2.3. Общая характеристика диагностических признаков

Диагностическая информация о техническом состоянии любого ГТД может быть получена тремя способами:

• путем измерения и анализа эволюций физико-механических и химических характеристик конструкционных материалов, покрытий, топлива и продуктов сгорания;

• путем измерения и анализа эволюции параметров функционирования двигателя;

• путем внешнего воздействия на конструкцию и процессы в двигателе и анализе отклика на него.

Состав жидких рабочих тел и реактивной струи во многих случаях может характеризовать техническое состояние двигателя. Например, в диагностике авиационных ГТД широкое распространение получил способ анализа химического состава и наличия посторонних включений в масле. Эрозия, износ трущихся частей, омываемых маслом, химическое взаимодействие масла с окисленными и нагретыми элементами конструкции приводят к заметному изменению свойств масла и засорению его металлической стружкой и неметаллическими включениями. Для диагностики деталей, омываемых маслом, используют специальные индикаторы стружки (фильтры, магнитные пробки и т.п.).

Рассмотренный способ диагностики может оказаться полезным для оценки технического состояния опор турбокомпрессорной группы авиационных двигателей.

Продукты эрозионных и износовых процессов могут быть обнаружены также при спектрографировании реактивной струи. По характерным линиям в спектре пламени устанавливается химический состав продуктов эрозии и износа, а, следовательно, и конструктивный элемент, подвергающийся разрушению.

Большой объем информации можно получить при контроле теплового состояния деталей ГТД. В качестве датчиков температуры используются малогабаритные термопары, однако, наиболее перспективными считаются бесконтактные методы измерения температуры деталей, например, с помощью пирометров.

Контроль напряженно-деформированного состояния конструкции позволяет получить представление о реальных нагрузках, действующих на детали, и запасе прочности, а также идентифицировать причину прочностного разрушения.

Особенно ценную диагностическую информацию дают параметры функционирования ГТД, которые можно классифицировать на два больших вида: медленно меняющиеся параметры (ММП) и быстроменяющиеся параметры (БМП). Изменение первой группы параметров обусловлено в основном воздействием управляющих сигналов и внешних возмущающих факторов. Частота изменений ММП, как правило, не превосходят нескольких герц. Параметры БМП связаны с нестационарностью рабочих процессов в ГТД, т.е. пульсациями и вибрациями. Спектры БМП лежат в области собственных частот исследуемого объекта.

В диагностике механических систем широкое распространение получили так называемые методы неразрушающего контроля. Суть этих методов состоит в облучении элементов конструкции потоками световой, акустической, радиационной, электрической и другими типами энергии и изучении отклика на данное облучение, а также в воздействии на детали различных химических веществ.

В настоящее время разрабатываются также органолептические методы контроля. Химики располагают огромным набором безвредных ароматических веществ, которые можно использовать в качестве сигнальных признаков, для этого достаточно «пометить» все детали механизма, подверженные частым поломкам или износу, сильно пахнущими препаратами. Сделать это можно с помощью крошечных капсул, которые следует размещать на границе допустимого износа или в местах наиболее вероятных поломок. При появлении определенного запаха (человек способен различать большое число запахов) обслуживающий персонал сразу же без разборки сложного устройства может сказать о том, какой элемент вышел из строя.

В МВТУ им. Баумана создан интересный метод диагностики состояния трущихся поверхностей, основанный на предварительной активации поверхностей радиоактивными изотопами. Это позволяет измерить износ подвижных пар без разборки и остановки двигателя.

Большой объем информации о причинах отказа может быть получен при лабораторных исследованиях аварийной материальной части, т. е. при излучении следов отказа (изломов, цветов побежалости, поверхностей сопряжения и т. д.). Обычно, всякое испытание сопровождается скоростной кинофотосъемкой, которая в некоторых случаях также позволяет внести коррективы в процесс определения диагноза.

Отметим, что для исключения сомнений в достоверности диагностической информации надежность самой системы диагностирования должна быть выше надежности двигателя, что вызывает необходимость резервирования каналов контроля.