Технологические и конструктивные особенности авиационного двигателя Д-30Ф6. Порядок проведения испытаний двигателя

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Двигатель Д-30Ф6

1.1 Введение

Рисунок 1 - Двигатель Д-30Ф6

Двигатель Д-30Ф6 -- турбореактивный, двухконтурный, двухвальный, с общей форсажной камерой и регулируемым сверхзвуковым соплом.

Разработан ОАО «Авиадвигатель». Разработка двигателя началась в 1972 г., а в 1979 г. он прошел государственные испытания. Серийное производство и ремонт осуществляется ОАО «Пермские моторы» с 1980 г.

Основные характеристики:

· Сухая масса - 2416 кг.

· Длина - 8000 мм.

· Тяга взлётная - 9500 кгс.

· Тяга на форсаже - 15500 кгс.

· Удельная тяга - 6,41 кгс/кг.

· Температура турбины - 1367 °C.

· Расход воздуха - 150 кг/с.

· Удельный расход топлива:

· Максимальный режим - 0,72 кг/кгс·ч.

· Полный форсажный режим - 1,9 кг/кгс·ч.

Устанавливается на сверхзвуковой истребитель-перехватчик МиГ-31. Двигатель имеет уникальные высотно-скоростные характеристики, обеспечивая максимальную скорость самолета 3000 км/ч и скорость у земли 1500 км/ч.

Высокие параметры двигателя позволяют самолету МиГ-31 иметь высокую маневренность, большую дальность, уникальную скороподъемность и значительное превосходство в воздухе.

1.2 Принцип работы

Воздух из воздухозаборника самолета поступает в КНД. В промежуточном корпусе (за КНД) воздух разделяется на два потока - внутренний и наружный. Поток воздуха во внутреннем контуре поступает из КВД в основную камеру сгорания (ОКС). В ОКС воздух смешивается с топливом, которое подается через двухкаскадные форсунки коллекторов основной топливной системы. Смесь воспламеняется разрядом полупроводниковых свечей. Топливо сгорает и повышает температуру воздуха. Газ, который образовался при сгорании топлива, поступает на турбину (ТВД и ТНД) и приводит ее во вращение. ТВД вращает ротор высокого давления. ТНД вращает ротор низкого давления. Смешение потоков газа внутреннего контура и воздуха наружного контура происходит за срезом смесителя. На форсированных режимах в ФК подается топливо, которое сгорает и повышает энергию газа. Дополнительная энергия реализуется в РС и увеличивает тягу двигателя.

1.3 Конструкция двигателя

Двигатель Д-30Ф6 - модульной конструкции, выполнен из 7 модулей. Все модули (кроме базового) могут быть заменены в эксплуатации. Модули двигателя:

· Входной направляющий аппарат;

· Компрессор низкого давления - 5 ступеней, степень сжатия воздуха 3;

· Разделительный корпус;

· Компрессор высокого давления - 10 ступеней, регулируемые лопатки первой ступени, степень сжатия воздуха 7,05;

· Камера сгорания - трубчато-кольцевая с 12 жаровыми трубами;

· Турбина высокого давления - 2 ступени;

· Турбина низкого давления - 2 ступени;

· Задняя опора;

· Корпус смеситель;

· Форсажная камера - 4 кольцевых стабилизатора пламени, розжиг методом огневой дорожки;

· Реактивное сопло - многостворчатое охлаждаемое с варьируемой площадью выходного сечения, система управления включает 18 цилиндров;

· Блок передней и задней коробки приводов;

1.4 Надежность и безотказность

Надежность двигателя обеспечивается системами защиты, дублирования и раннего обнаружения неисправностей:

· системой ограничения максимальной частоты вращения ротора низкого давления и системой ограничения максимальной температуры газа за турбиной;

· системой защиты от раскрутки турбины привода постоянных оборотов;

· противообледенительной системой обтекателя и лопаток входного направляющего аппарата компрессора низкого давления;

· противопомпажной системой.

Электронно-гидравлическая система автоматического регулирования двигателя в случае отказа электронной системы дублируется гидравлической системой, обеспечивающей безопасность полета и выполнение задания.

Конструкция двигателя обеспечивает возможность параметрического контроля его состояния на самолете. Для оценки состояния деталей газовоздушного тракта в процессе эксплуатации конструкция двигателя предусматривает осмотр всех рабочих лопаток компрессора и турбины, а также сопловых лопаток I и II ступеней турбины. В случае попадания посторонних предметов в газовоздушный тракт двигателя конструкция позволяет производить замену в эксплуатации, как отдельных поврежденных лопаток 1 ступени компрессора, так и всего модуля компрессора низкого давления.

2. Испытания

2.1 Общие положения

1) Стендовые испытания двигателей должны проводиться по программам, составленным на основе конструкторской документации двигателя, прошедшего сертификационные испытания.

2) При стендовых испытаниях двигателей должны определяться основные его параметры на режимах, предусмотренных программой испытаний.

3) В процессе испытаний параметры и характеристики двигателя должны определяться без отбора воздуха на нужды ВС и без загрузки агрегатов ВС, если иное не оговорено в ТУ на двигатель.

4) Испытания двигателей проводятся на аттестованных стендах, отвечающих требованиям действующей НД, настоящих ОТУ и технической документации на двигатель.

5) Испытания должны проводиться с установленным для двигателя входным стендовым устройством, если в программе испытаний не указано иное.

6) Установка двигателя на стенд, подсоединение коммуникаций, датчиков и контрольно-измерительной аппаратуры должны производиться в соответствии с утвержденными инструкциями, технологией, монтажными чертежами, схемами на данный тип двигателя.

7) При испытаниях на двигателе и на стенде должны быть установлены агрегаты, совместная проверка которых предусмотрена программой испытаний. Для обкатки приводов агрегатов ВС разрешается устанавливать на двигатель технологические загрузочные агрегаты.

Используемые для двигателя САУ и другие комплектующие изделия должны быть отрегулированы их изготовителями в соответствии с действующими ТУ. Каждое изменение положения в ходе испытаний двигателя должно быть записано в протоколе испытаний и внесено в таблицу регулировки параметров и в паспорта агрегатов.

8) Приработка и контроль приводов агрегатов должны включать загрузку устанавливаемых на двигатель агрегатов ВС (принятых в эксплуатации или технологических) по графику загрузки, согласованному с разработчиком ВС.

9) Испытания двигателей должны проводиться на основных или дублирующих топливах и маслах, марки которых указаны в ТУ на двигатель.

Испытания двигателя на дублирующих топливах и маслах проводятся в соответствии с графиком, согласованным с военным представительством.

Во время испытаний двигателя должен периодически проводиться анализ проб топлива и масла, взятых из двигателя.

10) Программы должны предусматривать проверку работы двигателя с установленными по ТУ отбором воздуха на нужды ВС и загрузкой приводов агрегатов ВС.

11) При испытаниях двигателя ведется протокол, в котором фиксируются результаты и ход испытаний, включая все выявленные при испытаниях отказы и дефекты и проведенные для их устранения работы. При испытаниях с использованием АИИС ведутся машинопечатный протокол и карта по выявлению и устранению дефектов.

2.2 Измеряемые параметры

Из измеряемых параметров выделяют:

- параметры основные, эксплуатационные и вспомогательные, подлежащие измерениям,

- параметры, подлежащие контролю по сигнальным лампам,

- параметры, подлежащие осцилографированию.

К основным параметрам относят измерения:

- по изделию (частоты вращение роторов высокого и низкого давления, углы установки НА КВД и КНД, диаметр критического сечения реактивного сопла и т.д.),

- по стенду при испытаниях с атмосферными условиями на входе (часовой расход топлива, прокачка масла и т. д.) и измерения по стенду при испытаниях с подогревом воздуха и топлива на входе в изделие (полное давление на входе в изделие на входе в изделие по мерному участку, температура воздуха на входе в изделие по мерному участку и т.п.).

К параметрам, подлежащим контролю по сигнальным лампам относят:

- сигнал запуска на земле и в воздухе,

- сигнал «сбрось обороты»,

- сигнал засорения топливного фильтра и т.д.

К параметрам, подлежащим осцилографированию относят:

- частота вращения,

- давление топлива перед пусковыми форсунками,

- температура газов за ТНД и т.д.

Для измерения давления используют такие датчики, как:

- ГРМ-2 или манометр,

- 2-х точечная трубка полного напора,

- ЭПП-09 или КСП-4 и т.п.

Для измерения температуры:

- термопара Т-99,

- датчик П-77,

- указатель 2ТУЭ-6 и прочие.

Для измерения расходы воды:

- кориолисовый расходомер,

- ультразвуковой расходомер.

Контроль давления воды осуществляется по показаниям датчиков давления на выходе насоса и на входе в коллектор.

Частоты вращения измеряют с помощью датчиков Д-3 или Д-3М, указатели ИТЭ-2.

3. Испытания на воздействие внешних факторов

3.1 Введение

В рамках государственных испытаний проводятся специальные испытания. Одним из таких испытаний является проверка работоспособности двигателя под действием внешних возмущающих факторов. Так как двигатель может работать в условиях осадков различной интенсивности, проверке устойчивости работы уделяется большое внимание.

Для подобных испытаний существует установка подачи воды на вход в изделие.

3.2 Установка для подачи воды

Установка для подачи воды предназначена для подачи на вход газотурбинного двигателя осадков различной интенсивности. Принципиальная схема установки приведена на рисунке 2.

турбореактивный двигатель авиационный

Рисунок 2 - Принципиальная схема

В зависимости от необходимых условий испытаний устанавливаются коллекторы с разным количеством форсунок. Форсунки представляет собой шайбы с отверстиями разного диаметра.

Различают несколько видов осадков:

· морось,

· умеренный обложной дождь,

· сильный обложной дождь,

· ливень,

· тропические осадки.

Вода из бака подаётся в коллектор через фильтр при помощи насоса. Расход воды регулируется через автоматизированную информационно - измерительную систему (АИИС).

Насос, как источник вибрации, развязан с установкой при помощи виброопор и гибких рукавов.

3.3 Испытания установки

Испытания установки проводятся в соответствии с ТУ.

Целью является проверка системы управления установкой подачи воды при взаимодействии с АИИС. Во время испытаний в программное обеспечение вводятся экспериментальные зависимости расхода воды через форсунки от частоты питающего напряжения насоса и положения регулирующего крана для каждого типа осадков Gводы = f (Sкрана, fнасоса) и Pводы = f (Gводы расч), а также зависимости Gводы расч = f (n2).

По результатам испытаний выпускается Акт готовности установки подачи воды к проведению испытаний двигателя с впрыском воды на вход в двигатель.

3.4 Испытания двигателя

Цель испытаний

· проверка работоспособности двигателя при попадании на вход воды;

· измерение и оценка уровней вибрации корпусов двигателя на соответствие нормам;

· проверка и оценка параметров двигателя на установившихся режимах и при запуске;

· оценка степени поврежденности лопаток ротора, состояния деталей проточной части, других сборочных единиц и деталей двигателя (уплотнений, подшипников и др.) после проведения испытаний с впрыском воды;

· оценка запасов усталостной прочности лопаток ротора со следами эрозии и коррозии;

· определение особенностей эксплуатации изделия в условиях попадания на вход дождевой воды.

Перед началом испытаний по программе двигатель должен быть отлажен в соответствии с программой приемо-сдаточных испытаний (ПСИ).

Общие положения:

· испытания по программе входят в перечень предварительных испытаний, проводимых в соответствии с требованиями программы государственных стендовых испытаний (ГСИ);

· испытания проводятся на стенде, оборудованном установкой для подачи воды на вход в двигатель;

· перед началом испытаний должен быть составлен акт оценки технического состояния двигателя;

· в процессе испытаний замена деталей и сборочных единиц проточной части двигателя не допускается;

· при проведении испытаний все работы, выполняемые по двигателю, должны отражаться в протоколе испытаний;

В процессе испытаний перед каждым запуском записывать в протоколе испытаний атмосферные условия (барометрическое давление, температуру и влажность атмосферного воздуха), наличие дождя или града;

· по окончании испытаний двигатель направляется на разборку и дефектацию.

Объём испытаний:

· общая продолжительность испытаний с впрыском воды соответствует вероятной длительности работы двигателя в условиях похода при осадках в течении установленного ресурса;

· стендовые дроссельные характеристик выполняются по регламенту;

· испытания по проверке работоспособности двигателя при попадании в него воды проводятся в 4 этапа;

· после выполнения каждого этапа производится оценка основных и эксплуатационных параметров изделия, осмотр изделия, отбор проб масла;

· при проведении испытаний производится контроль вибрации и вибрографирование корпусов двигателя.

Порядок проведения испытаний:

· подготовительные работы;

· определение параметров двигателя на дроссельных характеристиках;

· этапы испытаний;

· работы, выполняемые по окончании испытаний.

Измерительные системы стенда и применяемые при испытаниях средства измерений должны обеспечивать измерение параметров в автоматическом и ручном режиме на установившихся режимах работы двигателя с суммарной погрешностью, не превышающей допустимые значения.

На основании результатов испытаний по проверке работоспособности двигателя при попадании в него воды составляется акт (технический отчёт).

Размещено на Allbest.ru

...