бортового и наземного контроля и диагностики параметров двигателя. Здесь следует использовать результаты осмотров контрольных элементов маслосистемы ГТД (МП, МСС и ФС), результаты анализа содержания металлов и примесей в масле, результаты измерения температуры в различных точках маслосистемы и других параметров двигателя.

12.3.5 - Диагностирование ГТД по газодинамическим параметрам

Диагностирование ГТД по газодинамическим параметрам является одним из наиболее распространенных и эффективных методов оценки его технического состояния. Именно этим методом оценивается способность ГТД обеспечивать выполнение основных функций – создавать требуемую тягу или мощность.

12.3.5.1 - Неисправности проточной части ГТД

Для различных типов ГТД на стадии их доводки и эксплуатации характерны различные комплексы дефектов и ухудшения состояния проточ- ной части.

В процессе эксплуатации на двигатель воздействуют факторы эксплуатации - приемистость, сбросы, тепловая нестационарность элементов конструкции, износ пар трения, перегрузки при эволюциях ЛА, изменение климатических условий, попадание посторонних предметов и др. Воздействие факторов эксплуатации проявляется в увели- чении радиальных зазоров в лопаточных машинах, в износе сопряженных элементов, уплотнений, эрозионном изменении формы профилей лопаток, появлении люфтов в приводе НА, загрязнении элементов проточной части и каналов системы охлаждения.

Износ элементов газогенератора является основной причиной ухудшения газодинамических параметров двигателя. Характерными дефектами проточной части являются дефекты турбины – трещины, прогары отдельных сопловых и рабо- чих лопаток, эрозионный износ торцев рабочих лопаток.

Среди прочих неисправностей можно назвать повреждения лопаток компрессора из-за попадания посторонних предметов, эрозионного износа, прогары форсунок, жаровых труб КС, утечки воздуха че- рез фланцевые соединения компрессора и КС в местах крепления трубопроводов, клапанов, заглушек, раскрытие стыков турбин.

12.3.5.2 - Требования к перечню контролируемых параметров

В идеале для полноценного диагностирования проточной части ГТД требуется измерение параметров потока (давления и температуры) во всех характерных сечениях: на входе и выходе двигателя, на входе и выходе каждого каскада компрессора и турбины. На практике перечень измеряемых параметров значительно меньше, хотя и наблюдается тенденция к его расширению. Чаще всего на современных двигателях измеряется давление и температура воздуха на входе в двигатель, за компрессором и за турбиной. Обязательными для измерения являются частоты вращения роторов, а также параметры, характеризующие изменение регулируемых элементов механизации ГТД, вели- чину отбора воздуха на нужды противооблединительной системы и системы кондиционирования самолета. Большинство указанных параметров уча- ствуют в регулировании двигателя и этим, в первую очередь, обусловлено их применение.

Температура газа за ТНД представляет собой «комплексный» по чувствительности к состоянию проточной части параметр. Рост чувствительности могут вызывать различные причины - увеличе- ние утечек в КВД, ухудшение характеристик компрессора и турбины. Температура воздуха под панелями газогенератора позволяет выявлять утеч- ки горячего воздуха из КВД. Об изменении характеристик компрессора высокого давления свидетельствует характер изменения по наработке температуры воздуха за КВД.

12.3.5.3 - Алгоритмы диагностирования проточной части ГТД

Âнастоящее время процессы, происходящие

âГТД, достаточно хорошо изучены. В общем слу- чае они могут быть описаны системой нелинейных уравнений, связывающих между собой параметры состояния (коэффициенты потерь давления, коэффициенты полезного действия узлов, площади проходных сечений, величины утечек газа и воздуха) и измеряемые параметры (давления и температуры воздуха и газа в различных сечениях, частоты вращения роторов, расход топлива, тяга).

Развитие (плавное или скачкообразное) дефекта обычно обусловлено изменением недоступных для измерения характеристик узлов, но проявляется оно непосредственно в дрейфе измеряемых термогазодинамических параметров. Связь измеряемых параметров с характеристиками узлов описывается термогазодинамическими математическими моделя-

ми разного уровня сложности. Во всех методах выявления дефектов используются данные модели.

Методы выявления дефектов проточной части могут быть классифицированы на два основных вида:

-распознавание дефектов на основании анализа измеряемых параметров;

-выявление дефектов, основанное на идентификации термогазодинамической модели, с последующим распознаванием дефектов на основании анализа параметров характеристик узлов.

Выбор вида, наилучшего для практической реализации, зависит от текущего этапа жизненного цикла газотурбинного двигателя. По мере увеличе- ния срока эксплуатации и накопления эмпирической информации о состоянии двигателя усиливаются преимущества методов первого направления. Эти методы дополнительно обеспечивают хорошую наглядность при выполнении экспертного анализа на группе объектов диагностирования и при регрессионном анализе временных рядов.

Как правило, при применении методов первого вида выполняется приведение значений параметров к стандартным атмосферным условиям и к рас- четному режиму.

При использовании второго вида чаще всего используются так называемые «невязки» параметров или характеристик узлов. Для данных внешних условий и режима работы двигателя с помощью математической модели (выполняется идентификация модели) рассчитываются значения параметров для различных дефектов и определяется разность

ñтекущими значениями параметров. Полученные разности и представляют собой «невязки» параметров. Минимальные «невязки» получаются для того состояния, которое соответствуют наиболее вероятному дефекту, задаваемому в модели. Метод опирается на идентификацию модели и перебор возможных дефектов малой кратности.

Принятие решения о конкретном виде состояния ГТД производится по принципу минимума «невязки». При положительных свойствах метода к существенным его недостаткам метода следует отнести низкую наглядность при выполнении экспертного анализа на группе объектов диагностирования и особенно при анализе временных рядов.

Допустимые величины изменений характеристик диагностируемых узлов назначаются по статистике, полученной при испытаниях и эксплуатации двигателей, имевших дефекты и отработавших ресурс без дефектов.

В процессе анализа параметров в условиях эксплуатации имеет место воздействие случайных

факторов на результаты расчетов:

-изменения отбора воздуха или мощности на нужды самолета;

-погрешности измерения и регистрации параметров;

-погрешность поддержания режима работы двигателя системой регулирования.

-неравномерность потока воздуха на входе

âдвигатель;

-изменение нагрузки приводных агрегатов;

-технологический разброс геометрических размеров, характеристик узлов при изготовлении двигателей;

-износ деталей в процессе эксплуатации;

-влажность, турбулентность воздуха, направление и скорость ветра.

В системах автоматизированного диагностирования ГТД традиционно применяются алгоритмы идентификации математических моделей для определения неисправностей проточной части и алгоритмы тренд-анализа для выявления тенденций изменения измеряемых параметров во времени. Идентификация математической модели заключа- ется в определении расхождения между измеряемыми и расчетными значениями параметров. Применение процедуры тренд-анализа к отклонениям параметров от расчетных позволяет выявить закономерности их изменения по наработке на фоне случайных ошибок измерений.

При относительно низкой частоте регистрации информации бортовыми системами регистрации, с учетом высокой инерционности каналов измерения отдельных параметров двигателя, затруднительно обеспечить диагностирование состояния проточной части на переменных режимах работы двигателя. Наиболее приемлемыми для диагностирования проточной части ГТД следует признать установившиеся режимы работы двигателя. Общие требования к выбору режимов диагностирования можно сформулировать следующим образом:

-режим работы двигателя должен быть достаточно высок, чтобы отличить изменения параметров, вызванные изменением состояния проточной части, от изменений, вызванных случайными факторами.

-измерения параметров должны быть подвержены влиянию наименьшего количества случайных неизмеряемых факторов за счет выбора режимов с максимальным подобием внешних условий и режимных параметров.

На режиме взлета двигатель имеет максимально высокие значения параметров, что способствует снижению погрешности измерения. Однако имеют-