ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ

ХАРАКТЕРНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ

Реактивный двигатель летательного аппарата пред­ставляет собой сложную машину и от его надежной работы во многом зависит успех полета, выполнение за­дания и даже жизнь экипажа и пассажиров.

Работоспособность силовой установки с его агрегата­ми в целом должна проверяться так, чтобы все неис­правности, в том числе и скрытые, не остались невыяв­ленными при осмотре и опробовании двигателя на зем­ле. Если экипаж хорошо изучил двигатель, то внезапно появившиеся в воздухе отказы он сможет распознать без особых затруднений. Зная характер отказа, можно при­нять правильное решение и предпринять действия, ис­ключающие тяжелые последствия. Прежде всего надо знать место отказа, т. е. что отказало, и затем устано­вить по приборам или другим признакам — почему от­казало.

Ниже приводится несколько способов контроля ра­ботоспособности двигателя:

— по показаниям приборов (тахометру, термометру, манометру и др.); это так называемый инструменталь­ный контроль;

— по звуку (хлопкам, бубнению, скрипу, скрежету и др.);

— по цвету выхлопных газов;

— по вибрациям, дрожанию, «зуду» и др. (по коле­баниям);

— по выбегу двигателя;

— по запаху газов.

Большинство неисправностей и отказов можно опре­делить по их внешним признакам (по звуку, цвету и запаху газов, вибрациям и выбегу) или инструменталь­ным контролем (по показаниям приборов). Например, о возникновении помпажа в реактивном двигателе мож­но судить по резкому изменению шума, т. е. по периоди­ческому появлению хлопков, толчков и ударов, свиде­тельствующих о том, что происходит характерный для помпажа выброс воздуха в воздухозаборник. При пом-

паже растет температура гйзов и падают обороты и та­га двигателя. Падение тяги двигателя нетрудно заме­тить по поведению самолета. Могут возникнуть колеба­ния по курсу, крену и тангажу. При длительном помпаже обгорают лопатки турбины, нарушается балансировка ротора, разрушается газовоздушный тракт двигателя. Все это сопровождается выбрасыванием из реактивной трубы черного дыма с длинными языками пламени и пучков искр, особенно хорошо видимых ночью. Вслед­ствие этого на створках форсажной трубы и в самом ка­нале образуется капельный блестящий металлический налет, называемый шоопированием.

Следовательно, помпаж можно определить по прибо­рам контроля работы двигателей, по звуку и по окраске выхлопных газов.

Контроль работы двигателя по показаниям прибо­ров — наиболее достоверный и точный способ, позволя­ющий оценить исправность большинства технических устройств и деталей двигателя. Так, по указателю обо­ротов (тахометру) можно судить о тяге двигателя, его выключении, скорости самолета, разрушении подшипни­ка ротора, нормальном тепловом обмене, происходящем в двигателе, и о многих других явлениях. Для удобства отсчета показаний в последнее время стали применять тахометры с процентной шкалой, где 100% соответству — ‘ ет максимальному, 96%’ номинальному и 90% крейсер­скому (эксплуатационному) режимам двигателя.

Тепловые режимы оценивают по указателям темпе­ратуры (электротермометрам). Термоэлектрические тер­мометры, где датчиками служат термопары, измеряют температуру газов за турбиной. Электротермометры со­противления измеряют температуру выходящего из дви­гателя масла. По температуре газов за турбиной судят о процессе сгорания топлива и о состоянии деталей га­зовоздушного тракта. Нормальная температура газов указывает, что тепловой режим соответствует расчетно­му. Признаком помпажа, самовыключения двигателя, обрыва лопаток турбины или компрессора, неисправно­сти форсунки и разрушения подшипника ротора являет­ся изменение температуры газов.

Повышение температуры масла сигнализирует о не­достатке его в системе или о начале разрушения тру­щихся пар двигателя. Резкое ее возрастание указывает

на разрушение подшипника ротора или на прогар газо­вого тракта и попадание горячих газов в масло и на смазываемые детали.

Электромеханические манометры показывают давле­ние масла в двигателе. При отсутствии давления масла загорается ярко-красная лампочка, которая извещает: «Внимание, опасность! Нет давления масла!». Обычно эти лампочки помещаются на табло (таблица огней), расположенном на приборной доске.

О нормальной работе агрегатов двигателя, а следо­вательно, и самого двигателя судят по загоранию раз­личного цвета лампочек. Так, загорание на приборной доске отдельно стоящих лампочек в виде освещенных трех лепестков (чаще зеленого цвета) сигнализирует об открытии ленты перепуска воздуха в атмосферу или какого-либо другого устройства, исключающего помпаж двигателя, т. е. о нормальной работе противопомпаж — ного устройства.

Приборами, установленными в кабине летчика, также контролируется давление топлива на входе в двигатель (низкое давление) и давление топлива после топливного насоса (высокое давление). На современных самолетах величины давлений топлива в основном контуре низко­го давления колеблются в пределах 0,7—1,2 кГ/см2, а в контуре высокого давления в пределах 25—60 кПсм2. Причем для двигателей разных конструкций характерна своя величина низкого и высокого давления. Если дав­ление топлива нормальное, то это означает, что топлив­ная система исправна.

Способ определения работоспособности авиадвигате­ля по звуку, т. е. по изменению тона, шума, применяется на работающем двигателе при опробовании на земле или в полете. В турбовинтовом реактивном двигателе источником шума могут быть: винт, газовая турбйна, компрессор и струя выхлопных газов, частота колеба­ний последней находится в диапазоне 75—13 000 гц.

Так, при выбеге двигателя перед остановкой транс­миссии (РУД стоит в положении «Стоп») в нем прослу­шивается посторонний металлический стук. Причиной такого стука может быть повышенный люфт в опорных подшипниках трансмиссии или начало разрушения под­шипников ротора. По звуку определяется целый ряд внутренних неисправностей двигателя или его агрегатов.

ПО

V

Очень часто опытный инженер или техник, прослушав работу двигателя «на звук», без ошибки указывает на неисправные агрегаты или детали. О вытяжке лопаток турбины или компрессора часто судят по скрипу, скре­жету в момент касания их о корпус картера при прово­рачивании ротора.

Стук, скрежет, скрип и другие звуки хорошо прослу­шиваются, если один конец металлического стержня длиной 0,5—1,0 ц приложить к «больному» месту дви­гателя, а другой — к передней части уха у козелка или использовать для этих целей медицинский аппарат про­слушивания, называемый фонендоскопом или стетоско­пом.

Обычно в полете летчик «не замечает» привычного шума работающего двигателя, но, как только характер шума изменяется, летчик тут же настораживается и сра­зу переводит взгляд на приборы контроля работы дви­гателя.

То же самое происходит в полете и с ведомым лет­чиком. Он не замечает на самолете ведущего окраску истекающих из реактивной трубы отработанных газов. Явление обычное — летчик к этому присмотрелся. Но стоит цвету газов измениться, как это сразу заметит ве­домый летчик, а также и наблюдатели с земли. Зная причины различных окрасок отработанных газов, мож­но подсказать летчику, какая неисправность появилась на его самолете, и он примет меры. Так, например, иног­да можно наблюдать, как из реактивной трубы самолета вылетает густой черный дым с длинными языками оран­жевого пламени. Зная, что такой кратковременный вы­брос черного дыма на некоторых реактивных двигате­лях наблюдается при выключении форсажа, можно безо­шибочно сказать, что происходит периодическое вклю­чение форсажа из-за ненормальной работы электриче­ской или форсажной системы.

На рис. 2.5 приведены наиболее характерные внеш­ние признаки для определения работоспособности дви­гателя по цвету выхлопных газов, вытекающих из реак­тивного сопла.

В практике встречаются и такие неисправности, ко­торые удается определить только по вибрациям. Так, например, был случай, когда в полете летчик ощущал вибрации, похожие на «зуд» на оборотах, близких к

Ненормальное Пожар из-за обильной течи топ­лива, масла или гидросмеси, /ратновременный выброс пламени или дыма может произойти при включе­нии форсажа-явление нормальное

Ненормаль нов Течь топлива или масла без горения

Слив топлива па команде лет — чина—явление нормальное

Ненормальное Попеременное включение фор­сажа из-за ненормальной работы элентро-или форсаж­ных систем

Рис. 2.5. Внешние признаки работоспособности реактивного двигателя

в полете

максимальным, при этом давление масла понизилось примерно в два раза. Летчик прекратил полет и благо­получно произвел посадку. При исследовании двигателя выяснилось, что на нем началось разрушение подшипни­ков ротора вследствие масляного голодания. Так, по вибрации был определен очень опасный отказ.

Или другой пример. На земле при опробовании ново­го двигателя было обнаружено мелкое дрожание. В ре­зультате исследования установлено, что причиной вибра­ций были вмятины на обоймах подшипников трансмис­сии, образовавшиеся вследствие ударных нагрузок от шариков при транспортировке двигателя по железной дороге. В пути из-за недостаточной амортизации дви­гатель трясся и шарики подшипника на беговой дорожке наклепали лунки, по которым они затем в ра­ботающем состоянии двигателя катились подобно телеге по булыжной мостовой. Оказывается, двигатель не вы­носит жесткой «подстилки», о чем забыли упаковщики.

При обрыве лопатки турбины нарушается баланси­ровка ротора, что также вызывает сильные вибрации.

Очень важным способом контроля работоспособности двигателя является проверка его выбега (самовращения двигателя после выключения), по времени которого можно определить неисправности подшипников ротора, лопаток турбины и компрессора. По выбегу судят о мас­ляном голодании, о попадании в двигатель посторонних предметов, о вытяжке лопаток турбины, если двигатель работал на повышенных тепловых режимах.

Выбег можно образно сравнить с накатом автомоби­ля. Чем лучше накат, тем быстрее автомобиль набирает скорость и дальше катится по инерции при отключен­ном двигателе. Так и хороший выбег авиационного дви­гателя облегчает запуск и переход на другие режимы, при этом меньше затрачивается энергии на раскрутку ротора турбины и компрессора.

Очевидно, на новых двигателях в период приработки трущихся пар с предельно допустимыми зазорами время выбега будет наименьшим. С увеличением наработки оно возрастает. Нужно учитывать, что каждый двига­тель имеет свое время выбега, которое должен знать и периодически проверять техник самолета.

У поршневых двигателей время выбега отсчитывается с оборотов малого газа до полной остановки. Однако внутренние неисправности поршневого двигателя прове­ряют по внешним признакам. Это обусловлено тем, что время выбега у поршневых двигателей составляет всего лишь несколько секунд и зависит оно от компрессии в цилиндрах. Например, для самолета Ил-14 с двигателя­ми АШ-82 оно составляет 15—20 сек.

8 Зак. 264

Давление топлива (вы­сокое), кГ/см8 Показания сигнальных лайпочек автоматики и лент перепуска воздуха Температура выход­ного смазочного масла, °С Давление смазочного масла, кГ/см* Цвет выхлопных газов

XapaatepHbie признаки неисправно

стей турбореактивного двигателя

Изменение приэнзков ИЛИ ПОК833ТЄЛЄЙ (о).

последствия и визуальные показатели (б) и рекомендации экипажу (в) при зависании оборотов обрыве лопатки турбины а 6 в а б в При перемещении РУД Без измене- о X вперед обороты оста- ний й> ются постоянными или * немного падают. Зави- аГ СО О- сание происходит обыч- § со £ Б но при увеличении обо- о о __ о со ротов о Немного воз- X Соответствует режиму. X X 5 со на котором зависли обо- о. X растает <и роты. При горячем за- X о о. висании температура рас- X о. X Б тет Не меняется или мо- 9 о. «е 2 X Не меняется к X «о п >>  гут возникнуть резкие с * я а колебания во Не изменя- X X В зависимости от обо- ч X н о ротов зависания >» CL X X ются 0) н со о X Не изменяется X S Не нзме- X 2 § Не изменяется X 0) g ■ 1 о о X со няется Не изме­няется а ■s S sj со v-‘ с Не изменяется о X ч Кратковре- 0) « X о. Б к Б S а S менное искре­ние 0> к X О) э X со X со со Без изменений х н X ё* о Без измене- >* CU со СО 0) X X a Нет X X 0) сг X ц о о. о >о о £ ний Вибрации или 0 X 1 S о § со £ £ О. тряска о X Не выявляется >>  Ниже допуска ш со Нет Нет ч о. X 0л о. с ролю, а пп. 7—11 — к контролю по внешним проявлениям.

Растет интенсивно до 900° и более

Температура газов за турбиной, °С

Вначале не изменяется, затем падает в зависи­мости от оборотов Лампочки загораются. Ленты открыты Почти не меняется

Почти не меняется Незначительное изме­нение. Богатая смесь. При обгорании лопаток появляются пучки искр и черный оттенок дыма с языками пламени Вначале несколько хлопков, затем учащение хлопков (или бубнение, урчание) Тряска с резкими тол­чками Ниже допуска Возможен запах вы­хлопных газов при силь­ном выхлопе в компрес­сор

Звук

Вибрации или дрожа­ние Выбег Запах в кабине или воздуха выпуска из ком­прессора

П р и м е ч а н’и е. Пп. 1—6 относятся к инструментальному конт

На вертолетах о выбеге судят по несущему винту. Если несущий винт после выключения трансмиссии в безветренную погоду еще долго вращается, то считают, что детали трансмиссии исправны и хорошо прирабо­таны.

При проверке времени выбега одновременно про­слушивают работу двигателя для выяснения, нет ли не­нормальных шумов.

Как же проверить время выбега? После заруливания самолета на стоянку турбореактивный двигатель охлаж­дают на выгодных в тепловом отношении оборотах. Затем его обороты доводят до 30% и выключают. Мо­мент выключения двигателя — начало отсчета време­ни самовращения до полной остановки ротора. Для от­счета времени лучше пользоваться секундомером. У ис­правного двигателя оно составляет от 40 до 180 сек.

На турбовинтовых двигателях типа АИ-20 время выбега проверяют, отсчитывая по секундомеру время, начиная с 1000 об/мин до полного останова. Оно должно быть не менее 60 сек (практически у большинства ТВД оно лежит в пределах 80—180 сек).

Для начала отсчета выбирают режим работы двига­теля, исходя из условий его нормального охлаждения и удобства отсчета оборотов по тахометру. Для большин­ства реактивных двигателей за начало отсчета времени выбега берут обороты малого газа, а для турбовинто­вых— режим 8% оборотов. При таких оборотах устой­чивее показания тахометра (минимальные ошибки) и самовращение ротора с винтом составляет несколько де­сятков секунд.

В последнее время опробование двигателей и про­верку их выбега проводят летные экипажи в присутствии технического состава в ходе предполетной (послеполет­ной) подготовки. В данном случае экономится топливо и ресурс, а также осуществляется полный контроль ра­ботоспособности двигателей. Кроме того, летчик лично убеждается в их надежности, а технический состав — в хорошем качестве своего труда.

И, наконец, еще один способ контроля работоспособ­ности двигателя — контроль по запаху. В практике встречаются такие неисправности, которые человек мо­жет определить только благодаря органам обоняния. Так, например, если в загерметизированной кабине по­являются пары масла (масляный туман) и запах дыма, летчик делает вывод, что в компрессор попало масло либо по лабиринту, либо через разрушенную прокладку. При неисправности откачивающего масляного насоса и в начальный момент разрушения подшипника ротора реактивного двигателя также ощущается запах горело­го масла. На малых оборотах двигателя, когда ленты перепуска воздуха из компрессора в атмосферу открыты (рекомендуется после опробования двигателя), техник самолета по запаху керосина в воздухе, выходящему из окна на фюзеляже, может определить, не подтекает ли топливо. Если ощущается запах, то самолет отстраняют от полетов.

В табл. 2.4 и 2.5 приведены характерные признаки неисправностей турбовинтового и турбореактивного дви­гателей.

Инженерно-техническому составу рекомендуется все отказы и неисправности, выявляемые на двигателях, сводить в подобной) рода таблицы. Это даст возмож­ность быстрее сделать выводы о ненадежных узлах и деталях двигателей, ошибках эксплуатации и принять правильные решения.