ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОДУЛЬНОЙ КОНСТРУКЦИИ ДВИГАТЕЛЕЙ ДЛЯ ПОДДЕРЖАНИЯ УРОВНЯ БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТОВ

Ресурс элементов двигателя, например, дисков, лопаток, ко­жухов описывается моделями, которые учитывают рассеивание’ прочностных характеристик этих элементов, характер их нагру­жения и другие факторы. При рассмотрении двигателя как сложной системы, включающей многие десятки элементов с раз­нообразными свойствами и процессами их нагружения, .установ­ление ресурса становится сложным процессом.

В настоящее время для многих типов двигателей ресурс дви­гателя устанавливается по ресурсу наиболее слабого звена ш наиболее напряженных условиях его нагружения. Такой прин­цип с экономических позиций нельзя признать оптимальным. Но с точки зрения обеспечения безопасности полетаон имеет то- преимущество, что позволяет контролировать состояние. всех: элементов двигателя при капитальном ремонте. Этот принцип вполне оправдан на начальных этапах эксплуатации двигателя,, когда сведений об эксплуатационной надежности еще недоста­точно.

На более поздних этапах эксплуатации, когда появляется возможность достоверной оценки долговечности отдельных эле­ментов и узлов двигателя в конкретных условиях использова­ния, целесообразно устанавливать дифференцированный ресурс — элементам. При этом контроль и замена начинаются — ео -«сла­бых» элементов. В большинстве случаев к ним относятся эле — 84 менты проточной и горячей частей двигателя. Из практики зкс’ плуатации наиболее надежных типов двигателей известно, что при ресурсе дисков 20 000—25 000 л. ч. ресурс лопаток турбины — составляет 5000—10 000 л. ч.

При модульной конструкции для замены ограничивающих ресурс элементов не требуется полная разборка двигателя, а возможна замена лишь одного из модулей. Модульной |14, 1J называется такая конструкция, которая позволяет осуществлять — разборку двигателя на отдельные модули (блоки), каждый ив которых может использоваться для укомплектования любого экземпляра двигателя и ремонтироваться независимо от других модулей. Очевидно, что при установлении общего назначенного ресурса двигателя следует определять потребное число модулей каждого типа. Как правило, число модулей горячей части дви­гателя будет в несколько раз больше, чем остальных. Типичные модули ГТД следующие: вентилятор, компрессор ВД, камеры сгорания, турбины НД и ВД, блоки коробки приводов и вспо­могательных агрегатов, реактивное сопло, реверс. Обычно число независимых модулей двигателя составляет 5—15.

Возможность замены изношенных, но еще работоспособных лопаток компрессора и других элементов проточной части дви­гателя позволяет поддерживать на заданном уровне удельные расходы топлива даже при больших наработках двигателя. За­мена модулей благоприятно сказывается на сохранении тяги двигателей с большой наработкой. Высказываемые ранее специ­алистами опасения, что ухудшится термодинамическая прира­ботка частей двигателей при замене отдельных модулей, в зна­чительной мере рассеялись в связи с внедрением систем непо­средственного замера тяги на борту самолета. Ряд дополни­тельных преимуществ внедрения модульных конструкций связан с уменьшением затрат на ТО и Р. Стоимость ремонта типичного модуля составляет не более 20% стоимости ремонта двигателя [1, 2], а с учетом накладных и транспортных расходов это значе­ние достигает 50 %.

‘Применение модульных конструкций позволяет на 20—30% сокращать объем запасных двигателей и модулей, необходимых для обеспечения бесперебойной эксплуатации, по сравнению с объемом запасов обычных двигателей. Следует отметить, что использование модульных конструкций значительно усложняет управление системой учета наработки и поставки модулей, осо­бенно при больших парках самолетов. Это требует обязательно­го создания АСУ для комплекса: поставщик двигателя, заказ­чик, ремонтное предприятие і[23].

Рассмотрим конструктивные особенности отдельных модулей и требования к их взаимозаменяемости. Важнейшим показате­лем совершенства двигателя модульной конструкции является стабильность-характеристик однотипных модулей. Для этого в модулях компрессоров и турбин должны быть обеспечены ста-

85-

Чэильные и минимальные зазоры между рабочими лопатками и корпусами. Роторы отдельных каскадов должны быть возможно более короткими, а корпуса жесткими. Для установки модулей роторов на двигатель без дополнительной перебалансировки в условиях эксплуатации поверхности торцовых соединений долж­ны быть специально спрофилированы. Повышенной точности из­готовления требуют поверхности сочленения корпусов, посколь­ку совместная их обработка (расточка, фрезерование) при мо­дульной конструкции невозможна.

В работе (23] приводятся сведения о последних достижениях внедрения в практику ТО и Р по состоянию двигателей модуль­ной конструкции. Представляет интерес опыт авиакомпании «Люфтганза» по обмену модулей двигателей одного типа с обеспечением непрерывного контроля и регистрации данных о..состоянии отдельных модулей.