Компрессор двигателя ТВ2-117А

* повышенный износ лопаток компрессора;

* попадание вертолета в турбулентный воздушный поток;

* увеличение шага несущего винта при неполном повороте корректора газа вправо до упора;

* увеличение шага несущего винта с темпом, превышающим приемистость;

* включение ПОС на взлетном режиме работы двигателя.

Признаки возникновения помпажа

¦ изменение тона работы двигателя;

¦ появление хлопков из-за выброса воздуха в атмосферу;

¦ колебания температуры газа с тенденцией к значительному росту;

¦ колебания оборотов турбокомпрессора;

¦ возможна повышенная вибрация.

Для предотвращения помпажа при запуске двигателя используется частичный перепуск воздуха за VI ступенью компрессора в атмосферу через два клапана перепуска. При этом уменьшается сопротивление проточной части компрессора, что способствует увеличению расхода воздуха через первые ступени и увеличению значения составляющей абсолютной скорости (с). Относительная скорость (w) будет направлена под расчетным углом к профилю лопатки и срыв потока с лопаток не произойдет.

Перепуск части воздуха из компрессора в атмосферу вызывает понижение мощности и увеличение расхода топлива двигателя. Однако это оправдывается устойчивой работой двигателя и уменьшением потребной мощности стартера.

Перед запуском клапаны открыты, при запуске на оборотах турбокомпрессора 50...56 % КПВ закрываются. Управляются КПВ автоматически от гидросистемы двигателя.

Поворотные лопатки ВНА и НА.

Наиболее экономичным способом зашиты компрессора от помпажа является изменение углов установки регулируемых лопаток входного направляющего аппарата (ВНА) и направляющих аппаратов (НА) I-III ступеней.

Изменением углов установки лопаток при изменении режимов работы двигателя или полетных условий обеспечивается плавное, бессрывное обтекание рабочих лопаток и лопаток НА в довольно широком диапазоне частот вращения. Это не только повышает запас устойчивости компрессора по помпажу, но и его к. п. д

При запуске и на низких режимах работы двигателя лопатки установлены на минимальные углы:лопатки ВНА -39±1°лопатки НА I и II ступени -30± 1°, лопатки НА III ступени -25± 1 °

При увеличении оборотов более 76,5 ± 1,5% лопатки начинают поворачиваться в зависимости от Nтк и tн, а когда Nтк=100% и tн= 15 °С лопатки устанавливаются на углы 0°.

Управляются лопатки ВНА и НА автоматически двумя гидромеханизмами от гидросистемы двигателя.

1.8 Назначение конструкция и работа противообледенительной системы (ПОС) двигателя

Противообледенительная система обеспечивает нормальную работу двигателя в условиях низких температур и повышенной влажности атмосферного воздуха, когда возможно обледенение элементов конструкции двигателя. Образование льда на элементах конструкции входного устройства двигателя приводит к нарушению обтекания элементов входного устройства, а следовательно, к снижению секундного расхода воздуха, а это в свою очередь вызывает срывы пламени в камере сгорания и резкое падение мощности двигателя, что особенно опасно при полетах на малых высотах. Кроме того, возможно скалывание льда, который, попадая на лопатки компрессора, может вывести из строя двигатель. Таким образом, главной задачей противообледенительной системы является защита от обледенения элементов конструкции входного устройства двигателя путем их обогрет горячим воздухом. Отбор горячего воздуха производится из полости, образованной корпусом камеры сгорания и жаровой трубой. Для крепления трубы отбора на корпусе камеры сгорании справа предусмотрен треугольный фланец. Расход горячего воздуха на обогрев элементов конструкции входного устройства двигателя составляет 1,7 % общего расхода воздуха в компрессоре.

У двигателя ТВ2-117 от возможного обледенения защищены воздухозаборник, стойки первой опоры двигателя, кок и лопатки ВНА. Противообледенительное устройство воздухозаборника состоит из коллектора, трубопроводов подвода горячего воздуха и переключателя (крана) с электромеханизмом. Коллектор представляет собой полое кольцо из трубы, в стенках которой выполнены отверстия для выхода горячего воздуха. Электромеханический переключатель воздуха предназначен для перекрытия проходного сечения воздухопровода подачи горячего воздуха.

Противообледенительное устройство двигателя (стоек опоры, кока, лопаток ВНА) состоит из трубы, противообледенительного клапана, двух труб подвода горячего воздуха в корпус передней опоры ротора компрессора, системы каналов и отверстий для прохода горячего воздуха в обогреваемых деталях. Управляет работой противообледенительного клапана электромеханизм. Включение электромеханизмов крана и притовообледенительного клапана на открытие подачи горячего воздуха на обогрев производится: для правого двигателя автоматически или вручную от переключателя на панели ПОС, а для левого - только вручную.

Рис. 8.1. Схема противообледенительной системы двигателя:

1- датчик обледенения; 2- электронный блок; 3- трубопроводы подачи горячего воздуха от клапана в корпус первой опоры; 4- электромагнитный клапан; 5- трубопровод отбора горячего воздуха из камеры сгорания; 6- клапан противообледенения; 7- трубопровод отбора горячего воздуха из-за 8-й ступени компрессора; 8- воздухозаборник агрегата КА-40.

Принцип работы противообледенительной системы двигателя

При включении противообледенительной системы (ПОС) подается питание на электромеханизмы крана и противообледенительного клапана. При открытии крана и клапана горячий воздух, забираемый из компрессора, по трубопроводам поступает в коллектор воздухозаборника и к горизонтальным стойкам корпуса передней опоры ротора компрессора.

При начавшемся обледенении управляющий сигнал датчика РИО-3 замыкает цепь лампы табло «Включи противообледенительную систему». Одновременно включается электронагревательный элемент сигнализатора для удаления льда с его поверхности.

Сигнал также через систему реле включает ПОС правого двигателя, при этом загорается табло «Обогрев входа в двиг. включен» и «Обогрев двиг. работает».

ПОС левого двигателя включается пилотом вручную и остается включенной даже после выхода вертолета из зоны обледенения и прекращения работы сигнального табло "Включи противообледенительную систему". Выключается система вручную нажатием кнопки "Выкл. противообл".

В отдельных случаях (например, при проверке исправности системы, отказ автоматического управления) противообледенительную систему двигателей можно включить вручную совместно для обоих двигателей вертолета или раздельно для каждого двигателя.

Включение системы обогрева неблагоприятно сказывается на мощности и экономичности двигателя. Так, при включении системы обогрева вследствие значительного отбора воздуха от двигателя мощность его уменьшается примерно на 4,5%, а удельный расход топлива увеличивается на 5%. При одновременном включении обогрева обоих двигателей вертолета значительно уменьшается мощность, передаваемая несущему винту, что может привести к резкому уменьшению тяги винта и потере вертолетом высоты.

Кроме первой опоры и лопаток ВНА горячий воздух подается к воздухозаборнику агрегата КА-40 и передней кромке воздухозаборника двигателя. Для этих целей воздух отбирается из-за 8-й ступени компрессора.

1.9 Техническое обслуживание компрессора

1.9.1 Осмотр элементов компрессора

Осмотреть входные каналы двигателя, убедиться в их чистоте, отсутствии посторонних предметов; проверить состояние ВНА и 1-й ступени компрессора, не допускаются: трещины, надрывы, деформации, вмятины, забоины; проверить нет ли износа лопаток 1-й ступени компрессора, износ РЛ 1-й ступени компрессора производится прибором ИП-1 Л; замерить износ лопаток 6-й ступени; произвести осмотр гидромеханизмов управления РНА и PC А, положение стрелок на лимбах должно быть 30°; осмотреть скобы и полукольца РНА и РСА; осмотреть кок и чистоту отверстий на нём; так же проверить лёгкость вращения ротора турбокомпрессора.

1.9.2 Допуски на забоины лопаток компрессора и их устранение

На ВНА допускаются:

- точечные забоины 0,2 мм;

- вмятины без надрывов 1мм и L= 5 мм не более двух штук на одной лопатке (ВНА);

На РЛ 1-й ступени компрессора допускаются:

- в зоне 1 (25 мм от торца) точечные забоины и вмятины 0,5 мм и L =3мм;

-в зоне 2 точечные забоины и точечные вмятины 0,3 мм;

-в зоне 3(15 мм от замка) повреждения не допускаются.

На РЛ 1-й ступени компрессора допускаются:

- в зоне 1 (25 мм от торца) точечные забоины и вмятины 0,5 мм и L =3мм;

-в зоне 2 точечные забоины и точечные вмятины 0,3 мм;

-в зоне 3(15 мм от замка) повреждения не допускаются.

При замере износа РЛ 1-й ступени прибор ИП-1Л устанавливают в воздухозаборник, допустимая величина износа 4,5 мм, производится замер износа не менее чем у 8 лопаток.

1.9.3 Замер износа лопаток 6-й ступени компрессора

Замер износа лопаток 6-й ступени компрессора СА производят прибором ТМ-2. Осмотр и замер производится через заглушку на левой стороне корпуса компрессора сверху на коробке перепуска воздуха. Допускается износ до а=145° (без износа а=83°)

1.9.4 Ручная прокрутка ротора компрессора

Проверка лёгкости вращения ротора турбокомпрессора производится специальной рукояткой, для этого необходимо: снять заглушку привода; установить рукоятку в шлицы; нажать рукоятку вниз и поворачивать по часовой стрелке (1 об. Рукоятки = 1 об. Ротора).

При этом не должно прослушиваться скрипа, скрежета, посторонних шумов, а также заеданий.

После проделанной операции необходимо снять рукоятку, установить заглушку и законтрить.

д) подтянуть гайки болтов крепления штуцеров суфлирования предмасляной полости второй опоры компрессора;

М3атяжки= 0,4-5- 0?5 кгс * м. Производить тарированным ключом. е) замена уплотнительных колец на трубках суфлирования:

1) Отвернуть накидную гайку со штуцера суфлирования (убедиться в наличии жиклёра).

2) Отвернуть болты крепления фланцев трубок. Вынуть трубки с посадочных мест съёмником.

3) Снять уплотнительные кольца, промыть канавки под них бензином Б-70.

4) Удалить кокс с внутренних полостей втулок и трубок, промыть бензином Б-70, продуть с Рв= 1-2 кг/см2.

5) Осмотреть внутренние полости.

6) Надеть новые кольца и смазать их Б-ЗВ, установить под фланцы новые прокладки.

1.10 Возможные неисправности компрессора, анализ причин, методы обнаружения, устранения и предупреждения

В процессе эксплуатации двигателей отмечаются следующие характерные неисправности узлов и деталей компрессора.

1. Разрушение лопаток ротора, что происходит по следующим основным причинам:

Попадание посторонних предметов в двигатель при техническом обслуживании или при стоянке вертолета. Наибольшую опасность представляет попадание в компрессор металлических предметов. Поэтому после окончания какого-либо вида технического обслуживания, а также при наличии вероятности попадания посторонних предметов перед запуском необходимо тщательно осмотреть входную часть двигателя и специальной рукояткой вручную прокрутить турбокомпрессор. Попадание в двигатель легких посторонних предметов на взлете ив полете (например, небольшой птицы) менее опасно, так как в этих случаях вероятность разрушения рабочих лопаток несколько ниже.

Примерзание лопаток ротора к корпусу при стоянке, вертолета в условиях пониженных температур окружающего воздуха. Вследствие малой величины монтажных зазоров между торцами рабочих лопаток и корпусом попадание в эти зазоры даже небольшого количества влаги может приводить к примерзанию рабочих лопаток. Влага при стоянке вертолета попадает в проточную часть двигателя при неплотно закрытой заглушке воздухозаборника, возможна конденсация влаги при охлаждении двигателя после его выключения. Запуск или даже холодная прокрутка (стартером) двигателя с примерзшими лопатками ротора приводит к их поломке или опасной деформации.

Для предупреждения поломки лопаток в этих условиях следует перед запуском двигателя (или перед холодной прокруткой) провернуть ротор турбокомпрессора вручную. При обнаружении примерзания лопаток (ротор не проворачивается) необходимо продуть проточную часть двигателя теплым воздухом от аэродромного подогревателя.

Неэффективность (отказ или неправильное пользование) системы обогрева входной части компрессора. Обледенение деталей входной части компрессора и двигателя обычно сопровождается скалыванием с них кусочков льда и попаданием их на лопатки компрессора. Вследствие большей частоты вращения рабочих лопаток первой ступени компрессора попадание на них даже небольших частичек льда создает забоины на лопатках и может вызвать в последующем их разрушение. Неэффективность системы обогрева наблюдается обычно при работе двигателя в условиях обледенения на низких режимах из-за недостаточной температуры воздуха, отбираемого для обогрева. Особенно значительное уменьшение температуры воздуха на входе в проти-вообледенительную систему возможно при планировании вертолета. Поэтому при планировании с работающими двигателями в условиях возможного обледенения нельзя допускать снижение птк меньше 85%. Соответственно для предупреждения разрушения лопаток компрессора частицами льда необходимо в условиях обледенения избегать пониженных режимов работы двигателя и при ручном управлении системой обогрева включать ее заблаговременно, до наступления обледенения.

Помпаж компрессора, в процессе которого возникает повышенная вибрация лопаток и всей конструкции компрессора; лопатки испытывают переменные нагрузки и при наличии забоин, рисок, царапин могут разрушаться. Конструктивные и профилактические меры борьбы с помпажом изложены выше.

Превышение допустимого времени беспрерывной работы двигателя на форсированных режимах или работа на режиме выше допустимого для данных полетных условий. В этих случаях после уменьшения частоты вращения турбокомпрессора появляется остаточная деформация рабочих лопаток. При неоднократной нагрузке, близкой к разрушающей, в особенности при наличии повреждений и износе лопаток может происходить их разрушение(или обрыв). Поэтому двигателю ТВ2-117А установлены предельно допустимые режимы работы и допустимое время работы на форсированных режимах. Признаками разрушения обрыва лопаток ротора компрессора в полете являются: резкий хлопок и удар в двигателе, появление повышенной вибрации (тряски), падение оборотов турбокомпрессора и повышение t3 до величин, выше допустимых для данного режима. Если частичное разрушение лопатки вызывает помпаж, то появляются его признаки, изложенные выше. Если кусок разрушившейся лопатки попадает в зазор между торцами остальных лопаток и корпусом, происходит заклинивание или затормаживание ротора. В результате уменьшения частоты вращения ротора топливная автоматика увеличивает подачу топлива в камеру сгорания, что приводит к срыву пламени и самовыключению двигателя.

При обнаружении в полете разрушения лопаток компрессора двигатель следует немедленно выключить.

Профилактическими мероприятиями, направленными на предотвращение разрушения лопаток компрессора, являются: строгое соблюдение правил технической эксплуатации компрессора техническим и летным составом, тщательный визуальный и инструментальный контроль состояния лопаток, проверка времени выбега ротора турбокомпрессора экипажем при останове двигателя, строгое соблюдение рекомендаций по эксплуатации двигателей в условиях запыленного воздуха и условиях возможного обледенения входной части.

2. Разрушение подшипников опор, что происходит по следующим эксплуатационным причинам.

Выборка радиальных зазоров подшипников качения при запуске двигателя в условиях низких температур без предварительного обогрева. Обычно диаметр беговой дорожки внутреннего кольца подшипника при напрессовке на шейку вала увеличивается на 55--70% от величины номинального натяга, отчего соответственно выбирается зазор в подшипнике и при низких температурах наружного воздуха может быть выбран полностью. В процессе работы двигателя зазоры в подшипнике увеличиваются вследствие нагрева подшипника и вала.

Масляное голодание (недостаточность смазки), при котором шарики (ролики) подшипника нагреваются значительно быстрее колец, так как имеют меньшую массу, а кроме того, от колец тепло частично отводится через посадочные поверхности. При нагреве шарики расширяются и заклинивают между кольцами, что приводит к их оплавлению.

Признаками разрушения подшипников в полете является: увеличение вибрации двигателя, резкое повышение температуры масла и температуры газа перед турбиной, появление характерного скрежета и падение птк. Разрушение подшипников также определяется по уменьшению выбега турбокомпрессора, по неравномерности усилий, необходимых для ручной прокрутки турбокомпрессора, и наличию металлической стружки на маслофильтре. При обнаружении разрушения подшипников в процессе подготовки двигателя к запуску запуск и дальнейшая эксплуатация его не разрешается, если разрушение подшипников обнаружено в полете, двигатель следует выключить.

Для предупреждения повреждения компрессора при стоянке следует устанавливать чехлы и заглушки на входные каналы двигателей, в пыльных условиях работы использовать ПЗУ.

Использованная литература

1. Авиационный турбовинтовой двигатель ТВ2-117А (ТВ2-117) и редуктор ВР-8А (ВР-8). Руководство по эксплуатации и техническому обслуживанию. М. Машиностроение 1976г.

2. Авиационный турбовинтовой двигатель ТВ2-117А и редуктор ВР-8 А. Техническое описание. М. Машиностроение 1911 т.

3. Авиация. Энциклопедия. М. 1994г.

4. Кеба И. В. Лётная эксплуатация вертолётных газотурбинных двигателей. М. Транспорт 1976г.

5. Новиков Г. А. и др. Проверка и регулирование углов установки лопаток направляющего аппарата компрессора. СГАУ. Самара 1992г.

6. Белоусов А. Н. и др. Теория и расчёт авиационных лопаточных машин. Самара 2003 г.

7. Богданов А. Д., Хаустов И. Г. Авиационный турбовинтовой двигатель ТВ2-117. М. Транспорт 1979г.

8. Вагин А. Н. и др. Теория авиационных двигателей. Часть 2. М. Воениздат 1968г.

9. Данилов В. А. Вертолёт Ми-8. Устройство и техническое обслуживание. М. Транспорт 1988г.

10. Инструкция экипажу вертолёта. М. Воениздат 1971г.

11. Князев М. Е. и др. Проверка работоспособности и регулирование систем силовой установки вертолёта Ми-8. СГАУ. Самара 1992г.

12. Конструкция и эксплуатация вертолётов. Под ред. Судакова В. Я. М. Воениздат 1987г.

13. Мадорский Я. Ю. и др. Теория авиационных двигателей. Часть 1. М. Воениздат 1969г.

14. Основы конструкции авиационных газотурбинных двигателей. Под ред. Морозова Ф. Н. М. Воениздат 1974г.

15. Теория авиационных двигателей. Под ред. Кудринского В. 3. М. Воениздат 1983г.

16. Князев М. Е. и др. Работа систем силовой установки вертолёта Ми-8 при запуске двигателей ТВ2-117. КуАИ. Куйбышев 1984г.

Размещено на Allbest.ru