Сертификация системы качества

В течение испытаний при любой установленной мощности или тяге температура газа и температура масла на входе должны поддерживаться при максимально допустимых значениях, кроме того случая, когда испытания проводятся периодами не более 5 минут и отсутствуют условия для стабилизации температуры. По меньшей мере, один этап испытания должен быть проведен с топливом, маслом и гидравлической жидкостью при минимальном давлении, и, по меньшей мере, один этап должен быть проведен с топливом, маслом и гидравлической жидкостью при предельно максимальном давления и с температурой жидкости, сниженной до уровня, позволяющего получить максимальное давление.

Один этап должен быть выполнен при минимальном давлении масла на входе в двигатель, установленном на режиме максимальной продолжительной мощности или тяги.

(8)Если число случаев превышения частоты вращения валов роторов либо превышения температуры газа при переменных процессах ограничивается, то приемистость, требуемая пунктами (b), (с), (d), (е) и (А) этого параграфа, должна осуществляться при максимальных превышениях частоты вращения или температуры. Если число таких случаев не ограничивается, то половина требуемых приемистостей должна осуществляться при максимальных превышениях частоты вращения или температуры.

(b) Двигатели, кроме некоторых двигателей, предназначенных для вертолетов

Двигатели, за исключением двигателей вертолетов, требования к режимам испытаний которых изложены в (с), (d) или (е) данного параграфа, должны быть испытаны Заявителем в каждом шестичасовом этапе следующим образом:

Взлетный режим и режим малого газа.

Один час чередующимися 5-минутными периодами на режимах установленной взлетной мощности или тяги и режиме малого газа. Мощность или тяга, развиваемая двигателем на взлетном режиме и на режиме малого газа, и соответствующие им частоты вращения ротора и температуры газа должны устанавливаться системой управления двигателем в соответствии с программой, разработанной Заявителем. Для проверки данных о характеристиках двигателя Заявитель может в течение любого одного периода регулировать частоту вращения ротора, мощность или тягу с помощью ручного управления.

Для двигателей с форсированными взлетными режимами по мощности (тяге), у которых при форсировании происходит повышение температуры газа перед турбиной, частоты вращения ротора или мощности на валу, этот период работы на режиме установленной взлетной мощности должен проводиться при форсировании тяги.

Для двигателей с форсированными взлетными режимами по мощности, которые не вызывают существенного увеличения напряженности в работе, число периодов, проводимых на форсированных режимах, определяется Компетентным органом.

При изменении режима работы после завершения каждого периода испытаний перемещение рычага управления двигателем должно производиться в соответствии с требованиями подпункта (Ь) (5) данного параграфа.

Режим установленной максимальной продолжительной и взлетной мощности или тяги.30 минут на:

(i) режиме установленной максимальной продолжительной мощности или тяги во время проведения 15 из 25 шестичасовых этапов длительных испытаний;

(ii) режиме установленной взлетной мощности или тяги во время проведения 10 из 25 шестичасовых этапов длительных испытаний.

(iii) Режим установленной максимальной продолжительной мощности или тяги.

1 час 30 минут на режиме установленной максимальной продолжительной мощности илитяги.

(4) Промежуточные режимы крейсерской мощности или тяги.

2 часа 30 минут ступенями одинаковой длительности при последовательных положениях РУД, соответствующих, по крайней мере, 15 равным приращениям частоты вращения ротора между частотами вращения, соответствующими земному или минимальному малому газу и максимальному продолжительному режиму. У двигателей, работающих при постоянной частоте вращения ротора, можно вместо частоты вращения варьировать мощность или тягу. Если в диапазоне режимов от земного малого газа до максимального продолжительного имеются значительные пиковые вибрации, то число выбранных приращений может быть изменено так, чтобы увеличить время работы при пиковых вибрациях при условии, что это время не будет превышать 50% общего времени, предназначенного для работы на промежуточных режимах.

Промежуточные режимы крейсерской мощности.

Два часа ступенями одинаковой длительности при последовательных положениях РУД, соответствующих, по крайней мере, 12 равным приращениям частоты вращения ротора между частотами вращения, соответствующими земному или минимальному малому газу и максимальному продолжительному режиму.

Для двигателей, работающих при постоянной частоте вращения ротора, можно вместо частоты вращения варьировать мощность.

Если в диапазоне режимов от земного малого газа до максимального продолжительного имеются значительные пиковые вибрации, то число выбранных приращений должно быть изменено так, чтобы увеличить время работы при пиковых вибрациях при условии, что это время не будет превышать 50% общего времени, предназначенного для работы на промежуточных режимах.

Приемистости и дросселирования.

Шесть циклов приемистости и дросселировании общей продолжительностью 30 минут, при этом каждый цикл должен состоять из приемистости от мощности, соответствующей режиму малого газа, до режима установленной взлетной мощности и выдерживания рычага управления в этом положении в течение 30 секунд и в положении, соответствующем режиму малого газа, в течение примерно 4,5 минут.

При выполнении требований данного пункта рычаг управления двигателем должен переводиться из одного крайнего положения в другое не более, чем за 1 секунду, кроме тех случаев, когда предусмотрены другие операции управления, требующие перемещения РУД из одного крайнего положения в другое за более продолжительный период времени, но не более 2 секунд.

Запуски.

За период 150-часового испытания должно быть проведено 100 запусков, из которых 25 запусков должны проводиться не ранее, чем через 2 часа после выключения двигателя. Должно быть выполнено не менее, чем 10 ложных запусков с паузой в течение устанавливаемого Заявителем минимального времени дренажа топлива перед попыткой нормального запуска. Должно быть проведено не менее 10 нормальных повторных запусков не позже, чем через 15 минут после выключения двигателя. Остальные запуски могут быть выполнены после окончания длительных 150-часовых испытаний.

2.2.10 Часть 33 Авиационных правил (АП-33).

Часть 33 Авиационных правил (АП-33), в которой устанавливаются требования к летной годности для выдачи Сертификата типа двигателя и дополнений к нему на маршевые двигатели воздушных судов, разработана во исполнение решения СНЛГ от 22 августа 1990 г. об основных направлениях совершенствования НЛГ. Требования АП-33 распространяются на газотурбинные и поршневые маршевые двигатели транспортных и легких дозвуковых самолетов, транспортных и легких вертолетов и очень легких воздушных судов гражданского назначения.

В соответствии с решением Исполкома по нормам летной годности от 15 февраля 1991 г. об основных принципах разработки нового издания НЛГ за основу принята структура FAR-33 (Федеральные авиационные правила США. Часть 33. Авиационные двигатели).

Формирование требований в АП-33 осуществлено на основе требований FAR-33 (по состоянию на 1 января 1993 г.) с учетом требований главы 6 Норм летной годности гражданских самолетов СССР (НЛГС-3) «Маршевый газотурбинный двигатель» и Единых авиационных правил (JAR-E) «Двигатели» (Изменение 8).

В АП-33 включены дополнительные требования к двигателям для очень легких воздушных судов (Дополнение ДЗЗ.ОЛВС). Эти требования сформулированы на основе JAR-22 «Планеры и мотопланеры», подраздел Н «Двигатели».

При полном совпадении текстов требований АП-33 и FAR-33 нумерация параграфов и пунктов АП-33 идентична нумерации FAR-33.

Для удобства пользователей отличие требований АП-33 от требований FAR-33 (исключение, дополнение, введение новых требований и т.п.) в отдельных параграфах обозначается выделением номера и названия параграфа курсивом. При этом дополнительные пункты и подпункты, включенные в текст АП-33, обозначены прописными буквами латинского алфавита: (А), (В), (С). Этот текст и дополнения, имеющиеся в отдельных пунктах и подпунктах и состоящие из нескольких слов, выделены курсивом.

Общие положения

(a) Данная часть, АП-33, предписывает стандартные требования к летной годности длявыдачи Сертификатов типа авиационных двигателей и Дополнений к этим Сертификатам.

Указанные требования распространяются на маршевые двигатели транспортных и легких дозвуковых однодвигательных и многодвигательных самолетов и вертолетов и очень легких воздушных судов (ОЛВС).

В Дополнении Д33.1 дано определение основных терминов, используемых в АП-33.

(b) Разработчик двигателя (далее в тексте Заявитель), который в соответствии с частью 21 Авиационных правил (АП-21) обращается за получением такого Сертификата или дополнения к нему, должен показать соответствие двигателя применимым требованиям АП-33 и требованиям к эмиссии.

Заявитель должен показать, что рассматриваемый двигатель удовлетворяет в ожидаемых условиях эксплуатации применимым требованиям данной части и требованиям к эмиссии.

Документация по поддержанию летной годности

Заявитель должен подготовить приемлемую для Компетентного органа документацию по поддержанию летной годности в соответствии с Приложением А к данной части. Документация может быть неполной при сертификации типа двигателя, если имеется программа, гарантирующая ее доработку до первой поставки воздушного судна с установленным двигателем или до оформления Сертификата летной годности воздушного судна с установленным двигателем в зависимости от того, какое из этих событий произойдет позже.

Документация по установке и эксплуатации двигателя

Заявитель должен подготовить и представить Компетентному органу до выдачи Сертификата типа и владельцу ко времени поставки двигателя одобренную документацию по установке и эксплуатации двигателя. Документация должна включать, по крайней мере, следующее:

(а) Руководство по установке:

(I) Расположение узлов крепления двигателя, способ его крепления к воздушному судну и максимально допустимую нагрузку на узлы крепления и связанную с ними конструкцию.

применительно к каждому режиму наддува, как принято) и

(II) установленной взлетной мощности (при работе без наддува или применительно к каждому режиму наддува, как принято).

Маркам топлив или спецификациям.

Маркам масла и смазки или спецификациям.

Температуре -(I) цилиндра,

(I) масла на входе в двигатель и

(Hi) газа на входе в колесо турбины турбонагнетателя.

(5) Давлению -

(I) топлива на входе и

(II) масла в главной магистрали;

(6) Крутящему моменту привода агрегатов и изгибающему моменту.

Ресурсу компонентов, основных деталей и, при необходимости, ресурсу и сроку службы двигателя в целом.

Частоте вращения колеса турбины турбонагнетателя.

(с) Для газотурбинных двигателей режимы и эксплуатационные ограничения устанавливаются применительно к следующему:

(I) Мощности, крутящему моменту или тяге, частоте вращения, температуре газа, продолжительности непрерывной работы и общей наработки для:(О установленной максимальной продолжительной мощности или тяги (с форсированием),

(II) установленной максимальной продолжительной мощности или тяги,

(II) установленной взлетной мощности или тяги (с форсированием),

(IV) установленной взлетной мощности или тяги и, если они предусмотрены, установленной чрезвычайной мощности или тяги одноразового применения, установленной максимальной чрезвычайной мощности или тяги многоразового применения, установленной промежуточной чрезвычайной мощности или тяги,

(V) установленной 30-минутной мощности при одном неработающем двигателе,

(VI) установленной 2,5-минутной мощности при одном неработающем двигателе,

(VII) установленной продолжительной мощности при одном неработающем двигателе и

(VII) эксплуатации в режиме вспомогательной силовой установки (ВСУ).

Маркам топлив или спецификациям.

Маркам масла и смазки или спецификациям.

(4) Спецификации на гидравлическую жидкость.

(5) Температуре -

(О масла в месте, установленном Заявителем,

(II) (зарезервирован),

(II) (зарезервирован),

(iv) топлива в месте, установленном Заявителем, и

(v) наружных поверхностей двигателя, если это установлено Заявителем;

(6) Давлению -

(i) топлива на входе,

(ii) масла в месте, установленном Заявителем,

(iii) (зарезервирован),

(iv) гидравлической жидкости.

Крутящему моменту привода агрегатов и изгибающему моменту.

Ресурсу компонентов, основных деталей и, при необходимости, ресурсу и сроку службы двигателя в целом.

Фильтрации топлива.

Фильтрации маcла.

Отбору воздуха и мощности.

(12) Числу полетных циклов, одобренному для каждого роторного диска, проставки и других основных деталей.

(13) Неоднородности потока воздуха на входе в двигатель.

(14) Максимальному превышению частоты вращения вала ротора при переменных процессах, числу случаев и продолжительности превышения частоты вращения.

Максимальному превышению температуры газа при переменных процессах, числу случаев и продолжительности превышения температуры.

(зарезервирован).

Проектирование и конструирование авиационных газотурбинных двигателей.

В данном разделе излагаются дополнительные требования к проектированию и конструированию газотурбинных двигателей воздушных судов.

Ресурс

В соответствии с процедурами, одобренными Компетентным органом, должны быть установлены эксплуатационные ограничения, которые определяют максимально допустимую наработку (пункт ДЗЗ.1.40) двигателя (при необходимости), каждой из основных деталей структурных частей ротора (таких, как диски, проставки, втулки и валы компрессора и турбины), корпусов под высоким давлением, узлов крепления, разрушение которых может создать опасность для воздушного судна согласно пункту ДЗ 3.1.43.

Ресурс устанавливается в соответствии с Дополнением Д33.2 к АП-33.

Материалы и технология изготовления

(A) Материалы

Пригодность и долговечность материалов, используемых для изготовления деталей двигателя, его систем и агрегатов, должны:

(а) устанавливаться на основе использования опыта или испытаний с учетом условий их работы в двигателе и

(b) соответствовать действующим стандартам, которые гарантируют прочностные и другие свойства материалов, принятые при проектировании.

Примечание Материалы, используемые для изготовления основных деталей двигателя, должны быть сертифицированы в порядке, одобренном Компетентным органом.

(B) Технология изготовления

(I) Конструкторская документация на двигатель должна предусматривать требования к технологии изготовления и ремонта, которые должны обеспечить в ожидаемых условиях эксплуатации сохраняемость в допустимых пределах установленного конструкторской документацией качества деталей и узлов двигателя.

Элементы роторов двигателя, при разрушении которых не обеспечена локализация обломков внутри корпусов, должны подвергаться неразрушающему контролю на всех этапах производства, а также контролю механических свойств материала, из которого они изготовлены.

Детали и агрегаты двигателя должны быть защищены от коррозии в эксплуатации и при хранении.

(4) Основные детали должны маркироваться так, чтобы можно было получить необходимые сведения об этих деталях. При изготовлении основных деталей и при выполнении особо ответственных технологических процессов должен предусматриваться повышенный объем их контроля.

Пожарная безопасность

(a) Проектирование и конструирование двигателей и используемых материалов должны сводить к минимуму вероятность возникновения и распространения пожара.

Дополнительно при проектировании и конструировании газотурбинных двигателей должна быть сведена к минимуму вероятность возникновения внутреннего пожара, который может привести к повреждению конструкции, перегреву или другим опасным последствиям,

(b) За исключением случаев, указанных в пунктах (с) и (е) данного параграфа, любые внешние магистрали, соединения и другие компоненты, в которых циркулируют или содержатся воспламеняющиеся жидкости, должны быть огнестойкими. Эти компоненты должны быть экранированы или расположены таким образом, чтобы исключить воспламенение жидкости в случае утечки.

Должны быть выполнены огнестойкими или защищены от воздействия высокой температуры следующие элементы, если они входят в типовую конструкцию двигателя:

(I) элементы органов управления выключением двигателя;

(II) электропровода системы управления органами выключения двигателя и других его систем, которые признаны необходимыми для обеспечения контроля двигателя во время и после пожара, в том числе системы, обеспечивающей пожарную сигнализацию;

(III) воздухопроводы, разрушение которых от воздействия пожара может привести к подаче воздуха в зону горения (для газотурбинных двигателей и поршневых двигателей с турбонагнетателями);

(IV) трубопроводы и распылительные устройства системы пожаротушения.

(c) Баки, содержащие воспламеняющиеся жидкости, и детали их крепления, которые являются частью двигателя и устанавливаются на нем, должны быть огненепроницаемыми или должны быть защищены огненепроницаемым экраном, чтобы повреждение огнем любой неогненепроницаемой детали не вызвало утечку или выброс воспламеняющейся жидкости. Для поршневых двигателей, имеющих встроенный маслоотстойник емкостью менее 28,5 л, не требуется, чтобы маслоотстойник был огненепроницаемым или защищен огненепроницаемым экраном.

(е) Нежелательное скопление воспламеняющихся жидкостей и паров должно предотвращаться дренированием и вентиляцией.

Применение в двигателях деталей из сплавов на основе титана и магния может быть допущено по усмотрению Компетентного органа.

Если в конструкции газотурбинного двигателя предусмотрен перепуск воздуха из компрессора и отвод воздуха аз полостей суфлирования масляной системы, то это должно осуществляться не в подкапотное пространство, а в атмосферу или в наружный контур двухконтурного двигателя.

В конструкции газотурбинного двигателя должны быть предусмотрены меры для предотвращения утечки масла через масляные уплотнения валов и его возгорания.

Прочность

(a) Двигатель должен быть спроектирован и сконструирован таким образом, чтобы свести к минимуму развитие опасных для двигателя состояний в период между ремонтами.

При проектировании корпусов роторов вентилятора, компрессора, турбины должна обеспечиваться локализация повреждений вследствие разрушения лопатки ротора, а также в результате вторичных явлений, возникающих при ее разрушении.

Должны быть определены размеры, уровни энергии и проходящие вне корпусов роторов вентилятора, компрессора, турбины траектории фрагментов, образовавшихся в результате разрушения лопатки ротора.

(A) Элементы роторов двигателя, при разрушении которых не обеспечена локализация обломков внутри корпусов двигателя (диски, валы, проставки, втулки и др.), должны обладать достаточной прочностью, чтобы противостоять максимальным механическим и тепловым нагрузкам, возможным в ожидаемых условиях эксплуатации.

(B) Заявителем должны быть определены возможные размеры образующихся нелокализованных фрагментов роторов при их разрушении, величина энергии при их вылете из конструкции двигателя, вероятное число нелокализованных фрагментов различных размеров и зоны их разлета в окружном и осевом направлениях.

(C) Конструкция двигателя должна быть такой, чтобы разрушение валов роторов или их расцепление, а также смещение роторов не приводило к отказам с опасными последствиями.

(D) Силовой корпус камеры сгорания должен иметь достаточную статическую и циклическую прочность и ограничивать развитие трещин при их возникновении.

(E) Агрегаты, имеющие ротор с высокой кинетической энергией, должны удовлетворять требованиям 23.1461 АП-23, 25.1461 АП-25, 27.1461 АП-27, 29.1461 АП-29.

(b) Любой компонент системы управления шагом лопастей воздушного винта, который является частью типовой конструкции двигателя, должен соответствовать требованиям 35.42 АП-35.

Анализ напряжений

Должен быть проведен анализ напряжений газотурбинного двигателя, показывающий, что расчетные запасы прочности каждого ротора, проставки, вала ротора и других основных деталей двигателя соответствуют действующим нормативным требованиям к прочности.

Вибрации

Двигатель должен быть спроектирован и сконструирован так, чтобы его работа во всем эксплуатационном диапазоне частоты вращения и мощности (тяги) не вызывала недопустимых вибрационных напряжений в любой детали и не сопровождалась передачей чрезмерных вибрационных нагрузок на конструкцию воздушного судна.

Помпажные и срывные характеристики

При эксплуатации двигателя в соответствии с Руководством по эксплуатации, требуемым 33.5(b), запуск, изменение мощности или тяги, форсирование мощности или тяги, предельные неоднородность воздушного потока на входе в двигатель или неравномерность поля температур воздуха на входе не должны вызывать помпаж или срыв, которые могли бы привести к срыву пламени, разрушению конструкции, превышению температуры или нарушению возможности восстановить мощность или тягу двигателя в любой точке эксплуатационных режимов.

Система отбора воздуха

(A) Отбор воздуха не должен оказывать неблагоприятного влияния на двигатель, за исключением снижения мощности или тяги, во всех условиях, вплоть до величины расхода отбираемого воздуха, установленной как ограничение согласно.

Если отбор воздуха, используемого для противообледенительной системы двигателя, может регулироваться, то следует предусмотреть устройства для присоединения средств сигнализации о функционировании противообледенительной системы двигателя.

(B) Должна быть обеспечена пригодность отбираемого из двигателя воздуха для непосредственного использования в системе кондиционировании для наддува и вентиляции кабин в отношении содержания примесей двигательного происхождения.

Топливная система, система управления, элементы управления

Топливная система

(a) Двигатель должен нормально работать при подаче в него топлива с расходом и давлением, установленными Заявителем, в условиях эксплуатации, требуемых данной частью.

Все регулировочные средства топливного регулятора, которые не следует настраивать в течение времени, когда он установлен на двигателе, должны быть надежно закреплены и опломбированы или сделаны недоступными другими способами. Все другие средства настройки топливного регулятора должны быть доступными и иметь обозначение с указанием назначения регулировочных элементов, если это назначение не очевидно.

(b) Должен быть установлен топливный сетчатый фильтр или фильтр иного типа между входом топлива в двигатель и входом либо в дозирующее топливное устройство, либо в объемный насос, приводимый двигателем, в зависимости от того, что находится ближе к входу топлива в двигатель.

В отношении фильтров сетчатого или иного типа, требуемых данным пунктом (Ь), дополнительно должны быть приняты следующие меры:

(1) Они должны быть доступными для слива и очистки и иметь сетку или другой элемент, который можно легко заменить. Должны быть предусмотрены конструктивные меры по исключению попадании в топливную систему грязи и других посторонних частиц при снятии фильтров.

(2) Они должны иметь отстойники и сливное устройство, за исключением тех случаев, когда слив не требуется, если фильтры легко снимаются с целью слива.

Они должны устанавливаться таким образом, чтобы их вес не воспринимался соединительными трубками или подводящими и отводящими элементами этих фильтров, если для всех условий нагружения не обеспечены соответствующие запасы прочности этих трубок и соединений.

Они должны быть такого типа и иметь тонкость фильтрации топлива, которая необходима для предохранения топливной системы от попадания посторонних частиц в топливо.

Заявитель должен показать:

(i) что посторонние частицы, проходящие через установленную систему фильтрации, не ухудшают работу топливной системы двигателя,

(ii) что топливная система способна продолжительно работать во всем диапазоне расходов и давлений на топливе, первоначально насыщенном водой при температуре 27 °С и имеющем дополнительно 0,2 мл.свободной воды на литр и охлажденном до наиболее критических условий для образования льда, возможных в эксплуатации Однако это требование может быть удовлетворено демонстрацией эффективности утвержденной антиобледенительной присадки к топливу или демонстрацией применения встроенного в топливную систему подогревателя топлива, который в наиболее критических условиях повышает температуру топлива выше 0 С перед сеткой или на входе в двигатель.

(5) Заявитель должен доказать, что средства фильтрации обеспечивают расход, гарантирующий (в соответствии с эксплуатационными ограничениями двигателя) продолжение работы двигателя в пределах установленных ограничений на топливе, загрязненном до максимальной степени по размерам и количеству частиц, которые, вероятно, могут встретиться в эксплуатации. Работа в этих условиях должна быть продемонстрирована в течение периода времени, приемлемого для Компетентного органа, начиная с момента появления первого сигнала о надвигающемся засорении фильтра, полученного от:

(I) либо используемого приборного оборудования двигателя,

(II) либо от дополнительных средств, встроенных в топливную систему двигателя. (6) Перепускной канал любого фильтра сетчатого или иного типа должен быть спроектирован и сконструирован таким образом, чтобы свести к минимуму вынос скопившейся грязи в проточную часть перепускного канала путем соответствующего его расположения .

(C) Заявитель должен показать, что для каждой системы впрыска жидкости (иной, чем топливо) и средств управления ею, если они представляют собой часть двигателя, расход впрыскиваемой жидкости регулируется соответствующим образом .

(B) Система управления

Система должна обеспечивать нормальное управление двигателем во всех ожидаемых условиях эксплуатации.

(C) Элементы управления

Элементы управления, относящиеся к двигателю, должны отвечать следующим требованиям:

- иметь достаточную прочность и жесткость и выдерживать механические и тепловые нагрузки, возможные в ожидаемых условиях эксплуатации,

- не перемещаться самопроизвольно под действием вибраций и других внешних нагрузок. Если для элементов управления, размещенных на двигателе и включенных в его конструкцию, используются гибкие элементы, то их пригодность должна быть одобрена.

2.2.11 Рекомендательный циркуляр РЦ - АП 33.14

Ресурсы и сроки службы газотурбинных двигателей и их агрегатов и комплектующих изделий

Целью данного рекомендательного циркуляра (РЦ) является изложение приемлемых методов доказательства соответствия требованиям параграфа §33.14 "Ресурс" и Дополнения D33.2 "Установление и увеличение ресурса авиационных двигателей и их основных деталей" Авиационных правил АП 33 издание 2004 г. применительно к газотурбинным двигателям, их агрегатам и комплектующим изделиям.

При изложении методов доказательства затрагиваются также требования параграфов §33.7 "Режимы работы двигателя и эксплуатационные ограничения", §33.75 "Анализ безопасности".

В соответствии с §33.7 для газотурбинных двигателей эксплуатационные ограничения могут устанавливаться применительно к ресурсу основных деталей и, при необходимости, ресурсу и сроку службы двигателя в целом, ресурсу и сроку службы его компонентов в зависимости от результатов анализа безопасности, выполненного в соответствии с требованиями §33.75.

Материалы, изложенные в данном РЦ, адресованы специалистам предприятий, разрабатывающих, изготавливающих и ремонтирующих авиационные газотурбинные двигатели (ГТД), представителям независимой инспекции Авиационного регистра Межгосударственного авиационного комитета (АР МАК) на вышеперечисленных предприятиях.

Определения

В настоящем РЦ используются определения, приведенные в Дополнении D33.1 "Определение основных терминов, используемых в АП 33" Авиационных правил АП 33 издание 2004 г., и следующие дополнительные определения:

Запас по циклам - нормированная величина дополнительной наработки в циклах при ресурсных испытаниях двигателя (основной детали) или нормированный запас по циклической долговечности детали при расчётно-экспериментальном подтверждении ресурса.

Испытательный цикл (ИЦ) - изменение по времени частот вращения роторов, температуры газа, положений регулирующих органов, загрузки приводных агрегатов и условий на входе в двигатель при стендовых испытаниях, обеспечивающих максимально возможное воспроизведение повреждаемости в ТПЦ.

Межремонтный ресурс двигателя - наработка между последовательными капитальными ремонтами двигателя.

Межремонтный срок службы (эксплуатации и хранения) двигателя - календарная продолжительность эксплуатации, хранения и транспортирования двигателя от момента его ремонта, при достижении которой он должен быть снят с ВС и направлен в очередной ремонт.

Назначенный ресурс двигателя (основной детали) - суммарная наработка, при достижении которой применение двигателя (основной детали) по назначению должно быть прекращено независимо от технического состояния.

Назначенный срок службы (эксплуатации и хранения) двигателя - суммарная календарная продолжительность эксплуатации, хранения и транспортирования при достижении которой эксплуатация двигателя должна быть прекращена независимо от его технического состояния.

Обобщенный полетный цикл работы двигателя (ОПЦ) - цикл, полученный из типовых полетных циклов двигателя с учётом их повторяемости.

Ресурс двигателя до первого капитального ремонта - наработка двигателя от начала эксплуатации до его первого капитального ремонта.

Срок службы (эксплуатации и хранения) двигателя до 1-го капитального

ремонта - суммарная календарная продолжительность эксплуатации, хранения и транспортирования двигателя от момента его изготовления, при достижении которой он должен быть снят с воздушного судна (ВС) и направлен в 1-й капитальный ремонт независимо от степени выработки им установленных ресурсов в часах или циклах.

Эквивалентно-циклические испытания - стендовые ресурсные испытания двигателя (основных деталей, агрегатов и комплектующих изделий), испытательный цикл которых формируется из условия воспроизведения в основных деталях двигателя повреждаемости (по длительной прочности, малоцикловой и многоцикловой усталости и др.), эквивалентной их повреждаемости в полетном цикле.

Установление и увеличение назначенных ресурсов основных деталей двигателя

Основные детали двигателя подразделяются на:

* основные детали, ресурс которым устанавливается в циклах - это детали, основным повреждением для которых является малоцикловая усталость (МЦУ);

* основные детали, ресурс которым в циклах не устанавливается - это основные детали, ресурс которых ограничивается повреждением отличными от повреждений МЦУ и устанавливается в часах и определяется накоплением ограничивающего вида повреждения (длительная прочность, многоцикловая усталость и др.).

К основным деталям, ресурс которых устанавливается в циклах, как правило, относятся: детали роторов вентилятора, компрессоров и турбин, валы, корпуса, работающие под давлением, элементы подвески двигателя и др.

К основным деталям, ресурс которых в циклах не устанавливается, как правило, относятся: не удерживаемые корпусами в случае разрушения лопатки роторов, валы винтов, Для однодвигательных ВС к основным деталям, кроме вышеперечисленных, относятся все прочие детали, отказы которых приводят к неустранимому в полете выключению двигателя, потере тяги ниже критического уровня или недопустимому изменению Конкретный перечень основных деталей определяется Разработчиком двигателя на основании анализа последствий отказов (§33.75 АП 33) с учетом возможного числа двигателей на ВС, опыта эксплуатации и согласовывается с Компетентным органом. Перечень основных деталей может корректироваться по результатам эксплуатации и ресурсных стендовых испытаний.

Подтверждение ресурса основных деталей, ресурс которых устанавливается в циклах, может быть осуществлено двумя следующими методами.

На основе концепции безопасной долговечности до появления трещины МЦУ, выявляемой методами диагностики (неразрушающим контролем). В этом случае отказом рекомендуется считать появление трещины глубиной 0,4 мм и более и длиной 0,8 мм и более. В случае неглубоких трещин большей длины вопрос о допустимости этих трещин согласовывается с Компетентным органом.

На основе концепции безопасного развития трещины - с учетом возможной потери функциональной способности, т.е. развития трещины до критической величины, при которой начинается ее ускоренный рост, создающий опасность быстрого разрушения детали или приводящий к появлению недопустимого дисбаланса, недопустимому снижению несущей способности (с учетом возможной раскрутки ротора) или к другим При использовании для изготовления основных деталей, ресурс которым устанавливается в циклах, гранульных сплавов, методов литья или сварки, а в согласованных с Компетентным органом случаях и для деталей из титановых сплавов, обязательным является применение как метода, основанного на концепции безопасной долговечности, так и метода, основанного на концепции безопасного развития трещины. При этом ресурс устанавливается по минимальной оценке из двух, полученных разными методами (с учетом необходимых запасов).

Установление и увеличение ресурсов двигателя

Общие положения

Установление и увеличение ресурсов двигателя производится на основании ресурсных стендовых и летных испытаний двигателя в целом, ресурсных испытаний или расчетных и экспериментальных работ по установлению ресурса основных деталей двигателя.

При использовании одного и того же двигателя на ВС различного назначения, отличающихся условиями эксплуатации или количеством двигателей, установление ресурсов двигателя производится отдельно для каждого типа ВС.

Установление ресурса двигателей для ВС с менее нагруженным ОПЦ может проводиться по результатам выполнения работ по установлению ресурса для ВС с более нагруженным (для основных деталей) ОПЦ путем пересчета, исходя из соотношения повреждаемостей основных деталей в ОПЦ этих ВС.

При изменении в процессе эксплуатации для парка двигателей или его части режимов работы (изменение целевого назначения или параметров), влияющих на выработку ресурса должны быть уточнены ТПЦ и ОПЦ двигателя, произведены пересчеты величин ресурсов применительно к изменившимся условиям эксплуатации. В случае необходимости должны быть проведены дополнительные ресурсные испытания. Методики пересчета ресурса согласуются с Компетентным органом. Ресурсным испытаниям подвергаются двигатели типовой конструкции. Порядок разработки программ ресурсных испытаний двигателя в целом приведен в Приложении. Стендовые ресурсные испытания двигателя проводятся с запасом по циклам KN=1,2 до величины ресурса 2500 часов, а при ресурсах выше 2500 часов - с превышением по числу циклов за 500 часов.

Испытания двигателя в целом могут проводиться на двигателях, тработавших в эксплуатации ранее установленный ресурс или его часть, с полным зачетом фактической наработки в часах и полетных циклах.

При испытаниях двигателя в целом рекомендуется использовать испытательные циклы с коэффициентами соответствия для наиболее нагруженных деталей в пределах о = 0,75ч1,25 (при сопоставимых условиях по температуре и давлению на входе в двигатель). Этот диапазон может быть изменен, если показано, что в пределах применяемых нагрузок сохраняется достоверность оценки результатов испытаний. Обоснование допустимости отклонений должно быть согласовано с Компетентным органом.

Коэффициенты соответствия при проведении испытаний по подтверждению ресурсов двигателя в целом определяются по наиболее нагруженной детали (по расчету или по фактической долговечности).

Ресурсные испытания двигателя завершаются снятием характеристик, разборкой двигателя и дефектацией деталей с оформлением отчета о техническом состоянии двигателя, его основных деталей, агрегатов и комплектующих изделий.

Испытания по установлению и увеличению всех видов ресурсов двигателя считаются успешными, если при их выполнении и по результатам дефектации не было выявлено недопустимых повреждений основных деталей, устанавливаемых принятыми в серийной технологии методами контроля. Кроме того, не должно быть также отказов и дефектов других деталей по конструктивно-производственным недостаткам, которые в эксплуатационных условиях могут привести к катастрофическим или аварийным последствиям, а также съему двигателя до выработки устанавливаемого ресурса.

Для двигателей, являющихся модификациями существующих серийных двигателей, объем ресурсных стендовых может быть уменьшен по согласованию с Компетентным органом.

Установление ресурса двигателя в целом до первого капитального ремонта

Ресурс до первого капитального ремонта двигателя устанавливается на основании выполнения следующих требований:

* испытания одного двигателя по эксплуатационной программе за устанавливаемый ресурс с требуемым запасом по циклам для двигателя в целом;

* испытания двух двигателей по программе ЭЦИ за устанавливаемый ресурс с требуемым запасом по циклам для двигателя в целом;

* удовлетворительные результаты работ, требующихся для установления назначенных ресурсов основных деталей двигателя в соответствии с требованиями раздела 1.

* соответствие уровней безотказности двигателя требованиям, согласованным с Компетентным органом.

Установление назначенного ресурса двигателя в целом

Назначенный ресурс двигателя определяется минимальным значением установленного назначенного ресурса его основных деталей, не подлежащих плановой замене в эксплуатации или при капитальных ремонтах.

Назначенный ресурс двигателя устанавливается на основании выполнения

* испытания одного двигателя по программе ЭЦИ на устанавливаемый ресурс с запасом по циклам для двигателя в целом;

* удовлетворительные результаты работ, требующихся для установления назначенных ресурсов основных деталей двигателя в соответствии с требованиями раздела 1.

Для проведения испытаний по подтверждению назначенного ресурса может

использоваться двигатель, испытанный за ресурс до первого капитального ремонта двигателя в соответствии с требованиями раздела 2.2.

При проведении капитальных ремонтов в процессе испытаний двигателя по установлению назначенного ресурса допускается ремонт и замена деталей, узлов, модулей и агрегатов двигателя в соответствии с ремонтной документацией. При этом плановая замена основных деталей не допускается кроме отдельных случаев, согласованных с Компетентным

Установление межремонтного ресурса двигателя в целом

Межремонтный ресурс двигателя (модуля) должен быть, как правило, не менее ресурса до первого капитального ремонта.

Межремонтный ресурс двигателя устанавливается на основании выполнения

* испытания не менее двух ремонтных двигателей по программе ЭЦИ на устанавливаемый ресурс с запасом по циклам для двигателя в целом;

* удовлетворительные результаты работ, требующихся для установления назначенного ресурса двигателя в соответствии с требованиями раздела 2.3.

Для испытаний на межремонтный ресурс выделяются двигатели, выработавшие в эксплуатации ресурс до первого капитального ремонта и отремонтированные по ремонтной технологии. Один отремонтированный двигатель должен быть испытан на заводе-изготовителе. По одному отремонтированному двигателю должно быть испытано на каждом ремонтном заводе, производящем ремонт.

В случае ремонта двигателей только на заводе-изготовителе проводятся испытания двух двигателей на заводе-изготовителе.

По согласованию с Компетентным органом допускается использовать для испытаний двигатели, не полностью выработавшие в эксплуатации ресурс до первого капитального ремонта, при условии доработки в стендовых условиях ресурса до первого капитального ремонта.

Увеличение ресурса двигателя до первого капитального ремонта

Увеличенный ресурс до первого капитального ремонта двигателя устанавливается на

основании выполнения следующих требований:

* испытания одного двигателя по программе ЭЦИ на устанавливаемый ресурс с запасом по циклам для двигателя в целом;

* удовлетворительные результаты работ, требующихся для установления назначенных ресурсов основных деталей двигателя в соответствии с требованиями раздела 1;

* удовлетворительные результаты анализа эксплуатации парка двигателей, а также разборки и дефектации двигателей при ремонтах в пределах ранее действовавших ресурсов, подтверждающие соответствие уровней безотказности двигателя уровням, согласованным с Компетентным органом, и отсутствие повреждений основных деталей и узлов двигателя, связанных с отработкой ресурсов и влияющих на безопасность полетов. Если к моменту увеличения ресурса наработка парка двигателей недостаточна для подтверждения уровней безотказности, согласованных с Компетентным органом, или в двигатель увеличенного ресурса внесены значительные конструктивные изменения, то проводятся испытания по программе ЭЦИ 2-го экземпляра двигателя на увеличенный ресурс до первого капитального ремонта.

В качестве двигателей для испытаний могут быть использованы двигатели, отработавшие в эксплуатации ранее установленный ресурс до первого капитального ремонта или его часть. В последнем случае должна быть выполнена доработка в стендовых условиях наработки на тяжелых режимах (взлетный и др.) и числа циклов, соответствующих действующему ресурсу до первого капитального ремонта. По согласованию с Компетентным органом может быть использован неотремонтированный двигатель, прошедший испытания по подтверждению ранее установленного ресурса до первого капитального ремонта.

Увеличение межремонтного ресурса двигателя

Увеличенный межремонтный ресурс двигателя устанавливается на основании выполнения следующих требований:

* испытания одного двигателя по программе ЭЦИ на устанавливаемый ресурс с запасом по циклам для двигателя в целом;

* удовлетворительные результаты работ, требующихся для установления назначенных ресурсов основных деталей двигателя в соответствии с требованиями раздела 1;

* удовлетворительные результаты анализа эксплуатации парка двигателей, а также разборки и дефектации двигателей при ремонтах в пределах ранее действовавших ресурсов, подтверждающие соответствие уровней безотказности двигателя уровням, согласованным с Компетентным органом, и отсутствие повреждений основных деталей и узлов двигателя, связанных с отработкой ресурсов и влияющих на безопасность полетов.

Для испытаний выделяется двигатель, выработавший в эксплуатации ранее установленный ресурс до первого капитального ремонта и отремонтированный по действующей ремонтной технологии или двигатели, выработавшие ранее установленный межремонтный ресурс.

По согласованию с Компетентным органом допускается использовать для проведения испытаний двигатель, не полностью выработавший ранее установленный ресурс при условии его доработки в стендовых условиях. В последнем случае должна быть выполнена доработка в стендовых условиях наработки на тяжелых режимах (взлетный и др.) и числа циклов, соответствующих ранее установленному ресурсу.

Увеличение назначенного ресурса двигателя

Назначенный ресурс двигателя должен превышать устанавливаемый увеличенные ресурсы до первого капитального ремонта двигателя не менее, чем на величину ранее установленного межремонтного ресурса.

Увеличенный назначенный ресурс двигателя устанавливается на основании выполнения следующих требований:

* удовлетворительные результаты работ, требующихся для установления назначенных ресурсов основных деталей двигателя в соответствии с требованиями раздела 1;

* удовлетворительные результаты анализа результатов эксплуатации парка двигателей, а также разборки и дефектации двигателей при ремонтах в пределах ранее действовавших ресурсов, подтверждающих отсутствие повреждений основных деталей и узлов двигателя, связанных с отработкой ресурсов и влияющих на безопасность полетов;

* Положительные результаты оценки технического состояния одного- двух двигателей, имеющих максимальную наработку в эксплуатации.

2.2 Основные технические данные сертифицируемого двигателя

Условное обозначение 436М.

Тип двигателя турбореактивный, двухконтурный, трехвальный, с редукторным приводом вентилятора.

Значения тяг и удельных расходов топлива на основных режимах работы.

Взлетный режим.

Н=0м, М=0, вх =1,0, МСА:

тяга, кгс, не менее 12430

удельный расход топлива, кг/кгсч, не более 0,261

Н=0м, М=0,2, вх =1,0, МСА:

тяга, кгс, не менее 9260

Максимальный взлетный режим.

Н=0м, М=0, вх =1,0, МСА:

- тяга, кгс, не менее 14300

Н=0м, М=0,2, вх =1,0, МСА:

- тяга, кгс, не менее 10860

Максимальный продолжительный режим.

Н=12100 м, М=0,8, вх =1,0, МСА:

- тяга, кгс, не менее 2850

Максимальный крейсерский режим.

Н=12100 м, М=0,78, вх =1,0, МСА:

тяга, кгс, не менее 2250

- удельный расход топлива, кг/кгсч, не более 0,530

Режим полетного малого газа (ПМГ).

Н=0 м, М=0,36, вх =1,0, МСА:

тяга, кгс, не более 400

Режим земного малого газа (ЗМГ).

Н=0 м; М=0, вх =1,0, МСА:

тяга, кгс, не более 600

Режим реверсирования тяги.

Н=0 м, М=0, вх =0,98, МСА:

- тяга, кгс, не менее 2500

Время непрерывной работы двигателя на основных режимах в эксплуатации, мин:

на максимальном взлетном, не более 3;

на взлетном, не более 5;

на режиме земного малого газа, не более 40;

на остальных режимах не ограничено

в пределах

ресурса.

Ресурс двигателя

На этапе развитой эксплуатации двигателя 436М устанавливаются:

ресурс основных деталей «холодной» части двигателя ……...? 20 000 ПЦ

ресурс основных деталей «горячей» части двигателя …...…...? 10 000 ПЦ

- календарный срок службы двигателя до первого ремонта (межремонтный) на этапе ГСИ 12 лет с последующим доведением до 15…18 лет.

Ресурс до первого капитального ремонта и межремонтный 5 000 ПЦ.

Конструкцией двигателя предусмотрена возможность перехода к его эксплуатации по состоянию.

Время суммарной наработки двигателя на режимах в % за ресурс:

взлетном, не более 1,7;

максимальном продолжительном, не более 35.

Время суммарной наработки на режимах может быть уточнено по согласованию с Разработчиком самолета.

Примечание: ожидаемая продолжительность полетного цикла 1,5 ч

Приемистость двигателя.

Время, требуемое на земле на изменение режима работы двигателя от режима земного малого газа (ЗМГ) до режима 95% взлетной тяги10с

Время, требуемое в полете на изменение режима работы двигателя от режима полетного малого газа (ПМГ) до режима 95% взлетной тяги5с

Время, требуемое на изменение режима работы двигателя от режима взлетной тяги до режима максимальной реверсивной тяги 5с

Применяемые марки топлив:

Основные:

ТС-1 (ГОСТ 10227-86);

ТС-1 (ГСТУ 320.00149943.011-99).

Дублирующие:

РТ (ГОСТ 10227-86);

РТ (ГСТУ 320.00149943.007-97);

Резервное (ситуационное) - Т-2 (ГОСТ 10227-86).

Зарубежные аналоги указанных топлив - в соответствии с "Перечнем зарубежных горюче-смазочных материалов рекомендованных к применению на авиатехнике отечественного производства", 6-е изд., ЦИАМ, 1998 г.

Смеси указанных топлив в любом соотношении.

Топлива, содержащие ароматические углеводороды - до 25 % по массе.

Применяемые марки масел:

ИПМ-10 (ТУ 38.1011299-90);

ВНИИ НП-50-1-4ф (ГОСТ 13076-86);

ВНИИ НП-50-1-4у (ТУ-38.401-58-12-91)

Зарубежные аналоги указанных масел - в соответствии с «Перечнем зарубежных горючесмазочных материалов, рекомендованных к применению на авиатехнике отечественного производства» 6-е изд., ЦИАМ, 1998 г.

Габаритные размеры двигателя:

- длина от фланца крепления воздухозаборника до среза

реактивного сопла внутреннего контура, мм 3542

- диаметр вентилятора, мм 2180

Масса двигателя и силовой установки:

- сухая масса двигателя по ГОСТ 17106-71, кг 2400

- масса двигателя в состоянии поставки устанавливается Разработчиками самолета и двигателя по результатам согласования комплектации двигателя.

Примечание: сухая масса двигателя может быть уточнена по результатам детальной проработки узлов двигателя.

2.2.1 Общие сведения о конструкции двигателя

Турбореактивный двухконтурный двигатель 436М (рисунок 2.3.1,) предназначен для маршевой силовой установки (МСУ) многоцелевого транспортного самолета.

С целью достижения максимальной интеграции самолета и двигателя в настоящем проекте рассмотрена конструкция двигателя в составе МСУ. Это позволяет уменьшить энергетические потери, связанные с размещением силовой установки на самолете, оптимизировать массу и уменьшить трудоемкость ее технического обслуживания. Поставка двигателя на самолетостроительный завод может осуществляться как в комплекте с мотогондолой, так и без неё в зависимости от требований Заказчика.

Маршевая силовая установка имеет модульную конструкцию и состоит из следующих модулей:

двигатель 436М;

воздухозаборник;

капот наружного контура;

реверсивное устройство с соплом наружного контура;

капот передний газогенератора;

капот силовой газогенераторного контура;

модуль узла подвески;

самолетные системы установленные на МСУ.

Модули МСУ и входящего в неё двигателя 436М проектируются взаимозаменяемыми и не требующими подгонки при замене в эксплуатации.

Турбореактивный двухконтурный двигатель со сверхвысокой степенью двухконтурности 436М выполнен по трехвальной схеме и состоит из широкохордного бесполочного вентилятора, приводимого через редуктор от трехступенчатой турбины низкого давления, и двухкаскадного газогенератора. Двигатель оборудован двухпозиционным регулируемым соплом и решетчатым устройством реверса тяги наружного контура.

Двигатель 436М имеет модульную конструкцию и включает следующие модули:

колесо рабочее вентилятора;

редуктор;

валопровод с опорой;

корпус вентилятора;

компрессор среднего давления с передней опорой двигателя;

главный модуль;

камера сгорания с сопловым аппаратом турбины высокого давления;

ротор турбины высокого давления;

корпус опор турбин;

ротор турбины среднего давления;

турбина вентилятора;

задняя опора.

Исходя из условий размещения двигателя относительно самолета, для обеспечения требований технологичности обслуживания все приводные агрегаты размещены на коробке приводов в нижней части газогенератора, под его капотом.

Двигатель 436М оборудован системами:

системой автоматического управления и контроля (САУК) - выполнена цифровой электронной с полной ответственностью типа (FADEC); является двухканальной с пневмомеханическим контуром управления механизацией компрессора;

системой запуска;

системой смазки и суфлирования;

бортовой системой контроля и диагностики - ее функции выполняет САУК;

системой топливопитания;

системой электрооборудования двигателя;

системой противообледенения.

2.3 Установление и увеличение ресурса основных деталей в ходе испытаний двигателя 436М

Назначенный ресурс основных деталей двигателя 436М подтверждается ресурсными испытаниями в составе двигателя и/или ресурсными испытаниями основных деталей на специальных установках с учетом коэффициентов соответствия , учитывающего различие в условиях повреждаемости данной детали по МЦУ и длительной прочности в ИЦ и ОПЦ, и нормированных запасов по циклам. Методики и математические модели подсчета повреждаемости сформированы Разработчиком ЗМКБ “Ивченко - Прогресс ”и согласованны с Компетентными органами.