Поиск отказов, вызывающих нарушение нормального соотношения воздуха и топлива при работе ТРД
В ряде случаев аварии, поломки и многие другие серьезные повреждения авиационных двигателей являются следствием нарушения нормального соотношения между количеством воздуха и топлива, подаваемых в двигатель. При переходных режимах такое нарушение может быть вследствие снижения темпа нарастания оборотов относительно нормального (расчетного), превышения подачи топлива или совместного влияния обоих перечисленных отклонений.
На переходных режимах (запуск, проверка приемистости) подобные нарушения проявляются в виде таких внешних признаков ненормальной работы двигателя, как, например, помпаж, «горячее зависание» оборотов, значительное-превышение температуры газов за турбиной сверх нормы.
Помпажем двигателя называют неустойчивую работу компрессора, вызываемую появлением в его отдельных элементах срывов потока воздуха значительной интенсивности.
Помп аж может быть вызван чрезмерно большими избытками топлива, подаваемыми в двигатель насосами основной и форсажной камер сгорания, несвоевременным выключением форсажного насоса или отказом автоматики компрессора. Пом — паж сопровождается ростом температуры воздуха сверх нормы.
«Горячим зависанием» называют такое явление, когда резкое перемещение вперед рычага управления двигателем не вызывает увеличения оборотов. Такое явление сопровождается ростом температуры газов сверх нормы.
Помпаж определяется по характерному звуку, вызываемому колебаниями давления воздуха в газовоздушном тракте двигателя и по показаниям прибора, замеряющего температуру газов за турбиной Т4.
«Горячее зависание» определяется по показаниям счетчика оборотов и термометра газов.
Нарушение нормального соотношения количества воздуха и топлива может быть на режимах запуска и проверки приемистости двигателя. Режим запуска (рис. 6.14) по характеру происходящих процессов можно разделить на три этапа:
— этап раскрутки ротора высокого давления от стартера — генератора (1—16 сек)
— этап раскрутки ротора высокого давления от стартера — генератора и турбины двигателя (16—45 сек)
— этап раскрутки ротора высокого давления от турбины двигателя (45—60 сек).
На каждом этапе включены в работу различные функциональные группы элементов, отказ или разрегулирование хотя бы одного из них может вызвать нарушение нормального соотношения между количеством воздуха и топлива.
На первом этапе запуска заданный темп увеличения оборотов (а следовательно, и расход воздуха) обеспечивается программным включением в работу таких элементов, как клапаны перепуска воздуха КПВ, контакторы Ки /Сг, КП, YJh. реле ОШ и дополнительное сопротивления Яш. Заданная подача пускового топлива на первом этапе обеспечивается программным включением в работу электромагнитного клапана запуска ЭМКЗ и отключением клапана сброса топлива.
На втором и третьем этапах запуска подача топлива и соответствующий расход воздуха обеспечивается автоматом запуска АЗ. В начале запуска, когда давление за компрессором мало, большая часть топлива, поступающая в основную камеру сгорания, позволяет начать разгон двигателя. При до-
стижении оборотов ротора высокого давления (РВД) «2= — 30% давление воздуха за компрессором достигает вели’ чины, при которой АЗ закрыт (слива нет) и в камеру сгорания поступает топливо в количестве, соответствующем расходу на малом газе. На оборотах «2 = 32% (или на 45 сек с момента нажатня на кнопку «Запуск») выключаются зажиганне и электромагнитный клапан запуска.
Для ускоренного выхода двигателя на малый газ (МГ) в топливную систему запуска включен электромагнитный клапан дополнительной подачи (ЭМК ДП), который вступает в работу на 25 сек. По достижении оборотов /г2 = 48±2% ЭМК ДП выключается.
Нарушение соотношения количества воздуха и топлива на режимах приемистости может произойти вследствие заедания золотника ОНД в закрытом положении. Темп нарастания давления топлива перед форсунками в этом случае будет определяться скоростью перемещения поршня наклонной шайбы, который в несколько раз превышает расчетный темп, обеспечиваемый ОНД.
Чрезмерно большие избытки топлива сверх нормы могут быть вызваны повышенным начальным скачком давления топлива перед форсунками. Однако для этого необходимо сочетание ряда отклонений от нормальных условий, например заниженные обороты малого газа или ненормально повышенная затяжка пружины распределительного клапана (РК) (повышенное усилие, треиие клапана и т. ч.). Величина начального скачка давления топлива, приводящего к мгновенному увеличению подачи топлива к форсункам, зависит от величины давления топлива перед распределительным клапаном. Чем меньше давление топлива перед РК, тем больше величина давления при начальном скачке, т. е. чем ниже отрегулированы обороты малого газа или чем выше усилие трения при перемещении клапана (чем больше затяжка его пружины), тем большей величины будет начальный скачок давления топлива.
Таким образом, нарушения нормального соотношения количества воздуха и топлива в процессе проверки приемистости двигателя проявляются в виде помпажа и «горячего зависания» оборотов. Эти внешние признаки ненормальной работы появляются вследствие заедания золотники ОНД в закрытом положении. Темп нарастания давлення топлива перед форсунками в этом случае будет определяться скоростью поршня наклонной шайбы. Кроме заедания золотника ОНД в закры-
том положении, в эксплуатации возможны случаи снижения гидравлического сопротивления дроссельных пакетов первой (ДПі) и второй (ДПг) ветвей ОНД дроссельного пакета обратной связи ДПОС и дроссельного пакета гидрозамедлителя ДПГЗ. Эти отказы приводят также к появлению помпажа.
Как было рассмотрено выше, помпаж возможен также на режимах приемистости при наличии повышенного первоначального скачка давления топлива перед форсунками, который может образоваться из-за лерезатяжки пружины РК или нз-за уменьшения оборотов МГ больше нормы. Признак может проявляться на режимах приемистости от МГ до НАР и от НАР до МГ в условиях ненормально больших оборотов на максимальном режиме и при отказах и разрегулировках распределительного клапана, ограничителя нарастания давления и гидрозамедлителя.
Рассмотрим построение схемы поиска отказов, вызывающих нарушение нормального соотношения воздуха и топлива на переходных режимах двухроторного ТРД (запуск, проба приемистости) методом функциональной — логики.
Режим запуска (см. рис. 6.14)
Первый этап запуска. Если признак проявляется на первом этапе запуска, когда раскрутка ротора происходит только от стартер-генератора, то причиной появления этого признака могут быть отказы элементов, обеспечивающих нормальный (расчетный) темп роста оборотов {КС, ЭМКЗ, ЭМК ДП).
Прежде чем начать поиск (рис. 6.15), еще раз проверяют напряжение источника электроэнергии (бортовые, аэродромные аккумуляторы, состояние АПА-35 и т. д.) и направление ветра относительно реактивного сопла двигателя.
Исходной проверкой поиска является проверка включения в работу элементов КП В, К, Кч, КП і, /С/72, ОШ и Для выполнения проверки проводится холодный запуск двигателя с подключением специального пульта. Началом отсчета проверки служит момент нажатия на кнопку «Запуск» (КЗ).
В случае отрицательного результата проверки момент времени проявления признака укажет на отказавший элемент (табл. 3).
В случае положительного результата проверки проводится запуск двигателя с ручной задержкой подачи топлива до!6 сек (с2) (см. ркс. 6.15). Положительный результат этой проверки (Зг) укажет на отказ клапана сброса КС, а отрица-
Время начала появления признака, сек |
Время исчезновения признака, сек |
Отказавший элемент |
1,6 |
— |
КВП |
1,9 |
— |
к, |
4,1 |
— |
К3 |
7.1 |
— |
кпи кп2 |
12,6 |
— |
ОШ 1 … — |
— |
26 |
ЭМК ДП |
Рис. 6.15. Схема поиска отказов на первом этапе запуска ТРД: знаки «+» и «—»— положительный и отрицательный результаты проверки; Ь0 — холодная прокрутка;_82 — запуск двигателя с ручной задержкой подачи топлива до 16-й сек; и — момент времени проявления внешнего признака ненормальной работы системы запуска; КП В — отказ клапана перепуска — К і — отказ контактора Кь К2 — отказ контактора К& КС —отказ клапана сброса; ЭМК ДП — отказ клапана ЭА1К ДП; /С/7і + К/7£— отказ контактора КП і или КПц ОШ, jRm — отказы ОШ и /?ш |
тельный результат укажет на отказ электромагнитного кла — пана дополнительной подачи основного топлива (ЭМКДП), который должен быть включен с 25-й сек. Следовательно, если после 25-й сек признак исчезнет, то можно еше более обоснованно утверждать о зависании ЭМК ДП в открытом положении, оставшемся с предыдущего запуска. Если признак будет проявляться на всех трех этапах запуска, то это подтвердит отказ КП В (зависание в закрытом положении).
Рис. 6.16. Схема поиска отказов на втором и третьем этапах запуска ТРД: 83 — запуск двигателя с ручной корректировкой подачи топлива до выхода двигателя на режим малого газа; В, — полностью автоматический запуск двигателя: и — момент проявления внешнего признака ненормальной работы; РК— отказ распределительного клапана РК КУ— отказ качающего узла; АЗ — отказ А3 РАЗ — регулировка АЗ, П — уменьшение затяжки пружины АЗ; Вж — уменьшение диаметра воздушного жиклера АЗ 4 |
Второй и третий этапы запуска (рис. 6.16). Начиная с 16-й сек вступает в работу топливная автоматика двигателя (АЗ, РК, КУ). Поэтому поиск причины появления одного из признаков ненормального соотношения количества воздуха н топлива с этого момента начнем повторением запуска с ручной корректировкой подачи топлива S3j т. е. с исключением из работы автомата запуска АЗ.
В случае положительного результата проверки делаем вывод, что отказал или разрегулирован АЗ. В случае отрицательного результата проверки делаем вывод о замене на — соса-регулятора (см. рис. 6.13), так как отказали распределительный клапан или качающий узел—элементы, которые находятся внутри насоса-регулятора. Отрегулировав ЛЗ[10], производят автоматический запуск Если проверка дает положительный результат, то поиск прекращается, так как причина завышенной подачи топлива выявлена и устранена.
В случае отрицательного результата проверки поиск также прекращается, так как причиной завышенной подачи топлива является отказ АЗ, который необходимо заменить на работоспособный.