходе из насоса.

Физическая сущность возникновения колебаний оборотов дви­

боты образуется наклеп, а на регулировочных шайбах между кор­ пусом подшипника и корпусом насоса — надиры. Эти дефекты приводят к появлению так называемых «срывных характеристик» сил трения между деталями, при которых силы трения уменьша­ ются с увеличением скорости перемещения деталей.

При работе на установившемся режиме на сервопоршне уста­ навливается определенный перепад давления топлива (например, для земли около 10 кг/'см2). Для того чтобы переместить сервопор­ шень в ту или иную сторону, нужно изменить этот перепад. Для этого необходимо изменить величину открытия клапана. Поскольку величина силы трения в узлах зависит от скорости перемещения деталей, то в момент страгивания сервопоршня нужен больший перепад, а в движении — меньший. Предположим, что увеличились обороты, и клапан, приоткрывшись на большую величину, увеличил перепад на сервопоршне на величину, необходимую для страгива­ ния сервопоршня. Но как только сервопоршень стронулся, силы трения уменьшились и создавшийся перепад давления на серво­ поршне резко переводит поршень на уменьшение подачи, проска­ кивая свое промежуточное положение. Происходит падение оборо­ тов.

При уменьшении оборотов клапан приоткрывается и сервопор­ шень останавливается. Для того чтобы перевести сервопоршень на увеличение подачи, нужно вновь преодолеть силы страгивания, то есть вновь дать повышенный перепад на сервопоршне. В результате опять происходит резкое передвижение поршня, при котором он вновь проскакивает необходимое положение. Возникает колеба­ тельный процесс в работе двигателя.

К колебанию оборотов приводит также повышенное трение в полости движения сервопоршня и повышенное давление топлива над мембраной насоса при понижении давления топлива на выхо­ де из насоса. Последнее имеет место, как. правило, у насосов с изношенной поверхностью торца ротора (индированной). Износ тор­ ца ротора топливного насоса случается при эксплуатации двигате­ лей на топливе Т-2 без присадки масла и на пыльных аэродромах.

При обнаружении колебаний оборотов двигателя в первую оче-

198

редь нужно убедиться в правильнности (стабильности) работы счетчика оборотов, в частности, в отсутствии увеличения люфта у хвостовика таходинамо.

изолирующего клапана является следствием нарушения регулиров­ ки клапана предельного давления. Для устранения неисправности необходимо вывернуть винт ограничителя предельного давления на пол-оборота.

Отсутствие увеличения оборотов при включении изолирующего клапана может быть по следующим причинам:

—негерметичность изолирующего клапана;

—замасливание контактов в соединениях проводов и изолиру­ ющего клапана;

— пробивание изоляции катушки изолирующего клапана;

— засорение изолирующего клапана.

В случае засорения нужно промыть изолирующий клапан, при замасливании контактов — очистить их. При наличии других не­ исправностей необходимо заменить изолирующий клапан или ба­

НЕИСПРАВНОСТИ АГРЕГАТОВ, ВЫЗЫВАЮЩИЕ «ЗАВИСАНИЕ> ОБОРОТОВ ДВИГАТЕЛЯ

«Зависание» оборотов является распространенной неисправ­ ностью у двигателей с различными принципиальными схемами си­ стем топливопитания и. регулирования, а также с различным кон­ структивным выполнением их агрегатов. Имеются случаи «зависа­ ния» оборотов и у двигателей М-701.

. «Зависание» оборотов выражается в том, что при открытии дроссельного крана обороты двигателя, достигнув определенной величины (ниже максимальных), остаются неизменными. Причи­ ной этого явления служит неисправная работа топливной аппара­ туры.

Основными неисправностями в работе топливной аппаратуру, вызывающими «зависание» оборотов двигателей, являются:

— изменение жесткости диафрагмы высотного компенсатора топливного насоса;

199

—нарушение характеристики распределителя топлива по проливке через основной канал;

—заклинивание иглы распределителя топлива во втулке;

—нарушение герметичности магистрали подвода воздуха из-за компрессора к автомату приемистости распределителя топлива.

Изменение жесткости диафрагмы высотного компенсатора

приводит к уменьшению ее «прогиба». Следовательно, усилие от штока компенсатора на рычаг в сторону закрытия уменьшается. Вследствие этого от мембраны ограничителя максимальных оборо­ тов требуется меньшее усилие, чтобы открыть клапан, а это зна­ чит, что максимальные обороты будут меньше.

«Зависание» оборотов по этой причине проявляется с подъемом на высоту; с увеличением высоты полета максимальные обороты уменьшаются. Происходит это из-за уменьшения «прогиба» ком­ пенсатора, поскольку при понижении температуры с подъемом на высоту увеличивается его жесткость.

Нарушение характеристики распределителя топлива по про­ ливке через основной канал приводит к «зависанию» оборотов на режиме, близком к максимальному, на высотах более 5000 м. Дви­ гатель восстанавливает режим работы без вмешательства экипажа при снижении высоты до 4000 м.

«Зависание» оборотов по этой причине имело место на двига­ телях, у которых расход топлива через вспомогательный канал на­ ходился на нижнем пределе норм технических"" условий, клапан приемистости имел характеристику, соответствующую нижнему пределу норм технических условий, и давление воздуха за компрес­ сором было ниже по сравнению с другими двигателями (на раз­

пределителя топлива по проливке в сторону более позднего вклю­ чения в работу основного канала приводит к «зависанию» обо­ ротов на высоте.

Заклинивание иглы распределителя топлива во втулке приво­ дит к нарушению дозировки топлива на любом режиме работы двигателя (когда открыт основной канал).

При открытии дроссельного крана давление топлива во вспомо­ гательном канале повышается. Но поскольку сечение дозирующего очка иглы в случае ее зависания остается неизменным, расход топ­ лива через форсунки возрастает на величину, значительно мень­ шую, чем при нормальной работе агрегата. Таким образом, при тех же давлениях топлива перед форсунками (во вспомогательном ка­ нале) двигатель развивает меньшие обороты.

Но с режимом работы двигателя связан автомат приемисто­ сти, который автоматически перестраивается по давлению воздуха за компрессором. Его характеристика по оборотам двигателя со­ храняется. Следовательно, разница между давлением топлива пе­ ред форсунками и давлением топлива, при котором срабатывает клапан приемистости, будет уменьшаться и на определенном ре-

200"

жиме работы двигателя (в зависимости от положения зависаний иглы) эта разница станет равной нулю.

При достижении во вспомогательном канале давления, равно­ го давлению регулировки золотника автомата приемистости, по­ следний откроет слив топлива из полостей сервопоршня насоса и переведет шайбу на меньшую производителньость. В результате дальнейший рост оборотов будет невозможен.

Мерами предупреждения этого дефекта являются: строгий конт­ роль за чистотой топлива, за качеством заправки и за работами,, связанными с разъемами топливной системы.

Нарушение герметичности магистрали подвода воздуха из-за компрессора к распределителю топлива (например, из-за трещин на трубке подвода воздуха) может привести к «зависанию» оборо­ тов на любой высоте. Ввиду отсутствия давления воздуха на мем­ брану золотника автомата приемистости включение золотника в- работу произойдет при меньших давлениях топлива перед ним и вызовет «зависание» оборотов двигателя. Дальнейшее увеличение проходного сечения дроссельного крана не приводит к увеличению оборотов, так как давление топлива перед форсунками остается, постоянным.

НЕУДОВЛЕТВОРИТЕЛЬНАЯ ПРИЕМИСТОСТЬ ДВИГАТЕЛЯ

Приемистость является одной из весьма важных характеристик двигателя, так как минимальное время достижения максимальных значений тяги, развиваемой двигателем, необходимо для выпол­ нения различных полетных заданий, особенно при уходе на второй

— увеличенное время приемистости на высоте 6000—10 000 м с

сопровождающееся помпажом в верхнем диапазоне изменения обо­ ротов;

земле и в полете на высоте до 2000 м.

Увеличенное время приемистости в полете с медленным набО" ром оборотов в нижней половине диапазона их изменения имели, место из-за нарушения регулировки распределителя топлива. Что­ бы уменьшить время приемистости до норм технических условий,

н о!