. ХАРАКТЕРНЫЕ ОТКАЗЫ И НЕИСПРАВНОСТИ

В настоящее время в гражданской авиации эксплуатируется большое количество различных типов двигателей. В процессе экс­плуатации каждого типа двигателя выявляются отказы и неисправ­ности, связанные с разрушением различных конструктивных элемен­тов из-за несовершенства их конструкции, технологии производства или ремонта и нарушения правил эксплуатации. Разнообраз­ный характер отказов и неисправностей отдельных узлов и агрега­тов при эксплуатации силовых установок в каждом конкретном случае требует индивидуального подхода к анализу их состояния.

Наиболее частыми причинами отказов и неисправностей, приво­дящим к досрочной замене двигателей и в ряде случаев к их вы­ключению в полете, являются повреждения и разрушения лопаток

„пвессора, турбины, кам< р ь°’а, шя, опор двигателя, вра­вшихся механических частей,

Легатов системы регулирования?, смазки двигателя. Поврежде — ‘ 1Я компрессоров связаны зача­лю с попаданием в них посто­ронних предметов и усталостны­ми разрушениями лопаток. Наи­более частыми последствиями по­падания посторонних предметов является забоины и вмятины на

лопатках компрессора, которые создают очаги концентрации на­пряжений и могут привести к усталостному разрушению

Причиной усталостного разрушения лопаток компрессора явля­ется совместное действие статических и вибрационных нагрузок, которые под влиянием концентрации напряжений, вызываемых раз­личными технологическими и эксплуатационными факторами и воздействием окружающей агрессивной среды, вызывают в итоге усталостные разрушения. При эксплуатации двигателей большого ресурса наблюдаются случаи износа лопаток компрессора и уплот­нений, отложения пыли, грязи И солей на лопатках компрессора, что приводит к снижению коэффициента полезного действия двига­теля а уменьшению запаса устойчивости по помпажу.

Для предупреждения отказов двигателей по причине разру­шения компрессоров необходимо контролировать техническое со­стояние лопаток компрессоров при их обслуживании. Конструкция двигателей должна обеспечивать возможность осмотра всех ступе­ней лопаток компрессора.

Наиболее частыми дефектами турбин газотурбинных двигате­лей являются оплавления, трещины, коробление и эрозионно-кор­розионные повреждения лопаток сопловых аппаратов, дисков тур­бин и рабочих лопаток (рис. 14.2). Такого рода повреждениям в первую очередь подвержены рабочие и сопловые лопатки первых ступеней турбин, изменение состояния которых в значительной мере влияет на экономичность двигателей, а интенсивный эрозионно — коррозионный износ существенно снижает прочность и в ряде слу­чаев является причиной обрыва.

Основной причиной интенсивного эрозионно-коррозионного по­вреждения лопаток является попадание в двигатель солей щелоч­ных металлов вместе с продуктами пыли, влаги и продуктами сгорания, которые в условиях высоких температур разрушают защит­ную окисную пленку и способствуют адсорбции серы на поверхно­сти металл — окисел. Вследствие этого при длительной эксплуата­ции двигателей происходит интенсивное сульфидирование материа­ла, приводящее к его разрушению.

Причинами коробления и оплавления лопаток сопловых аппа­ратов и рабочих лопаток турбины является превышение темпера­тур выше допустимых значений при запуске двигателя или неис-

нравности топлшзсрп улирующей аппаратуры, приводящие к завы шеишо расхода топлива Виедре’ иие систем защиты двигателей от превышения температур в де предельных регуляторов те|. перртуры газов (систем ПРТ ОТГ) на газотурбинных двигате­лях второго поколения значи­тельно уменьшает вероятность появлення указанных дефектов.

Одним из наиболее частих дефектов турбин является уста­лостное разрушение рабочих ло­паток. Усталостные трещины ча­ще всего зарождаются в замковой части лопаток, на выходных п входных кромках. Рабочие лопатки турбины эксплуатируются в сложных условиях и подвергаются воздействию сложного спектра динамических и статических нагрузок. В связи с большим коли­чеством запусков и выключений двигателей, а также многократ­ными изменениями режимов их работы лопатки турбины подверга­ются многократным циклическим изменениям теплового и напря­женного состояний.

На переходных режимах передние и задние кромки лопаток подвергаются более резким изменениям температуры, чем средняя часть, в результате чего в лопатке возникают значительные терми­ческие напряжения.

При накоплении циклов нагревания и охлаждения в лопатке могут появляться трещины вследствие термической усталости, по­являющиеся при различной наработке двигателей. При этом глав­ным фактором будет не общее время наработки лопатки, а число повторных циклов изменений температуры.

Своевременное выявление усталостных трещин лопаток турбин при техническом обслуживании значительно повышает надежность их эксплуатации в полете — и предупреждает вторичные разрушения в двигателе при обрыве лопаток турбины.

Камеры сгорания также являются уязвимым конструктивным элементом ГТД. Основными неисправностями камер сгорания явля­ются трещины, коробления и местные оплавления или прогары (рис 14.3). Возникновению трещин способствуют неравномерные нагревы камер сгорания на переходных режимах, неисправности топливных форсунок, приводящие к искажению формы факела пла­мени. Искажение формы факела пламени может приводить к мест­ным перегревам и даже к прогару стенок камер сгорания. Темпе­ратурный режим камер сгорания в значительной мере зависит от режимов работы двигателя. Длительная эксплуатация двигателей па повышенных режимах приводит к повышению температуры стенок камер сгорания и степени неравномерности их нагрева. В связи с этим для повышения надежности двигателей необходимо

соблюдать установи ограничения непрерывной работы двигателей на ш — вишенных режимах

Наиболее характерными дефектами, прнво шцимп к досрочному съему двигате­лей с эксплуатации, а так­же к отказу их в почете, является разрушение спор ротора двигателя, зубчатых передач редукторов ТВД и приводов агрегатов двига­телей. Признаками разрушений указанных элементов двигателей является появление металлических частиц на масляных фильтрах или срабатывание термостружкосигнализаторов

Разрушение шариковых или роликовых подшипников турбины или компрессора происходит вследствие масляного голодания из-за отложения кокса в форсуночных отверстиях, через которые подао дптся смазка к опорам двигателя. Отложение кокса в форсуноч­ных отверстиях происходит прежде всего при остановке горячего двигателя. При прекращении циркуляции масла в нагретом фор сумочном кольце происходит коксование масла Эти явления наблю даются в летние периоды времени и в южных районах страны, т е в условиях высоких температур наружного воздуха.

Причинами разрушения зубчатых передач и шарикоподшипни­ков трансмиссии двигателя является нарушение правил его эксплуа­тации. К ним можно отнести: несоблюдение правил подготовки к запуску двигателей в условиях низких температур (запуск ТВД без подогрева), несоблюдение режимов прогрева и охлаждения и др. При запуске холодного двигателя при высокой вязкости мас­ла может произойти проскальзывание сепараторов подшипников я местный перегрев элементов подшипника. Вывод холодного двига­теля сразу после запуска на повышенные режимы без предвари тельного прогрева может привести из-за разной скорости нагрева внутреннего и наружного колец подшипника к уменьшению зазора ниже допустимого значения (рис. 14.4).

В этом случае внутреннее кольцо нагревается быстрее наружно го, которое сжато корпусом опоры двигателя. При уменьшении зазора ниже допустимого значения возникают местные перегревы обойм и элементов качения, вследствие чего может произойти раз­рушение подшипника.