Конструкция и летная эксплуатация вертолетного двигателя ТВ2–117 АГ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

1. Общие сведения о двигателе ТВ2-117АГ

2. Отказ одного двигателя

2.1 Признаки отказа одного двигателя

2.2 Внезапный отказ одного двигателя

2.3 Действия экипажа при отказе одного двигателя

2.4 Полет с одним неработающим двигателем

2.5 Техника выполнения посадки с коротким пробегом с одним неработающим двигателем

2.6 Выключение одного двигателя в полете в учебных целях

2.7 Запуск двигателя в полете в учебных целях

2.8 Запуск двигателя прекратить

2.9 Аварийное выключение двигателя

3. Возможные неисправности двигателя ТВ2-117АГ

3.1 Возможные неисправности компрессора при эксплуатации и их предупреждение

3.2 Дефекты нарушающие работу камеры сгорания

3.3 Неисправности турбин и их предупреждение

3.4 Условия работы и возможные неисправности выхлопного устройства

3.5 Возможные неисправности системы смазки при эксплуатации и их предупреждение

3.6 Заправка маслосистемы

3.7 Возможные неисправности топливной системы

3.8 Возможные неисправности системы регулирования и управления и их предупреждение

3.9 Неисправности гидравлической системы

3.10 Техническое обслуживание гидросистемы двигателя ТВ2-117АГ

3.11 Возможные неисправности системы запуска

4. Технология работы членов экипажа при отказах силовой установки вертолета МИ-8Т

4.1 Отказ одного двигателя на скорости с запасом высоты

4.2 Отказ одного двигателя на малой высоте

4.3 Отказ двух двигателей в полете

4.4 Появление в полете постороннего шума хлопков рывков тряски вертолета

4.5 Загорание светосигнального табло «стружка в левом двигателе» стружка в «правом двигателе»

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Цель дипломной работы:

В данной дипломной работе мне предстоит разобрать силовую установку, ознакомиться с ее особенностями. Описать отказ (выключение) одного двигателя в полете, особенности летной и технической эксплуатации, технологию работы членов экипажа в особых случаях полета.

Назначение, краткая характеристика вертолета МИ-8Т

Вертолет Ми-8 предназначен для перевозки пассажиров, багажа, грузов и почты в труднодоступной местности, а также для проведения специальных авиационных работ в различных отраслях народного хозяйства. По весовой категории вертолет Ми-8 относится к вертолетам 1 класса. Вертолет спроектирован по одновинтовой схеме с пятилопастным несущим и трехлопастным рулевым винтами. На вертолете установлены два турбовинтовых двигателя ТВ 2-117АГ с взлетной мощностью 1100 кВт (1500 л.с.) каждый, что обеспечивает возможность посадки вертолета при отказе одного из двигателей.

Вертолет эксплуатируется в двух основных вариантах: пассажирском Ми-8П и транспортном Ми-8Т

Силовая установка является источником энергии для привода несущего и рулевого винтов, а также агрегатов систем вертолета и двигателей. Она состоит из двух газотурбинных двигателей ТВ 2-117АГ, систем и устройств, обеспечивающих их работу.

Двигатели установлены на потолочной панели центральной части фюзеляжа впереди главного редуктора симметрично относительно продольной оси вертолета. Каждый из двигателей имеет мощность 1100 кВт и работает независимо один от другого.

Для обеспечения высокой надежности работы и противопожарной безопасности, поддержания оптимального температурного режима двигателей и защиты их от влияния атмосферных явлений на вертолете установлены следующие системы и устройства: топливная и масляная системы, система воздушного охлаждения, пылезащитное устройство, система пожаротушения, капоты двигателей и главного редуктора. Пассажирский вариант вертолета предназначен для межобластных и местных перевозок пассажиров, багажа, почты и малогабаритных грузов. Он рассчитан на перевозку 28 пассажиров. Транспортный вариант предусматривает перевозку грузов массой до 4000 кг или 24 служебных пассажиров. По желанию заказчика пассажирский салон вертолета может быть оборудован в салон с повышенным комфортом на 11 или 7 пассажиров.

Вертолет Ми-8П может быть переоборудован в транспортный, санитарный варианты, а также варианты с увеличенной дальностью (перегоночный) и с внешней подвеской грузов.

Транспортный вариант так же, как и пассажирский, при необходимости переоборудуется в санитарный, перегоночный варианты и вариант с внешней подвеской грузов. Вертолет в санитарном варианте может перевозить 12 лежачих больных и сопровождающего медработника. Вертолет с внешней подвеской грузов перевозит крупногабаритные грузы массой до 3000 кг вне фюзеляжа.

Перегоночный вариант вертолета необходим для выполнения полетов с увеличенной дальностью (от 620 до 1035 км). В этом случае в грузовую кабину вертолета за счет коммерческой нагрузки устанавливают один или два дополнительных топливных бака. Существующие варианты вертолета снабжены электролебедкой, позволяющей с помощью бортовой стрелы поднимать (опускать) на борт вертолета грузы массой до 150 кг, а также при наличии полиспаста затягивать в грузовую кабину грузы массой до 2600 кг.

Экипаж вертолета состоит из двух пилотов и бортмеханика.

1. Общие сведения о двигателе ТВ 2-117АГ

Турбовальный двигатель ТВ 2-117АГ устанавливается на вертолете Ми-8.Силовая установка вертолета состоит из двух двигателей ТВ 2-117АГ и главного редуктора ВР-8А.

Правый и левый двигатели взаимозаменяемы при условии разворота выхлопного патрубка. На вертолете двигатели подсоединены к одному главному редуктору, который передает суммарную мощность двигателей несущему и хвостовому винтам.

Особенностью конструкции ТВ 2-117АГ является наличие в нем свободной турбины (турбины винта), мощность которой, передаваемая редуктору, составляет эффективную мощность двигателя. Свободная турбина кинематически не связана с турбокомпрессорной частью двигателя. Эта особенность обеспечивает ряд конструктивных и эксплуатационных преимуществ двигателя: позволяет получать требуемую частоту вращения вала несущего винта вертолета независимо от частоты вращения ротора турбокомпрессора двигателя; облегчает раскрутку турбокомпрессора при запуске двигателя, позволяет получать оптимальный расход топлива при различных условиях эксплуатации двигателя; исключает необходимость использования фрикционной муфты (муфты включения) в силовой установке вертолета. Силовая установка вертолета имеет систему автоматического поддержания частоты вращения несущего винта с синхронизацией

мощности обоих двигателей, двигатели ТВ 2-117А с 1984 г. выпускаются с графитовым уплотнением узла II опоры ротора турбокомпрессора вместо контактно-кольцевого. Двигатели с указанным изменением имеют условное обозначение ТВ 2-11АГ и по своим техническим параметрам и эксплуатации не отличаются от двигателей ТВ 2-117А.



Основные характеристики двигателя ТВ 2-117А (АГ):

· Тип двигателя - турбовинтовой, со свободной турбиной

· Направление вращения - левое

· Частота вращения свободной турбины - 12000 об/мин (100 %)

· Мощность на выходном валу (взлетный режим) - 1500 л.с.

· Сухая масса - не более 334 кг + 2%

· Длина с агрегатами и выхлопным патрубком - не более 2843 мм

· Ширина - не более 550 мм

· Высота - не более 748 мм

2. Отказ одного двигателя

2.1 Признаки отказа одного двигателя

Под отказом двигателя понимаются случаи самопроизвольной полной или частичной потери мощности, а также случаи нарушения работоспособности силовой установки, требующие либо аварийного, либо нормального (с режима малый газ) выключения двигателя, либо уменьшения режима работы двигателя.

Полная потеря мощности одного двигателя в полете сопровождается:

§ резким изменением характера шума от работы двигателей;

§ изменением углового положения вертолета (пикированием, а также разворотом и кренением вправо) с уменьшением высоты полета, вызванным уменьшением частоты вращения несущего винта;

§ уменьшением частоты вращения турбокомпрессора, температуры газа, давления топлива и масла на входе в двигатель.

При отказе (выключении) одного двигателя автоматика выводит работающий двигатель на повышенный режим работы вплоть до взлетного в зависимости от величины шага несущего винта, выдерживаемой пилотом, и соответствующей ей частоты вращения несущего винта. Автопилот в этом случае стабилизирует или демпфирует изменения углового положения вертолета. Такая работа автоматики значительно уменьшает вызванное отказом двигателя падение частоты вращения несущего винта и разбалансировку вертолета, облегчает пилотирование, однако не исключает принятия пилотом энергичных мер по установлению наивыгоднейших режимов полета вертолета с отказавшим двигателем.

При частичном отказе одного из двигателей, когда происходит постепенное падение мощности, система автоматического поддержания частоты вращения несущего винта обеспечивает в начале отказа сохранение частоты вращения в заданном диапазоне. Поэтому такой вид отказа двигателя по "поведению" вертолета, как правило, не может быть обнаружен.

Пилот о таком виде отказа может судить по отклонениям от нормы параметров работы одного из двигателей (уменьшение частоты вращения ротора турбокомпрессора или понижение температуры газа перед турбиной и др.).

2.2 Внезапный отказ одного двигателя

В этом случае уменьшением общего шага на 1-3°С не допустить падения оборотов Nнв ниже 89% (допускается кратковременное падение Nнв до 80% в момент отказа). Далее:

§ определить по показаниям приборов, какой из двигателей отказал. И выключить его. Закрыв соответствующий стоп-кран;

§ перевести РРУ работающего двигателя в крайнее верхнее положение;

§ закрыть пожарный кран остановленного двигателя;

§ выключить его генератор;

§ рычагом шаг-газ установить работающему двигателю взлетный режим (Nнв = 92 - 93%) или режим, обеспечивающий продолжение полета.

Примечание. В случае невозможности выполнения посадки взлетный режим работы двигателя можно использовать без ограничения по времени.

2.3 Действия экипажа при отказе одного двигателя

При внезапном отказе в полете одного из двигателей на скорости и с запасом высоты (с резервом времени до перехода на посадку) командиру вертолета необходимо:

§ при Vпр. более 120 км/ч взятием ручки циклического шага на себя перейти на торможение вертолета с интенсивностью, обеспечивающей выход на полет Vпр=120-130 км/ч без потери высоты или с набором высоты;

§ отклонением левой педали вперед парировать стремление вертолета к развороту вправо;

§ при Vпр. менее 120 км/ч незначительным отклонением ручки "ШАГ-ГАЗ" вниз не допускать падение частоты вращения несущего винта менее 89%, а отклонением левой педали вперед и ручки управления на себя и влево парировать стремление вертолета к правому развороту и уменьшению угла тангажа;

§ определить по показаниям приборов, какой из двигателей отказал, и выключить его, закрыв соответствующий кран останова;

§ перевести рычаг раздельного управления работающего двигателя в крайнее верхнее положение;

§ закрыть перекрывной кран топлива остановленного двигателя или

§ дать команду бортмеханику закрыть перекрывной кран топлива левого, (правого) двигателя;

§ установить изменением величины общего шага несущего винта взлетный режим работающему двигателю при частоте вращения несущего винта 92-93 %;

§ после стабилизации режима полета изменением общего шага установить режим, соответствующий Vпр.=120-130 км/ч, уменьшив по возможности режим работы двигателя;

§ произвести вынужденную посадку на ближайшем аэродроме (вертодроме) или на площадке, подобранной с воздуха и пригодной для посадки с коротким пробегом.

Предупреждения:

1. Запуск в полете отказавшего двигателя запрещается, кроме случаев самовыключения двигателя (двигателей) при полете вертолета в условиях обледенения, сильного снегопада и дождя, в этих случаях (если самовыключение двигателя в полете сопровождалось легким хлопком в районе силовой установки без повышения температуры газа перед турбиной выше допустимой и без постороннего металлического звука) разрешается произвести запуск двигателя в полете, для этого необходимо определить по показаниям приборов, какой из двигателей выключился, закрыть соответствующий кран останова, а рычаг раздельного управления выключенного двигателя перевести на нижний упор и произвести запуск двигателя.

2. При невозможности безопасного продолжения полета на номинальном режиме работы одного двигателя разрешается использовать взлетный режим работы двигателя до выполнения посадки.

3. Время непрерывной работы двигателя на взлетном режиме не более 6 мин, допускается наработка до 60 мин, после чего двигатель и главный редуктор подлежат снятию.

4. При невозможности безопасного продолжения полета с одним работающим двигателем при температуре окружающего воздуха +5°с и выше разрешается отключить регулятор температуры газов урп-27 работающего двигателя АЗСом огранич. Темпер. Двигат., расположенным на левой панели АЗС в кабине экипажа. Допустимое время одноразовой непрерывной работы двигателя при отключении урт-27 - не более 30 мин. Максимально допустимая температура газов не должна превышать 925°с.

При внезапном отказе одного двигателя в полете на малой высоте и невозможности выполнения полета без снижения (без резерва времени до перехода на посадку) командиру вертолета необходимо:

§ незначительным отклонением ручки "ШАГ-ГАЗ" вниз не допускать

§ падения частоты вращения несущего винта менее 89%. Отклонением левой педали и ручки циклического шага парировать, при необходимости, стремление вертолета к правому развороту и уменьшению угла тангажа;

§ изменением общего шага и отклонением ручки управления и педалей установить наивыгоднейший режим полета, обеспечивающий достижение подобранной площадки для безопасной посадки с одним работающим двигателем.

Внимание. При отказе двигателя у земли на малой высоте и малой скорости происходит значительное увеличение вертикальной скорости, для парирования которой пилот может преждевременно увеличить. Шаг до недопустимой величины, поэтому необходимо учитывать, что темп увеличения шага и его максимальная величина зависят от высоты полета и скорости приближения к земле.

2.4 Полет с одним неработающим двигателем

Полеты с одним неработающим двигателем выполняются в диапазоне скоростей, разрешенном для горизонтального полета, набора высоты и моторного снижения согласно РЛЭ п. 2.5.3.

Зависимость полетной массы вертолета, с которой возможен горизонтальный полет без снижения при отказе (выключении) одного из двигателей и работе второго на взлетном режиме от температуры окружающего воздуха и барометрической высоты полета при наивыгоднейшей скорости полета 120 км/ч приведена в РЛЭ, рис. 6.6.1.

Примечания:

§ При наличии у вертолета дефицита тяги, определенного согласно п. 3.1.3.7 и записанного в бортжурнале, необходимо массу, определенную по графику РЛЭ, рис. 6.6.1 уменьшить на величину дефицита.

§ При температуре воздуха равной и выше стандартной, массу, определенную по графику РЛЭ, рис. 6.6.1 необходимо уменьшить на 350 кг.

§ При включении пос двигателя и воздухозаборника полетную массу следует уменьшить на 700 кг..

§ При установленном (выключенном) ПЗУ двигателя полетную массу следует уменьшить на 300 кг.

§ Полет с одним работающим двигателем разрешается производить без последующих дополнительных ограничений по эксплуатации при режиме работы двигателя выше номинального в течение не более б мин.

При невозможности выполнения горизонтального полета на наивыгоднейшей скорости 120 км/ч следует производить прямолинейный полет со снижением или полет с разворотом и со снижением на скорости, обеспечивающей достижение площадки, подобранной для посадки. Особое внимание при разворотах необходимо обращать на координированность действий (выдерживание положения шарика по авиагоризонту в центре) поскольку полет со скольжением приводит к значительному увеличена вертикальной скорости снижения.

2.5 Техника выполнения посадки с коротким пробегом с одним неработающим двигателем

вертолет двигатель экипаж компрессор

Посадку с одним неработающим двигателем, отказавшим при за пасе высоты и скорости полета над препятствиями, необходимо производить, по возможности, против ветра в следующем порядке:

§ снижение на выбранную площадку следует производить на скорости 100-120 км/ч, развороты выполнять с углом крена не более 15° .

§ снижение, начиная с высоты.100 М, выполнять на Упр=80 км/

§ при ветре у земли не более 5 м/с и на Упр=80-120 км/ч при

§ ветре более 5 м/с с вертикальной скоростью снижения 2-4 м/с;

§ на предпосадочной прямой на высоте 50 м выключить ПОС работающего двигателя;

§ уменьшение поступательной и вертикальной скоростей начинать с высоты 40…50 м с таким расчетом, чтобы на высоте 10...15 м мощность двигателя была взлетной, а поступательная скорость относительно земли 15-20 км/ч. Увеличение общего шага производить плавно, не допуская падения частоты вращения НВ ниже 92 %.По мере приближения к земле увеличивать шаг более энергично с таким расчетом, чтобы на высоте 0,5-1м он был близок к максимальному. Вертолет при этом приземляется с небольшими вертикальной и поступательной скоростями;

§ на высоте 5-10 м от земли до колес шасси ручку циклического шага отдать от себя, с тем, чтобы придать вертолету необходимый посадочный угол и избежать касания земли хвостовой опорой;

§ после приземления вертолета, при поднятой вверх ручке общего шага, для торможения вертолета на пробеге необходимо слегка взять на себя от нейтрального положения ручку циклического шага, использовать тормоза колес. Длина послепосадочного пробега вертолета составляет 0-30 м в штиль с посадочной массой около 12 000 кг. Посадочная дистанция с высоты 15 м составляет при этом 115-85 м.

§ после остановки вертолета установить ручку циклического шага в нейтральное положение, вывести коррекцию влево с одновременным плавным сбросом общего шага.

Предупреждение. В аварийной ситуации в случае отказа одного из двигателей при работе другого на режиме выше номинального допускается как исключение при приземлении провал оборотов несущего винта до 70% в течение 15 с. Вопрос о дальнейшей эксплуатации такого двигателя и главного редуктора может быть решен только после осмотра и получения заключения представителей завода изготовителя.

Посадку при одном неработающем двигателе, отказавшем на малой высоте полета над препятствиями, следует выполнять по возможности в соответствии с рекомендациями, изложенными в РЛЭ 6.6.4.1. При этом необходимо учитывать следующее. Отказ двигателя в режиме снижения при наклоне траектории около 10° (Vпр.=60-80 км/ч и Vу = 2-4 м/с, в штиль) при заходе на посадку по-вертолетному с использованием влияния "воздушной подушки" или с пробегом - практически не приводит к уходу вертолета с посадочной траектории. В этом случае обеспечивается возможность посадки вертолета против ветра в намеченную точку ограничений по размерам площадки практически без пробега.

При отказе одного двигателя в горизонтальном полете и при взлете на высотах менее 20-30 м в случае невозможности продолжения полета без снижения посадка выполняется прямо перед собой или с отворотом в сторону с гашением поступательной и вертикальной скоростей соразмерно со скоростью приближения к земле. При этом, в случае отказа двигателя на скоростях менее 60 км/ч на высотах более 15-20 м целесообразнее сразу же после парирования разбалансировочных моментов и незначительного сбора шага отдачей ручки от себя увеличить скорость до 60-80 км/ч, т.е. перейти на более выгодную скорость, обеспечивающую лучшие аэродинамические условия посадки с "подрывом".

При отказе одного двигателя на взлете на высотах более 30-50 м в условиях, обеспечивающих однодвигательный полет вертолета с положительной скороподъемностью или незначительной скоростью снижения, возможен полет по кругу с посадкой на площадку взлета. Пилотирование вертолета при этом необходимо производить в соответствии с рекомендациями РЛЭ п. 6.6.2.

При отказе двигателя на взлете в условиях фактической видимости ниже минимума для посадки (взлетная масса вертолета менее определенной из номограммы РЛЭ, рис. 6.6.1, на 1,3 т):

§ на высоте менее 20 м взлет прекратить и произвести посадку на летную полосу с гашением поступательной и вертикальной скоростей соразмерно со скоростью приближения к земле;

§ на высоте 20 м и более выполнить продолженный взлет. Для выполнения продолженного взлета после отказа двигателя и устранения разбалансировки вертолет перевести в разгон скорости до 120 км/ч при взлетном режиме работы двигателя. Набрать безопасную высоту и выполнить полет на запасной аэродром (вертодром), минимум которого не хуже минимума КВС для посадки на нем.

При отказе одного двигателя на висении происходит резкое снижение вертолета с разворотом вправо, причем пилот первоначально замечает снижение. Если отказ двигателя происходит на высотах менее 5 м, то действия пилота сводятся к парированию разбалансировочных моментов педалями и ручкой циклического шага и к увеличению общего шага. Увеличение общего шага необходимо производить с исходного практически сразу и соразмерно скорости приближения к земле.

Если отказ двигателя происходит на высотах более 5 м, то после парирования разбалансировочных моментов необходимо незначительно уменьшить общий шаг для замедления темпа падения частоты вращения несущего винта и отклонением ручки циклического шага придать вертолету незначительное поступательное движение вперед для создания более выгодных аэродинамических условий посадки с "подрывом". Приземлять вертолет на основные колеса шасси необходимо строго вертикально, удерживая его от боковых перемещений ручкой циклического шага.

При выполнении вынужденной посадки на лес необходимо, по возможности, выбрать для посадки наиболее ровный участок леса с расстоянием между стволами деревьев не более 10-15 м, избегая отдельно стоящих больших деревьев. Снижение выполняется в соответствии с рекомендациями РЛЭ. Уменьшение поступательной и вертикальной скоростей необходимо начинать с высоты 40-50 м от уровня верхушек деревьев отклонением ручки управления на себя и плавным увеличением общего шага с таким расчетом, чтобы к моменту касания колесами шасси верхушек деревьев мощность двигателя была взлетной, а поступательна, скорость не более 10-15 км/ч.

При этом перед касанием деревьев, для избежания лобового удара, следует придать вертолету положение на кабрирование и выключить работающий двигатель краном останова.

Произвести более энергичное увеличение общего шага в момент касания фюзеляжем верхушек деревьев, что даст возможность не допустить значительных вертикальных скоростей снижения к моменту начала касания деревьев несущим винтом.

При посадке на лес высотой менее 4-5 м за поверхность приземлен принимать землю.

2.6 Выключение одного двигателя в полете в учебных целях

При выключении двигателя в полете в учебных целях необходимо рычаг раздельного управления выключаемого двигателя перевести вниз до упора (двигатель на режиме малого газа должен проработать не менее 1 мин); ручку управления остановом двигателя перевести в положение "закрыто"; выключатель Пожарн. Кран установить в положение "выкл." При выполнении полета следить за параметрами работающего двигателя, которые должны соответствовать рекомендациям РЛЭ 7.5.

2.7 Запуск двигателя в полете в учебных целях

Запуск двигателя в полете производить аналогично автономному запуску на земле.

Внимание. 1. Запуск двигателя производить на частоте вращения авторотации турбокомпрессора не более 20%.

2. Надежность запуска обеспечивается до высоты 3000 м.

2.8 Запуск двигателя прекратить

§ температура газа на частоте вращения турбокомпрессора ниже 40% повышается более 500°С, а на частоте вращения свыше 40% - более 600°С;

§ произошло зависание оборотов двигателя в течение 3 с. в процессе выхода на режим малого газа;

§ нет воспламенения топлива;

§ появилась течь топлива, масла или появились другие признаки ненормальной работы двигателей, редуктора или агрегатов;

§ отсутствует увеличение давления масла по манометру;

§ произошло превышение температуры газа и давление масла в двигателе или редукторе выше допустимых значений;

§ напряжение борт сети устойчиво падает ниже 16 В;

§ загорелось или мигает светосигнальное табло стружка лев. Двиг., стружка прав. Двиг.

Для прекращения запуска ручку управления остановом двигателя перевести в положение Закрыто. Кнопкой прекращения запуска пользоваться в случаях, когда необходимо ускорить отработку цикла автоматики запуска, например при зависании оборотов турбокомпрессора без увеличения температуры газа, при неподжиге топлива, замеченной неисправности стартер генератора. Кнопкой пользоваться после открытия стоп-крана.

Предупреждения: 1. Повторные запуски разрешается производить после выявления и устранения причин ненормального запуска. 2. После неудавшегося запуска необходимо перед следующим запуском произвести холодную прокрутку.

2.9 Аварийное выключение двигателя

Аварийное выключение двигателя производить в следующих случаях:

§ при уменьшении давления масла в двигателе до значений менее 3 кгс/смІ до 2 кгс/смІ и одновременном увеличении температуры масла от установившегося значения на 10 - 20 °С;

§ при уменьшении давления масла ниже 2 кгс/смІ или повышении температуры масла в двигателе выше 125 °С;

§ при повышении температуры газа перед турбиной компрессора выше нормы;

§ при резком падении частоты вращения турбокомпрессора;

§ при сильном выбивании пламени из выхлопного патрубка;

§ при опасной в пожарном отношении течи топлива или масла;

§ при возникновении пожара в отсеке двигателя.

На земле, кроме указанных выше случаев, аварийное выключение двигателя производится при резком падении давления масла в главном редукторе ниже 2 кгс/смІ. двигатель может быть выключен стоп-краном с любого режима без перевода его на малый газ и охлаждения.

Внимание. При отказе в работе стоп-крана выключить двигатель, закрыв перекрывной (пожарный) кран топлива вертолета.

3. Возможные неисправности двигателя ТВ 2-117АГ

3.1 Возможные неисправности компрессора при эксплуатации и их предупреждение

Рис. 1 Компрессор двигателя ТВ 2- 117 АГ

В процессе эксплуатации двигателей отмечаются следующие характерные неисправности узлов и деталей компрессора.

1. Разрушение лопаток ротора, что происходит по следующим основным причинам.

Попадание посторонних предметов в двигатель при техническом обслуживании или при стоянке вертолета. Наибольшую опасность представляет попадание в компрессор металлических предметов. Поэтому после окончания какого-либо вида технического обслуживания, а также при наличии вероятности попадания посторонних предметов перед запуском необходимо тщательно осмотреть входную часть двигателя и специальной рукояткой вручную прокрутить турбокомпрессор. Попадание в двигатель легких посторонних предметов на взлете ив полете (например, небольшой птицы) менее опасно, так как в этих случаях вероятность разрушения рабочих лопаток несколько ниже.

Примерзание лопаток ротора к корпусу при стоянке, вертолета в условиях пониженных температур окружающего воздуха. Вследствие малой величины монтажных зазоров между торцами рабочих лопаток и корпусом попадание в эти зазоры даже небольшого количества влаги может приводить к примерзанию рабочих лопаток. Влага при стоянке вертолета попадает в проточную часть двигателя при неплотно закрытой заглушке воздухозаборника, возможна конденсация влаги при охлаждении двигателя после его выключения. Запуск или даже холодная прокрутка (стартером) двигателя с примерзшими лопатками ротора приводит к их поломке или опасной деформации.

Для предупреждения поломки лопаток в этих условиях следует перед запуском двигателя (или перед холодной прокруткой) провернуть ротор турбокомпрессора вручную. При обнаружении примерзания лопаток (ротор не проворачивается) необходимо продуть проточную часть двигателя теплым воздухом от аэродромного подогревателя.

Рис. 2 Ротор компрессора ТВ 2- 117АГ.

Неэффективность (отказ или неправильное пользование) системы обогрева входной части компрессора. Обледенение деталей входной части компрессора и двигателя обычно сопровождается скалыванием с них кусочков льда и попаданием их на лопатки компрессора. Вследствие большей частоты вращения рабочих лопаток первой ступени компрессора попадание на них даже небольших частичек льда создает забоины на лопатках и может вызвать в последующем их разрушение. Неэффективность системы обогрева наблюдается обычно при работе двигателя в условиях обледенения на низких режимах из-за недостаточной температуры воздуха, отбираемого для обогрева.

Особенно значительное уменьшение температуры воздуха на входе в противообледенительную систему возможно при планировании вертолета. Поэтому при планировании с работающими двигателями в условиях возможного обледенения нельзя допускать снижение ПТК меньше 85%. Соответственно для предупреждения разрушения лопаток компрессора частицами льда необходимо в условиях обледенения избегать пониженных режимов работы двигателя и при ручном управлении системой обогрева включать ее заблаговременно, до наступления обледенения.

Помпаж компрессора, в процессе которого возникает повышенная вибрация лопаток и всей конструкции компрессора; лопатки испытывают переменные нагрузки и при наличии забоин, рисок, царапин могут разрушаться. Конструктивные и профилактические меры борьбы с помпажом изложены выше.

Превышение допустимого времени беспрерывной работы двигателя на форсированных режимах или работа на режиме выше допустимого для данных полетных условий. В этих случаях после уменьшения частоты вращения турбокомпрессора появляется остаточная деформация рабочих лопаток. При неоднократной нагрузке, близкой к разрушающей, в особенности при наличии повреждений и износе лопаток может происходить их разрушение(или обрыв). Поэтому двигателю ТВ 2-117А установлены предельно допустимые режимы работы и допустимое время работы на форсированных режимах. Признаками разрушения обрыва лопаток ротора компрессора в полете являются: резкий хлопок и удар в двигателе, появление повышенной вибрации (тряски), падение оборотов турбокомпрессора и повышение t3 до величин, выше допустимых для данного режима. Если частичное разрушение лопатки вызывает помпаж, то появляются его признаки, изложенные выше. Если кусок разрушившейся лопатки попадает в зазор между торцами остальных лопаток и корпусом, происходит заклинивание или затормаживание ротора. В результате уменьшения частоты вращения ротора топливная автоматика увеличивает подачу топлива в камеру сгорания, что приводит к срыву пламени и самовыключению двигателя.

При обнаружении в полете разрушения лопаток компрессора двигатель следует немедленно выключить.

Профилактическими мероприятиями, направленными на предотвращение разрушения лопаток компрессора, являются: строгое соблюдение правил технической эксплуатации компрессора техническим и летным составом, тщательный визуальный и инструментальный контроль состояния лопаток, проверка времени выбега ротора турбокомпрессора экипажем при останове двигателя, строгое соблюдение рекомендаций по эксплуатации двигателей в условиях запыленного воздуха и условиях возможного обледенения входной части.

2. Разрушение подшипников опор, что происходит по следующим эксплуатационным причинам.

Выборка радиальных зазоров подшипников качения при запуске двигателя в условиях низких температур без предварительного обогрева. Обычно диаметр беговой дорожки внутреннего кольца подшипника при напрессовке на шейку вала увеличивается на 55-70% от величины номинального натяга, отчего соответственно выбирается зазор в подшипнике и при низких температурах наружного воздуха может быть выбран полностью. В процессе работы двигателя зазоры в подшипнике увеличиваются вследствие нагрева подшипника и вала.

Масляное голодание (недостаточность смазки), при котором шарики (ролики) подшипника нагреваются значительно быстрее колец, так как имеют меньшую массу, а кроме того, от колец тепло частично отводится через посадочные поверхности. При нагреве шарики расширяются и заклинивают между кольцами, что приводит к их оплавлению.

Признаками разрушения подшипников в, полете является: увеличение вибрации двигателя, резкое повышение температуры масла и температуры газа перед турбиной, появление характерного скрежета и падение ПТК. Разрушение подшипников также определяется по уменьшению выбега турбокомпрессора, по неравномерности усилий, необходимых для ручной прокрутки турбокомпрессора, и наличию металлической стружки на маслофильтре. При обнаружении разрушения подшипников в процессе подготовки двигателя к запуску запуск и дальнейшая эксплуатация его не разрешается, если разрушение подшипников обнаружено в полете, двигатель следует выключить.

Профилактическими мероприятиями, направленными на предотвращение разрушения подшипников, являются: предварительный подогрев двигателя перёд запуском от аэродромного подогревателя при температуре наружного воздуха ниже -25°С

3.2 Дефекты нарушающие работу камеры сгорания

1. Срыв пламени и прекращение горения топливовоздушной смеси, происходящее вследствие помпажа компрессора, резкого уменьшения расхода воздуха при попадании на вход в двигатель посторонних предметов, уменьшения давления топлива перед форсунками ниже допустимой величины, резкого падения частоты вращения турбокомпрессора, особенно на большой высоте.

Определяется дефект по самовыключению двигателя.

Рис. 3 Камера сгорания двигателя ТВ 2-117АГ

2. Прогар жаровой трубы и корпуса камеры сгорания, что может происходить по следующим основным причинам:

§ из-за неполного сгорания топлива (например, при помпаже) и отложения нагара, изолирующего отдельные участки жаровой трубы от охлаждающего воздуха, что приводит к местным перегревам и, как следствие, к появлению местных температурных напряжений, короблению, трещинам и прорыву газов с высокой температурой во вторичный воздух; аналогичное явление может быть вызвано применением сортов топлива, не рекомендуемых для данного типа двигателя;

§ при превышении установленного времени непрерывной работы на форсированных режимах, или при работе двигателя на температурном режиме выше допустимого;

§ из-за засорения или обгорания топливной форсунки, а также неудовлетворительного распыла топлива, вследствие чего факел пламени направлен непараллельно оси камеры сгорания и может достигать секций жаровой трубы.

3. Деформация жаровой трубы, корпуса, камеры сгорания и, как следствие, прогар или появление трещин, что может происходить по следующим причинам:

§ при запуске двигателя в условиях низких температур (ниже -25° С) без предварительного прогрева от аэродромного подогревателя;

§ из-за резких тепловых ударов, возникающих при выводе непрогретого двигателя на повышенный режим или при выключении двигателя без предварительного охлаждения на режиме малого газа из-за превышения установленного времени непрерывной работы на форсированных режимах или при работе двигателя на температурном режиме выше допустимого.

Нарушение работы камеры сгорания в полете приводит к уменьшению мощности двигателя и, для поддержания ее - к автоматическому увеличению подачи топлива в двигатель. При этом значительно увеличивается температура газа перед турбиной. Если нарушение работы камеры сгорания сопровождается прогаром жаровой трубы и корпуса, то возможны возникновение пожара и срабатывание противопожарной системы. При обнаружении этого явления двигатель следует немедленно выключить.

В процессе технического осмотра вероятность прогара корпуса определяется по наличию мест с явными цветами побежалости или трещин. Общее изменение окраски корпусов камеры сгорания, выполненных из титановых сплавов, в процессе эксплуатации не является признаком перегрева, а является свойством сплавов.

Профилактическими мероприятиями, направленными на предупреждение вышеизложенных дефектов, являются строгое выполнение основных правил технической и летной эксплуатации двигателя, применение установленных сортов топлива и тщательный контроль основных параметров, определяющих работоспособность двигателя.

3.3 Неисправности турбин и их предупреждение

Охлаждение турбин: Увеличение надежности и рока службы турбин достигается охлаждением их наиболее нагруженных в тепловом отношении деталей. Охлаждение деталей турбин осуществляется вторичным воздухом и воздухом, забираемым за VIII ступенью компрессора.

Вследствие большой зависимости механических и тепловых нагрузок, действующих на детали турбин, от эксплуатационных факторов и полетных условий в процессе эксплуатации двигателей возможно появление ряда неисправностей. Наиболее характерными из них являются следующие.

Рис. 4 Турбина двигателя ТВ 2-117АГ

1. Вытяжка рабочих лопаток турбины. Вследствие длительного воздействия на рабочие лопатки центробежных сил в условиях высокой температуры в них могут возникать пластические деформации, выражающиеся в постепенном удлинении лопаток. Это явление называется ползучестью материала. Вытяжка рабочих лопаток вызывает уменьшение радиального зазора между торцами лопаток и металлокерамическими вставками корпуса и может приводить к заеданию лопаток во вставках и поломку лопаток или вставок. Расчетами и экспериментальными исследованиями установлено, что при строгом выдерживании температурных режимов и режимов по частоте вращения в течение установленного. для данного двигателя заводом-изготовителем срока службы вытяжка турбинных лопаток находится в допустимых пределах. Основными причинами вытяжки рабочих лопаток в процессе эксплуатации двигателя являются:

§ повышение температуры газа перед турбиной выше допустимой в результате неисправностей в системе автоматического регулирования подачи топлива и в системе синхронизации режимов работы двухдвигательной вертолетной силовой установки, ранней подачи рабочего топлива в двигатель при запуске, помпажа компрессора и т. п.;

§ превышение допустимого времени непрерывной работы двигателя на форсированных режимах. Так как при работе двигателя на номинальном и взлетном режимах не только температура газа перед турбиной максимальна или близка к максимальной, но и механические нагрузки на

§ лопатки (особенно от действия центробежных сил) достигают наибольших значений; поэтому время работы на этих режимах ограничивается.

Необходимо также иметь в виду, что при работе двигателя на малом газе температура газа перед турбиной высокая, а эффективность системы охлаждения турбины, вследствие низкого давления воздуха, создаваемого компрессором, недостаточна. По этой причине время непрерывной работы двигателя на малом газе также ограничивается.



Рис. 5 Свободная турбина двигателя ТВ 2-117АГ

При чрезмерной вытяжке лопаток заедание их во вставках корпуса обнаруживается по увеличению усилий, необходимых для ручной прокрутки ротора турбины. Очень важным фактором, позволяющим экипажу своевременно обнаружить недопустимую вытяжку рабочих лопаток, является уменьшение времени выбега ротора после остановки двигателя. При значительной вытяжке лопаток и появлении на металлокерамических вставках дорожек, выработанных на металлокерамических вставках гребешками лабиринтов лопаток, происходит торможение вращения ротора и в ответ на это автоматически увеличивается подача топлива в двигатель для сохранения постоянными мощности и частоты вращения ротора. Это приводит к росту"..температуры газа существенно выше допустимой. Заедание лопаток в вставках корпуса может быть обнаружено также по появлению постороннего звука в роторе двигателя.

2. Обгорание сопловых и рабочих лопаток турбины. Это происходит из-за нарушения процесса сгорания топлива в камере сгорания, значительного увеличения температуры газа и при большой неравномерности температурного поля перед турбиной. Основными причинами создания неравномерного поля температур газа перед турбиной являются помпаж компрессора и неправильная работа камеры сгорания. Обгорание лопаток приводит к изменению сопротивления проточной части турбины потоку газа, уменьшению мощности и, как следствие, к еще большему росту температуры газа перед турбиной. Это еще больше усугубляет работу лопаток и может приводить к их разрушению.

Обгорание лопаток турбины обнаруживается по росту температуры газа перед турбиной, выбрасыванию из выхлопного устройства пучков искр, а при техническом осмотре - по характерным- следам оставляемых частицами металла на внутренней поверхности проточной части выходного устройства и внешнему виду лопаток последней ступени турбины, просматриваемых через выходное устройство.

3. Обрыв или разрушение рабочих лопаток турбины. Этот дефект является одним из самых опасных. Основные эксплуатационные причины обрыва или разрушения турбинных лопаток следующие.

Заброс температуры газа перед турбиной при запуске двигателя или вывод непрогретого двигателя на повышенный режим. При этом, как было изложено выше, профиль лопатки нагревается неравномерно и возникающие температурные напряжения могут вызывать образование микротрещин,, которые значительно снижают запас прочности материала лопатки.

Остановка двигателя без предварительного охлаждения на режиме малого газа, что представляет особую опасность при эксплуатации двигателя в условиях низких температур окружающей среды.

Попадание на рабочие лопатки посторонних предметов или элементов разрушившихся деталей проточной части двигателя (компрессора, камеры сгорания, соплового аппарата и строек опор ротора).

Повышенная вибрация двигателя или силовой установки, что приводит к усталостному разрушению лопаток. Вибрация двигателя может возникать вследствие частичного разрушения лопаток компрессора, помпажа компрессора, обгорания или частичного разрушения лопаток турбины. Усталостное разрушение лопатки может происходить у ножки или по перу. Положение опасного сечения зависит от величины напряжений, от предела усталостной прочности, на величину которых влияет неравномерность температуры по высоте лопатки, а также местоположения забоин и температурных трещин. Обычно опасное сечение находится на расстоянии 1/3 высоты лопатки. Иногда рабочие лопатки разрушаются по замковой части.

Усталостное разрушение лопатки происходит не сразу. Образовавшаяся трещина распространяется постепенно вглубь сечения лопатки, а когда сечение станет недостаточно прочным для восприятия центробежных усилий, лопатка обрывается. Время развития трещины составляет примерно от 5 до 25 ч работы двигателя.

Вытяжка рабочих лопаток, происходящая по причинам, изложенным в п. 1. Обрыв лопаток вследствие их вытяжки происходит с образованием шейки и тоже не сразу.

Вероятность обрыва и разрушения рабочих лопаток необходимо определять заблаговременно, а двигатель, предрасположенный к таким дефектам, должен сниматься с эксплуатации. Основными способами определения вероятности разрушения лопаток турбины при осмотре перед взлетом являются:

§ визуальный осмотр проточной части выходного устройства двигателями проточной части турбины в пределах видимости;

§ ручная прокрутка ротора турбокомпрессора и ротора свободной турбины (прокрутка ротора свободной турбины производится за лопатки последней ступени против хода вращения для отключения муфты свободного хода);

§ проверка времени выбега роторов двигателя при его остановке и прослушивание на предмет обнаружения посторонних шумов (при заедании ротора время выбега меньше допустимого и может прослушиваться посторонний шум).

Обрыв рабочей лопатки турбины в полете сопровождается резким хлопком в двигателе и появлением шлейфа сизого дыма из выходного устройства. Падение частоты вращения в начальный момент может не происходить. Дальнейшее развитие дефекта зависит от величины оторвавшейся части лопатки и последствий, которые этот обрыв вызывает. Обычно оторвавшаяся часть разрушенной лопатки, попадая в зазор между корпусом турбины и торцами следующих по потоку лопаток, вызывает изгиб этих лопаток и выпучивание корпуса турбины или разрушение металлокерамических вставок. Кусок разрушившейся лопатки движется в направлении выходного устройства и вызывает аналогичные деформации лопаток последующих ступеней.

Если двигатель продолжает работать, но на меньшей частоте вращения, то при этом увеличивается подача топлива и растет температура газа перед турбиной. При значительном падении частоты вращения и соответствующем переобогащении смеси в камере (из-за увеличения подачи топлива) происходит срыв пламени и двигатель самовключается.

Если оторвавшийся кусок лопатки вызывает заклинивание остальных, то двигатель сразу выключается.

При обрыве турбинной лопатки на высоких режимах работы двигателя сила удара лопатки о корпус настолько велика, что она пробивает его и может вызвать разрушение элементов силовой установки и элементов конструкции вертолета. В<этом случае не исключена возможность возникновения пожара в отсеках силовой установки, если повреждаются топливные и масляные коммуникации.

При обнаружении в полете признаков разрушения или обрыва турбинных лопаток двигатель необходимо выключить.

4. Разрушение подшипников опор роторов турбины. Причины и профилактические меры против разрушения подшипников описаны в гл. П.

Основными профилактическими мероприятиями, направленными на предупреждение дефектов турбинного узла двигателя, является:

§ ручная прокрутка и визуальный осмотр проточной части двигателя перед каждым запуском на предмет обнаружения посторонних предметов;

§ строгое соблюдение правил запуска, прогрева и охлаждения двигателя;

§ закрытие проточной части двигателя заглушками после останова для уменьшения вентиляции и более равномерного охлаждения проточной части двигателя;

§ строгое соблюдение рекомендаций для летной эксплуатации по выдерживанию температурных режимов и максимально, допустимой частоты вращения на различных этапах полета;

тщательный контроль параметров, характеризующих работу двигателя в полете, и своевременное обнаружение предпосылок к отказам.

3.4 Условия работы и возможные неисправности выхлопного устройства

В процессе работы двигателя на детали выхлопного устройства действуют:

§ радиальные и осевые силы, вызванные перепадом давлений; величина их в вертолетных ГТД незначительна;

§ крутящий момент, который передается на выходной патрубок от стоек, спрямляющих поток газа за турбиной;

§ изгибающий момент, который возникает от действия инерционных сил поворота газового потока;

§ вибрационные нагрузки, которые передаются с корпуса двигателя и возникают вследствие неравномерного истечения газов;

§ тепловые нагрузки, достигающие наибольшей величины в момент запуска и останова двигателя.

Надежность выхлопного устройства обеспечивается его охлаждением путем эжектирования атмосферного воздуха через отверстия, выполненные в конце обтекателя.

Рис. 6 Выхлопное устройство двигателя ТВ 2-117АГ

Характерными неисправностями деталей выхлопных устройств вертолетных ГТД являются следующие:

1. Трещины выхлопного патрубка. Обычно трещины появляются вблизи или в местах сварочных швов, у фланцев крепления или на самих фланцах. Причинами образования трещин может быть вибрационное горение в камере сгорания, частичное разрушение лопаток роторов и увеличение вибрации двигателя, а также увеличение вибрации вследствие нарушения соосности валов двигателя и вертолетного редуктора, нарушении соосности косвенно можно судить по потемнению масла в маслосистеме двигателя.

2. Коробление и деформация отдельных участков выхлопного патрубка, приводящие к возникновению трещин. Трещины возникают в основном из-за больших термических напряжений, достигающих максимальной величины при запуске и останове двигателя. Опасность возникновения трещин заключается в том, что развитие их может привести к выпадению участков материала. При этом газы, выходящие из двигателя с высокой температурой, могут попадать в отсек вертолетного редуктора, что приводит к возникновению пожара.

Своевременное выявление возникшего дефекта при техническом осмотре двигателя перед полетом может предотвратить серьезную аварию или отказ силовой установки в полете. Обнаруженные трещины засверливаются и при необходимости завариваются.

Разрушение выходного устройства в полете приводит к возникновению больших гидравлических сопротивлений потоку газов, выходящих из двигателя и, как следствие к увеличению температуры газа перед турбиной. При попадании газа в отсек главного редуктора происходит резкое увеличение температурного режима редуктора и возможно срабатывание сигнализации и первой (автоматической) очереди противопожарной системы. Двигатель в этом случае следует выключить.

Основными профилактическими мероприятиями, направленными на предотвращение разрушения выходных устройств двигателей являются:

строгое выполнение требований руководящих документов, регламентирующих работу двигателей по температурным режимам; уменьшение вентиляции проточной части двигателя после его выключения, особенно в условиях эксплуатации при низких температурах наружного воздуха, путем установки в воздухозаборник и выходной патрубок специальных заглушек.

3.5 Возможные неисправности системы смазки при эксплуатации и их предупреждение

Опыт эксплуатации двигателей показывает, что наиболее вероятны следующие неисправности системы смазки и суфлирования.



Рис. 7 Система смазки двигателя ТВ 2-117АГ

1. Падение давления масла на выходе из нагнетающего масляного насоса. При этом резко уменьшается количество масла, поступающего на смазку подшипников опор и зубчатых передач двигателя. Наиболее неблагоприятно падение давления масла сказывается на работе подшипников, которые при недостаточной смазке могут разрушаться.

Основными причинами падения давления масла являются:

§ засорение фильтра тонкой очистки масла механическими примесями, частицами нагара или другими продуктами коксования масла;

§ подсос воздуха через негерметичные соединения на линии масляный бак - нагнетающий масляный насос; в этом случае при неработающем, двигателе в месте негерметичности возможно появление подтекания масла;

§ недостаточное количество масла в масляном баке вследствие недостаточной заправки, утечек, большого расхода масла при работе двигателя, из-за недостаточной откачки масла (частичная закупорка маслорадиатора);

§ уменьшение вязкости масла вследствие его перегрева или изменения химического состава; при этом Количество масла, поступающего в двигатель, увеличивается, смазывающая способность масла ухудшается и обеспечивается нормальная смазка трущихся поверхностей.