Двигатель ТВ2-117А для вертолета

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. ДВИГАТЕЛЬ ТВ2-117А

Двигатель ТВ2-117А сконструирован в КБ Изотова в 1963 году специально для вертолета Ми-8. Применение 2-х двигателей повисело безопасность полета. электродвигатель турбина компрессор радиатор

Двигатель состоит из следующих основных узлов и систем:

- входного устройства;

- осевого компрессора;

- камеры сгорания;

- турбины компрессора;

- свободной турбины;

- выходного устройства;

- передач и приводов;

- системы смазки и суфлирования;

- топливной системы;

- системы автоматического управления и регулирования;

- гидравлической системы;

- системы запуска;

- противообледенительной системы;

- противопожарной системы.

Общий вид двигателя ТВ2-117A:

а - слева; б - справа; 1- агрегат КА- 40; 2- штуцер суфлирования; 3- агрегат НР- 4ОВА; 4- стартер- генератор ГС- 18ТО; 5- агрегат ИМ- 40; 6- пусковой воспламенитель; 7- коллектор термопар; 8- трубопровод суфлирования; 9- кронштейн датчика манометра топлива; 10- штуцер подвода топлива в агрегат НР- 40ВА; 11 -- гидромеханизм; 12 -- клапан перепуска воздуха; 13- блок электромагнитных клапанов с клапаном постоянного давления; 14,26- штуцеры суфлирования II опоры роторов двигателя; 15- противопожарный коллектор; 16- дренаж; 17- агрегат РО- 4ОИ; 18- узлы для подвески двигателя; 19- агрегат СО- 40; 20- фланец отбора воздуха; 21- масляный фильтр; 22- штуцер подвода масла из масляного бака; 23- фланец суфлирования III опоры роторов двигателя; 24- колодка термопар; 25- блок дренажных клапанов; 27- клапан перепуска воздуха, 28- пpoтивообледенительный клапан; 29- гидромеханизм; 30- штуцер выхода масла из двигателя; 31- кронштейн датчика манометра масла; 32- пробка слива масла.

Особенности конструкции двигателя:

1. Наличие свободной турбины НВ, что позволяет:

- иметь независимую от n_тк частоту вращения НВ;

- облегчает раскрутку ТК при запуске;

- исключает необходимость муфты включения.

2. Наличие автоматической системы регулирования, что позволяет управлять работой двигателя на любом этапе от запуска до выключения в различных эксплуатационных условиях.

Основные технические данные двигателя

Тип двигателя………газотурбинный, со свободной турбиной

Габариты двигателя в мм

длина с агрегатами и выхлопной трубой….............2835

ширина……………………………547

высота…………………………….745

Сухой вес двигателя в кг…….....330±2%

Направление вращения (если смотреть по полету):

компрессора……………………….левое

турбины компрессора…………левое

свободной турбины………………….левое

Компрессор:

тип………………………...осевой

количество ступеней……………………10

степень повышения статического давления на взлетном режиме (Н=0, V=0, ВСА-6)……… …………………не более 6,6

Камера сгорания………………кольцевая, с восемью головками для форсунок

Турбина компрессора…………..осевая, двухступенчатая

Свободная турбина…………………..осевая, двухступенчатая

Выхлопная система…………..…нерегулируемая, выхлоп через патрубок расположенный под углом 60 к оси двигателя

Допустимое время непрерывной работы двигателя в мин не более:

на взлетном режиме…………6 на номинальном режиме……...60

на крейсерском режиме…без ограничений

на малом газе…………………….20

1.1 ОСНОВНЫЕ УЗЛЫ И АГРЕГАТЫ ДВИГАТЕЛЯ

Компрессор двигателя сжимает поступающий из атмосферы воздух и подает его в камеру сгорания. Компрессор -- осевого типа, десятиступенчатый, однокаскадный с поворотными лопатками входного направляющего аппарата (ВНА) и направляющих аппаратов (НА) первых трех ступеней. Наличие поворотных лопаток улучшает условия запуска двигателя и обеспечивает высокий КПД и устойчивую работу компрессора в рабочем диапазоне оборотов. Компрессор состоит из корпуса, входного направляющего аппарата, направляющих аппаратов ступеней, ротора с рабочими лопатками, опор ротора компрессора и профилированного кока. На компрессоре установлены клапаны перепуска воздуха из полости за шестой ступенью.

Камера сгорания -- кольцевая с восемью горелками, крепится передней входной частью к спрямляющему аппарату компрессора, а задней частью к сопловому аппарату турбины компрессора. Камера сгорания состоит из следующих основных узлов: наружного и внутреннего корпусов диффузора, кольцевой жаровой трубы с восемью завихрителями, корпуса камеры сгорания, восьми рабочих форсунок и двух пусковых воспламенителей.

Турбина компрессора -- двухступенчатая, осевая,служит для вращения компрессора и агрегатов двигателя. Турбина состоит из ротора, корпуса, двух сопловых аппаратов и опор .Свободная турбина--двухступенчатая, осевая; крутящий момент от нее передается на главный редуктор. Турбина состоит из ротора, двух сопловых аппаратов и опор. Передача крутящего момента осуществляется главным приводом, состоящим из корпуса привода, вала-рессоры, коробки и шлицевой втулки привода регулятора оборотов.

Выхлопная труба двигателя состоит из выхлопного патрубка, кожуха и стяжной ленты. Выхлопной патрубок крепится к четвертой опоре двигателя (передняя опора свободной турбины). Коробка приводов агрегатов установлена в передней части двигателя. На коробке приводов устанавливаются следующие «агрегаты: стартер-генератор ГС-18ТО, топливный насос-регулятор НР-40ВР, командный агрегат КА-40, плунжерный насос ПН-40Р, датчик Д-2 счетчика оборотов турбокомпрессора, верхний маслоагрегат с фильтром. На двигателе применена воздушная система охлаждения горячих деталей и узлов двигателей, работающих в зоне высоких температур.

Масляная система двигателя выполнена по открытой замкнутой схеме с принудительной циркуляцией масла под давлением. В маслосистеме двигателя применяется синтетическое масло Б-ЗВ с хорошими смазывающими свойствами, высокой термохимической стабильностью и низкой температурой застывания, что обеспечивает запуск двигателя без подогрева масла при температуре окружающей среды до минус 40° С. Маслосистема включает в себя верхний и нижний масляные агрегаты двигателя, трубопроводы двигателя и магистральные трубопроводы, установленные на вертолете, воздушно-масляный радиатор, суфлерный бачок и маслобак.

Система суфлирования двигателя предназначена для обеспечения работы масляных уплотнений и воздушно-масляных лабиринтов с целью устранения выброса масла через уплотнения. Система состоит из суфлирующих каналов, трубопроводов и приводного центробежного суфлера.

Топливная система предназначена для обеспечения питания двигателя топливом и регулирования режимов работы двигателя путем изменения подачи топлива в камеру сгорания. В топливную систему двигателя входят следующие агрегаты: насос-регулятор НР-40ВР, регулятор оборотов РО-40ВР, синхронизатор мощности СО-40, исполнительный механизм ограничителя температуры газов ИМ-40, клапан постоянного давления системы запуска, блок дренажных клапанов, рабочие топливные форсунки, пусковые воспламенители и топливные магистрали.

Насос-регулятор НР-40ВР установлен на коробке приводов и обеспечивает подачу топлива к форсункам двигателя, поддержание заданного числа оборотов турбины компрессора, подачу топлива по заданному закону при запуске и разгоне двигателя от режима минимальных оборотов и промежуточных режимов до максимального режима, ограничения подачи топлива в зависимости от степени сжатия воздуха в компрессоре, ограничение максимального расхода топлива и максимальной температуры газов, распределение топлива по двум контурам рабочих форсунок, останов двигателя с помощью стоп-крана.

Регулятор оборотов РО-40ВР поддерживает заданные обороты свободной турбины, воздействуя на сервомеханизм дозирующей иглы НР-40ВР подачи топлива.

Синхронизатор мощности установлен на среднем корпусе компрессора и предназначен для поддержания одинаковых мощностей двигателей.

Исполнительный механизм ограничителя максимальной температуры газов ИМ-40 ограничивает рост температуры газов выше заданной величины путем воздействия на сервомеханизм насоса-регулятора НР-40ВР, который уменьшает подачу топлива в камеру сгорания двигателя, а также ограничивает уменьшение числа оборотов ротора компрессора ниже заданных.

Дренажная система двигателя обеспечивает слив топлива и масла из камеры сгорания, корпуса турбины и полостей четвертой опоры; слив топлива из магистралей рабочих форсунок после остановки двигателя; капельный слив из агрегатов топливной и гидравлической систем. Капельный дренаж из сальников приводов агрегатов НР-40ВР и РО-40ВР отводится по отдельной трубке в дренажный бачок, установленный на вертолете.

Системы регулирования и управления двигателем обеспечивают:

-- запуск двигателя на земле и в воздухе;

-- управление двигателем на установившихся режимах работы;

-- управление двигателем на переходных режимах (приемистость и сброс газа);

-- ограничение максимальных оборотов ротора компрессора, расхода топлива, температуры газов перед турбиной и максимальной степени сжатия за компрессором;

-- поддержание оборотов несущего винта в заданном пределе;

-- выравнивание мощностей обоих двигателей, работающих совместно, а также автоматическое увеличение мощности одного из двигателей при отказе другого.

Система запуска двигателя служит для автоматического запуска двигателя на земле и в полете. В систему запуска входят: электрическая система питания и запуска СПЗ-15, система зажигания и топливная аппаратура системы запуска.

Система СПЗ-15 предназначена для питания бортовой сети вертолета постоянным током и обеспечения автоматического запуска двигателей. К агрегатам системы СПЗ-15, участвующим в процессе запуска, относятся: стартер-генератор ГС-18ТО, пусковая панель ПСГ.-15, шесть аккумуляторных батарей 12САМ-28.

Система зажигания обеспечивает воспламенение топливо-воздушной смеси при запуске двигателя на земле и в полете. Система зажигания включает в себя: агрегат зажигания СКНА-22-2А, две полупроводниковые свечи зажигания СП-18УА, блок электромагнитных клапанов.

Топливная аппаратура системы запуска состоит из двух пусковых воспламенителей и топливного клапана постоянного давления.

Система ограничения температуры газов предназначена для автоматического ограничения повышения температуры газов перед турбиной компрессора

путем уменьшения подачи топлива к рабочим форсункам двигателя. В систему ограничения температуры входят: комплект термопар, усилитель ограничителя температуры УРТ-27, исполнительный механизм ИМ-40 с электромагнитом МКТ-4-2.

Гидравлическая система двигателя выполняет следующие функции:

-- осуществляет поворот лопаток направляющих аппаратов компрессора первой, второй, третьей ступеней и лопаток входного направляющего аппарата по заданной программе в зависимости от оборотов двигателя и температуры воздуха на входе в двигатель;

-- выдает при запуске на заданных оборотах двигателя электрические сигналы: на отключение пускового соленоида и включение регулятора тока

генератора, на отключение стартера, на снятие блокировки противообледенительной системы;

-- закрывает на заданных оборотах двигателя клапаны перепуска воздуха из компрессора;

-- выдает сигнальное давление на механизм ограничителя температуры газов по физическим оборотам турбины компрессора.

В гидравлическую систему входят: плунжерный насос ПН-40Р, командный агрегат КА-40, два гидромеханизма, клапаны перепуска воздуха и клапан противообледенения.

Противообледенительная система двигателя предназначена для защиты от обледенения входной части двигателя, что достигается обогревом подверженных обледенению мест входной части двигателя горячим воздухом, отбираемым из полости между кожухом и жаровой трубой камеры сгорания. Противообледенительная система двигателя включает в себя трубу отбора горячего воздуха, клапан с электромагнитом ЭМТ-244, две трубы подвода горячего воздуха от клапана к корпусу первой опоры. Сигнализация обледенения, агрегаты автоматического и ручного включения, автоматика подачи горячего воздуха в систему установлены на вертолете.

1.2 МАСЛОСИСТЕМА ДВИГАТЕЛЕЙ

Для каждого двигателя предусмотрена самостоятельная маслосистема, выполненная по схеме, которая приведена. Маслосистема состоит из маслобаков, суфлерных бачков, маслорадиаторов, трубопроводов и блока сливных кранов.

Маслонасос двигателя подает масло из бака в каналы внутренней маслосистемы двигателя для смазки коробки приводов, подшипников рабочей и свободной турбин, валов и других трущихся деталей. После смазки масло откачивающими насосами по трубопроводам подается в маслорадиаторы, где охлаждается, и затем по трубопроводам поступает в маслобак. Температура масла замеряется на выходе из двигателя.

Суфлирование маслобака осуществляется через установленный на входном туннеле двигателя суфлерный бачок, который связан с атмосферой трубопроводом суфлирования. Чтобы предотвратить образование в суфлерных трубопроводах воздушно-масляных пробок, нижние их точки соединены с дренажным бачком. Двигатели суфлируются через центробежные суфлеры, соединенные с атмосферой трубопроводом, проложенным вдоль борта вертолета. Каждый двигатель имеет свой маслобак, установлпнный между входным туннелем двигателя и капотом. На маслобаке имеется заливная горловина , масломер, сливной кран, штуцер для подачи масла в двигатель, штуцер для масла, поступающего в бак из маслорадиатора, и штуцер суфлирования маслобака. Маслобаки, изготовленные из материала АМцА-М -- сварной конструкции. Внутри бака имеются три перегородки, одна из которых находится в центральной части бака, а две в местах расположения лент крепления, притягивающих баки к литым ложементам, установленным на обшивке потолка центральной части фюзеляжа. Всего в маслосистеме каждого двигателя находится 16 л масла, в том числе: в маслобаке 10 л, в двигателе 1,5 л, в маслорадиаторе 2,2 л и в трубопроводах 2,3 л.

Воздушно-масляные радиаторы (изд. 2281-1) (поодному на двигатель) -- паяные, изготовлены из алюминиевого сплава. Радиаторы предназначены для охлаждения масла двигателя. Горячее масло, циркулируя по плоским трубкам, отдает свое тепло воздуху, протекающему между трубками.

В конструкцию маслорадиаторов входит терморегулятор, поддерживающий температуру масла в заданных пределах. Для слива масла из маслобаков служат краны. Для слива масла из маслссистем правого и левого двигателей служит блок сливных кранов. Слив масла через краны,соединенные трубопроводом с блоком сливных кранов, может производиться из обоих баков одновременно. Блок сливных кранов дает возможность сливать масло из маслосистем каждого двигателя поочередно. Блок кранов установлен между шпангоутами № 7 и 8, справа на потолке центральной части фюзеляжа, в редукторном отсеке. Маслопровод выполнен из труб АМг-М и гибких рукавов с соединениями по наружному конусу. На вертолетах выпуска 1970 г. вместо блока сливных кранов в маслосистеме каждого двигателя, за противопожарной перегородкой в редукторном отсеке, устанавливаются по два унифицированных сливных крана. Один из этих кранов обеспечивает слив масла из маслобака и маслорадиатора, а другой из маслорадиатора и двигателя.

1.3 ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА

Топливная система состоит из одного расходного и двух подвесных баков, агрегатов системы, арматуры и трубопроводов. Для увеличения дальности и продолжительности полета могут быть установлены в кабине центральной части фюзеляжа один или два дополнительных топливных бака. Топливо из подвесных баков двумя насосами ЭЦН-75 подается по двум трубопроводам в расходный бак. Топливный насос ЭЦН-75 -- электроприводной, центробежный, одноступенчатый, смонтирован непосредственно с электродвигателем.

Насос состоит из электродвигателя, корпуса ,крышки и крыльчатки. К фланцу корпуса насоса при помощи шпилек и гаек крепится электродвигатель. С другой стороны к корпусу крепится винтами крышка с отверстием для прохода топлива. Внутри корпуса насоса расположена крыльчатка, привод которой осуществляется от электродвигателя.

Основные технические данные ЭЦН-75

Питание электродвигателя от сети постоянного

тока напряжением в В……………27+10%

Направление вращения приводного вала насоса правое

Производительность в л/час…………… 750

Перепад давления, создаваемый насосом в кГ/см*………………….…...0,8

Электродвигатель………………………..МП-50С

Вес насоса в кг…………………………..……….1,3

В расходном баке установлен поплавковый дозировочный клапан, предохраняющий бак от переполнения при перекачке топлива из подвесных баков. Из расходного бака топливо с помощью двух насосов ПЦР-1Ш, которые работают одновременно, отдельным трубопроводам подается к левому и правому двигателям. Система трубопроводов и обратных клапанов обеспечивает питание двигателей от любого из двух подкачивающих насосов в случае отказа одного из них.

Топливный насос ПЦР-1Ш -- центробежный, смонтирован непосредственно с электродвигателем. Насос внебакового расположения состоит из электродвигателя , корпуса, крышки с фильтром и крыльчатки. К корпусу насоса с одной стороны крепится винтами крышка с сетчатым фильтром, а с другой -- электродвигатель, который осуществляет привод крыльчатки насоса.

Основные технические данные ПЦР-1Ш

Питание электродвигателя от сети постоянного тока напряжением в В………27

Направление вращения……………...левое

Производительность в л/час…………………….. .2100

Электродвигатель…………..МП-ЮОБ1 или МП-100Б2

Вес насоса в кг…………..2,85

Работа топливных насосов ПЦР-1Ш и ЭЦН-75 контролируется тремя световыми табло, которые находятся на левой панели верхнего электропульта летчиков. Сигнализаторы давления СД-29А подключены к нагнетающим магистралям за этими насосами и крепятся вверху справа к шпангоуту № 12 центральной части фюзеляжа. Наличие топлива в баках контролируется поплавковым топливомером СКЭС-2027А, датчики которого установлены на топливных баках, а указатель на приборной доске в кабине экипажа. Когда в расходном баке остается 300 л топлива, в кабине экипажа загорается световое табло «Осталось топлива 300 л». Топливомер СКЭС2027А обеспечивает показания запаса топлива в баках как суммарно, так и отдельно в каждом баке. К переходнику, который крепит насосы ПЦР-1Ш, подсоединяется трубопровод, имеющий сливной кран. В редукторном отсеке на топливных магистралях, идущих от расходного бака к двигателям, установлены пожарные краны; в двигательном отсеке стоят блоки фильтров, состоящие из фильтров грубой и тонкой очистки топлива. Фильтры смонтированы в одном корпусе. В фильтре тонкой очистки имеется перепускной клапан, обеспечивающий проход топлива в случае засорения фильтра. При установке на вертолете двух дополнительных баков они соединяются между собой общим трубопроводом с перепускным краном 637000. Трубопровод от патрубка перепускного крана подсоединяется к переднему соединительному трубопроводу подвесных баков между двумя перекрывными кранами расположенными в грузовом полу между шпангоутами № 6 и 7 центральной части фюзеляжа. При снятии одного или обоих дополнительных баков на штуцера угольников, установленных на кронштейнах крепления трубопровода, идущих от баков к перепускному крану, ставятся заглушки.

Наличие перепускного крана в топливной системе обеспечивает раздельный или совместный слив топлива из дополнительных баков. Кран слива топлива из дополнительных баков установлен у шпангоута № 4 по левому борту центральной части фюзеляжа. Топливо из дренажных полостей агрегатов и из камеры сгорания двигателей сливается в дренажный бачок, установленный внутри кабины на левом борту между шпангоутами № 4 и 5.

Наряду с питанием двигателей в топливную систему через штуцер на правом подвесном баке подключается магистраль питания керосинового обогревателя КО-50. Топливо из правого подвесного бака насосом 748А подается по трубопроводу в топливную систему керосинового обогревателя КО-50.

Топливный насос 748А -- электроприводной, шестеренчатый, одноступенчатый. Крепится насос снаружной стороны правого борта фюзеляжа у шпангоута № 2 над керосиновым обогревателем внутри его обтекателя при помощи кронштейна и стяжного хомута.

Основные технические данные насоса 748А

Пихание электродвигателя от сети постоянного

тока напряжением в В………………………..… 27±10%

Производительность в кг/час…………………........15±5

Давление на входе в насос в ата…………………..1ч2,5

Давление на выходе из насоса в кГ/смІ…………..2+0,5

Вес насоса с электродвигателем в кг…….. не более 3,5

Слив (перепуск) избыточного топлива из системы питания керосинового обогревателя КО-50 происходит в правый бак.

1.4 ПРИНЦИП РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ

Вертолетный турбовальный двигатель представляет собой тепловую машину, где химическая энергия топлива превращается в камере сгорания в тепловую энергию, а затем турбинами - в механическую работу. Большая часть этой работы затрачивается на привод компрессора, а меньшая - на привод несущего и хвостового винтов.

Первоначальная раскрутка ротора турбокомпрессора при запуске двигателя осуществляется стартер - генератором, работающим в стартерном режиме, а воспламенение топливовоздушной смеси - пусковыми устройствами с электрическими запальными свечами.

При вращении ротора воздух из атмосферы через воздуозаборник и воздушные каналы корпуса первой опоры всасывается компрессором. Скорость на входе в компрессор выбрана из условий наименьших значений площади входного устройства и диаметральных размеров компрессора при расчетном расходе воздуха и составляет примерно 150..160 м/с. Расход воздуха на расчетном режиме работы двигателя определяется газодинамическим расчетом из условий требуемого мощности. Давление и температура воздуха на входе в компрессор при стандартных атмосферных условиях соответственно р=1,033*10? и Т=288 К.

В компрессоре воздух сжимается до давления р=6,8*10?Па и таким образом механическая энергия вращения ротора компрессора, приводимого турбиной, преобразуется в энергию давления. Повышение давления воздуха в компрессоре сопровождается ростом температуры до Т=533…543 К. Скорость воздуха на выходе из компрессора падает до 110…120 м/с, т.е. значительно меньше скорости на входе. Это определяется необходимостью получить устойчивое горение в камере сгорания и позволяет иметь сравнительно большую высоту лопаток последней ступени компрессора, что повышает его КПД.

Сжатый в компрессоре воздух поступает поступает в камеру сгорания, где делится на две части. Часть воздуха (первичный воздух) поступет в жаровую через завихрители, и в этом потоке происходит сгорание топлива, подаваемого рабочими форсунками. Температура газа в зоне горения достигает 2473…2673 К. Другая часть воздуха (вторичный воздух) проходит через отверстия и щели жаровой трубы и, смешиваясь с горючими газами снижает их температуру до допустимого значения (из условия жаропрочности материала турбинных лопаток). Максимально допустимая температура газа на выходе из камеры сгорания при работе двигателя на взлетном режиме Т=1153 К (880°С по прибору). Давление в камере сгорания несколько снижается из-за гидравлических потерь и подогрева, а скорость увеличивается. Мощность, развиваемая турбиной компрессора, на любом установившемся режиме работы равна мощности, потребляемой компрессором и агрегатами двигателя. Мощность, развиваемая свободной турбиной, определяется избыточным теплоперепадом газа, поступающего из турбины компрессора. Примерно 2\3 теплоперепада газа срабатывается на турбине компрессора и 1/3 - на свободной турбине. Увеличение частоты турбокомпрессора приводит к увеличению избыточного теплоперепада газа, поступающего в свободную турбину, и соответственно к увеличению мощности, развиваемой этой турбиной.

Вращение от свободной турбины передается на несущий винт и хвостовой винт, а так же вертолетные агрегаты, приводимые в движение от редуктора. Частота вращения свободной турбины (несущего винта) на рабочих режимах поддерживается постоянной регулятором РО-40М путем изменения подачи топлива в камеру сгорания. Так, при самопроизвольном увеличении частоты вращения несущего винта регулятор уменьшает подачу топлива в камеру сгорания. Это приводит к уменьшению: температуры газа перед турбиной компрессора, частоты вращения турбокомпрессора и мощности, развиваемой свободной турбиной. При этом частоты вращения свободной турбиной и несущего винта восстанавливаются до заданных. При самопроизвольном уменьшении частоты вращения несущего винта система регулирования работает в обратном порядке. Изменение режима работы производят путем изменения шага винта одновременной перенастройки системы регулирования на подачу топлива, соответствующую новому значению мощности двигателя. Рабочий газ, отдав свою энергию турбинам, с параметрами р=1,08*10?Па, Т=743 К, с=150…170 м/с поступает в выходное устройство, в котором переходит из кольцевого потока в сплошной и выводится в атмосферу.

1.5 РЕЖИМЫ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ

Режимом малого газа называется режим, при котором двигатель устойчиво и надежно работает на минимальной частоте вращения без тенденции падения частоты вращения и без срыва пламени в камере сгорания. Режим малого газа не является рабочим режимом. Он используется для прогрева двигателя после его запуска и при полете вертолета в режиме авторотации без выключения двигателей. Максимально допустимый заброс температуры газа перед турбиной компрессора при выходе двигателя на режим малого газа не должен превышать 600°С(по прибору). Ограничение температуры газа определяется необходимостью постепенного нагрева деталей двигателя для уменьшения температурных напряжений. Ограничение времени работы определяется тем, что двигатель работает на малой частоте вращения неэкономично, кроме того, детали турбокомпрессора подвергаются повышенным вибрационным нагрузкам и недостаточно эффективно работает система охлаждения.

Крейсерским режимом называется режим, при котором гарантируется соответствующая мощность при непрерывной работе двигателя в течение всего установленного ресурса. Этот режим применяют для горизонтального полета на продолжительность, т.е. ему соответствует минимальный часовой расход топлива.

Номинальным режимом называется основной расчетный режим работы двигателя. Время работы на этом режиме по условиям прочности деталей двигателя ограничено. Номинальный режим работы двигателя применяется в основном для набора высоты. Кроме того, при работе двигателя на номинальном режиме по сравнению с крейсерским уменьшается удельный расход топлива. Поэтому номинальный режим можно использовать для получения минимального километрового расхода топлива при полете вертолета на дальность.

Максимальным режимом называется режим, при котором двигатель развивает максимальную мощность при непрерывной работе в течение ограниченного времени по условиям прочности деталей.

Каждому режиму работы двигателя соответствует определенное сочетание параметров силовой установки вертолета.

1.6 КОНТРОЛЬ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ

Безопасность полета вертолета в значительной мере зависит от своевременного обнаружения экипажем неисправностей, которые могут привести к отказам двигателей и оборудования вертолета. Существует несколько способов контроля исправности двигателей в полете: по показаниям приборов, по звуку, по вибрации, по приемистости и по цвету выходящих газов. Так, например, возникновение помпажа компрессора определяется по росту температуры газа перед турбиной, резкому изменению и падению частоты вращения турбокомпрессора. При длительном, слабо выраженном помпаже обгорают турбинные лопатки, что приводит к разбалансировке ротора и появлению вибрации и тряски. Кроме того, разрушение газовоздушного тракта приводит к выбрасыванию из выходного устройства черного дыма с длинными языками пламени и искрением, хорошо видимым, особенно ночью.

Основным видом контроля работы двигателей на вертолете Ми-8 является инструментальный контроль по приборам. Так, по указателю оборотов турбокомпрессора судят о развиваемой мощности, о протекании теплового процесса в двигателе, об исправности подшипников и проточной части двигателя. Для удобства контроля частоты вращения турбокомпрессоров применяются двухстрелочные указатели, где одна показывает частоту вращения турбокомпрессора левого двигателя, а другая - правого. Разность этих показании на установившихся режимах от крейсерского и выше обычно не должно превышать 2,5%. При правильной регулировке системы «ШАГ-ГАЗ» и системы синхронизации мощности двигателей эта разность в основном определяется ошибкой системы измерения частоты вращения турбокомпрессора которого больше, а двигатель, имеющий меньшую частоту вращения, практически не загружен. Такая работа силовой установки оказывает неблагоприятное влияние на работу нагруженного двигателя и вертолетного редуктора. Разнорежимность работы двигателей при применеии системы синхронизации мощности по давлению за компрессорами может возникнуть из-за нарушения нормальной работы этой системы (например, скопление конденсатов в соединительных шлангах синхронизаторов, частичная разгерметизация воздухопроводов и т.п.), а так же из-за частичного отказа (уменьшения мощности) одного из двигателей.

Тепловые режимы двигателей оценивают по указателю температуры газа перед турбиной и температуры масла.

Температура газа определяет процесс сгорания топлива и состояние деталей газовоздушного тракта Каждому режиму работы двигателя строго соответствует установленная для летной эксплуатации температура газа. Нормальная температура газа указывает, что тепловой режим двигателя соответствует расчетному. Повышение температуры газа обычно является признаком обрыва турбинных или компрессорных лопаток, помнажа компрессора, разрушения подшипников роторов, обледенения входной части двигателя. Признаком неисправности топливных форсунок и самовыключения двигателя является уменьшение температуры газа Особенно опасным является заброс температуры газа выше допустимой при запуске двигателя и при работе на максимальном режиме, так как это сопровождается перегревом деталей камеры сгорания, гурбин и може: привести к их разрушению. При равномерной загрузке обоих двигателей вертолета разность показаний приборов измерения температуры газа определяется ошибкой измерительной системы и несовершенством работы системы синхронизации мощности; обычно она постоянна. При правил!.пой регулировке сопротивления цепи термопар и системы синхронизации мощности двигателей разность показаний приборов измерения температуры газа не превышает 20 "С. Увеличение leMiiepaтури газа перед iyp6nnoii одного из двигателей при сохранении постоянной частоты вращения может свидетельствовать о неисправности проточной части этого двигателя и увеличении подачи юплива в него системой синхронизации для сохранения мощности, одинаковой с другим двигателем.

Температура масла определяет исправность системы смазки п тепловое состояние основных деталей и узлов двигателя. Поэтому, несмотря на хорошую вязкостно температурную характеристику применяемого синтетического масла, его температура не должна превышать заданное значение. 11овышение температуры масла выше этого значения свидетельствует о недостаточном количестве масла в системе или о разрушении трущихся деталей двигателя. Резкое повышение температуры масла может являться также результатом прорыва газа из газового тракта в масляные полости двигателя.

Приборы, установленные в кабине вертолета, контролируют также давление масла в маслосистеме и давление топлива перед форрсунками. Падение давления масла свидетельствует о недостаточном его количестве в системе смазки, засорении маслофильтров, внешних утечках масла в газовоздушный тракт и об образовании воздушной пробки на входе в нагнетающий маслонасос. Работа двигателя с давлением масла ниже допустимого может привести к разрушению подшипников роторов.

Давление топлива перед форсунками отражает исправность топливной системы двигателя. Рост давления топлива выше допустимого с одновременным «зависанием» температуры газа перед турбиной обычно означает засорение топливных форсунок. Это явление чрезвычайно опасное, так как форсунки засоряются неравномерно, что вызывает значительную неравномерность по окружности температуры газа перед турбиной. Турбинные лопатки с большой частотой попадают в зоны с различной температурой и могут разрушается. Работу отдельных агрегатов, систем, а следовательно, и самого двигателя контролируют также по загоранию на приборной доске сигнализирующих лампочек и световых табло. Исправность работы двигателей определяют также по звуку, т. е. по изменению тона шума, создаваемого двигателем. В вертолетной силовой установке несущий винт, газовая турбина, компрессор и струя выхлопных газов являются источниками шума, характерного для каждого из них. Звуки в виде стука, скрежета, скрипа являются посторонними и не допускаются. В практике эксплуатации двигателей встречаются и такие неисправности, которые можно определить только по вибрации. Так, при частичном обрыве компрессорной или турбинной лопатки нарушается балансировка ротора, что вызывает сильную вибрацию конструкции. В отдельных случаях неисправность двигателя и его систем экипаж может определить по запаху. Так, по запаху керосина и масла можно установить разгерметизацию топливной и масляной систем; по запаху дыма -- возникновение скрытого очага пожара. Одним из важных способов контроля исправности проточной части двигателя является определение выбега (времени инерционного вращения роторов после выключения двигателя). По времени выбега находят разрушение подшипников, вытяжку и задевание за металлокерамические вставки корпуса турбинных и компрессорных лопаток, попадание в двигатель посторонних предметов. Выбег турбокомпрессорной части двигателей определяют обычно начиная от частоты вращения малого газа до полной остановки, а выбег свободной турбины -- косвенно по несущему винту. Если несущий винт после выключения двигателей в безветренную погоду еще долго вращается (20...30 с), то считается, что детали трансмиссии исправны и хорошо приработаны. Одновременно с проверкой выбега прослушивают двигатель, чтобы определить посторонние шумы. На новых двигателях, когда еще происходит приработка трущихся пар, время выбега минимальное, а с увеличением наработки оно увеличивается. Каждый тип двигателя имеет свое минимально допустимое время выбега. Экипаж должен хорошо знать это время и при выключении двигателя проверять его. Двигатель, у которого выбег меньше допустимого, к эксплуатации не допускается до выяснения и устранения причины неисправного состояния.

1.7 ИЗМЕРИТЕЛЬ ЧИСЛА ОБОРОТОВ РОТОРОВ КОМПРЕССОРА

Измеритель контролирует обороты ротора компрессора и состоит из датчика Д-2 и измерителя ИТЭ-2.

Датчик Д-2 частоты вращения представляет собой трехфазный генератор переменного тока с постоянным четырехполюсным магнитом в качестве ротора. Датчик крепят на коробке приводов в передней ее части.

Измеритель частоты вращения ИТЭ-2 устанавливается на левой и правой приборных досках и показывает число оборотов ротора компрессора в процентах от максимальных чисел оборотов.

1.8 ТЕРМОМЕТР И МАНОМЕТРЫ ДЛЯ МАСЛА И ТОПЛИВА

Датчики термометра масла (П-2), манометра масла (ИД-8) и манометра топлива (ИД-100) работают в комплекте с трехстрелочным указателем измерителя (УИЗ-3) и составляют с ним комплект электрического моторного измерителя ЭМИ-ЗРИ. Указатель измерителя установлен на правой приборной доске в кабине экипажа.

Датчик П-2 термометра масла контролирует температуру масла на выходе из двигателя и представляет собой термометр сопротивления, устанавливаемый в магистрали выхода масла.

Мембранный датчик ИД-8 манометра масла контролирует давление масла на входе в двигатель. Установлен справа на корпусе компрессора двигателя.

Мембранный датчик ИД-100 манометра топлива контролирует давление топлива в коллекторе I контура перед рабочими форсунками.



2. ЛЕТНАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ ДВИГАТЕЛЯ

2.1 ПОДГОТОВКА И ЗАПУСК ДВИГАТЕЛЯ

Перед выполнением предполетной подготовки двигателей вертолета необходимо по формулярам проверить соответствие проведенных регламентных работ наработке и по бортовой документации уточнить, какие работы производились на вертолете и двигателях и каков их ресурс. По журналу передачи необходимо проверить устранение неисправностей, отмеченных в предыдущем полете.

В процессе предполетной подготовки цеобходимо тщательно проверить: наличие около вертолета необходимых противопожарных средств, а на вертолете -- переносных огнетушителей; отсутствие около вертолета посторонних предметов, особенно легких, которые могут попасть на лопасти винтов или в двигатели; отсутствие в зимнее время на воздухозаборниках двигателей льда, снега и инея и примерзания лопаток ротора компрессора к корпусу; уровень масла в баках двигателей (8...10 л), отсутствие протекания масла и топлива, надежность закрытия крышек заливных горловин топливных и масляных баков; снятие заглушек входных каналов двигателей, вентиляторов, датчика РИ-3 и выхлопных труб; наличие бортовых аккумуляторов на вертолете с напряжением под нагрузкой не ниже 24 В; закрытие капотов двигателей и редуктора.

Перед запуском двигателей необходимо установить связь с диспетчером, запросить разрешение на запуск и выполнить следующие операции в соответствии с картой обязательных проверок перед запуском двигателей:

1) растормозить несущий винт, опустив рычаг тормоза полностью вниз;

2) убедиться, что рычаг «шаг -- газ» находится на нижнем упоре; рукоятка коррекции повернута полностью влево; рычаги раздельного управления двигателями находятся в нейтральномположении на защелках; ручка управления находится в положении, близком к нейтральному; рычаги управления стоп-кранами находятся в закрытом положении;

3) поставить переключатель «Прокрутка -- Запуск» в положение «Запуск»;

4) установить переключатель «Аэрод. пит.-- Аккумул.» в положение, соответствующее роду питания, а выключатель «Сеть на аккумул.»-- в положение «Вкл.»;

5) включить все АЗС, необходимые для запуска и опробования двигателей: систем запуска и зажигания, генератора переменного тока, преобразователя 115 В, триммеров, приборов контроля и указателей основной и дублирующей гидросистем, насосов топливных баков, топливомера, УРТ-27, пожарных кранов, противопожарной системы;

6) включить противопожарную систему;

7) убедиться, что переключатели гидросистем находятся в положении «Вкл.»;

8) убедиться, что выключатели генераторов постоянного тока в находятся в положении «Вык.»;

9) открыть пожарные краны 1 двигателей;

10) включить подкачивающие и перекачивающие насосы топливных баков;

11) переключатель «Преобразователь -- Генератор 115 В» поставить в положение «Преобразователь».

Запуск двигателя разрешают производить при скорости ветра, м/с: встречного -- 25; бокового слева -- 15; бокового справа --- 10; попутного -- 8 (5 м/с -- при опробовании на висении). Очередность запуска двигателей определяют в зависимости от направления ветра и равномерности выработки ресурсов. Первым запускают двигатель с подветренной стороны. При сильном боковом или попутном ветре перед запуском необходимо развернуть вертолет против ветра. Перед запуском двигателя начальное напряжение в бортовой сети должно быть 24...30 В от наземного источника питания и не ниже 24 В -- от аккумуляторных батарей. После подачи команды «От винтов» и проверки ее исполнения выключатель выбора двигателя ставят в положение левого или правого двигателя и на 2...3 с нажимают кнопку «Запуск». После этого рычаг стоп- крана запускаемого двигателя переводят в положение «Открыто». Двигатель должен выйти на режим малого газа за 40 с при запуске от аэродромного источника питания и не более чем за 50 с при запуске от бортовых аккумуляторных батарей.

Запуск двигателя является одним из самых напряженных этапов его работы, поэтому экипаж должен тщательно контролировать параметры, характеризующие его работу, и прекращать запуск закрытием стон-крана с последующим нажатием на кнопку «Прекращение запуска», если: температура газа перед турбиной возрастает выше 500 °С (по указателю) при nтк< 40 % или выше 600 °С при nтк > 40 %; прекращается нарастание nтк на время более с по указателю (при зависании частоты вращения с забросом температуры газа пользоваться кнопкой «Прекращение запуска» запрещается, так как это приводит к еще большему забросу температуры газа вследствие ухудшения продувки двигателя); отсутствует давление масла в двигателе по указателю или вертолетном редукторе по указателю или давление масла в двигателе по прибору менее 1,0 кгс/см2 (1 * 106 Па) при nтк > 45 %; не происходит воспламенение топлива (не появляется показание по указателю); обнаруживается течь топлива или масла; напряжение в бортсети в начале запуска падает ниже 16 В (по указателю); из выхлопной трубы выбрасываются длинные языки пламени; подана команда от техника, наблюдающего за вертолетом, о прекращении запуска. Повторные запуски для обеспечения надежности работы пусковой системы разрешается производить только после полной остановки турбокомпрессора двигателя. От бортовых аккумуляторных багарей разрешается производить подряд пять запусков одного или двух двигателей с перерывами между запусками не менее 3 мин. После проведения подряд пяти запусков с перерывами между запусками не менее 3 мин или трех запусков без перерыва (посла прекращения вращения ротора турбокомпрессора) необходимо охладить генератор ГС-18ТО и агрегат зажигания в течение не менее 30 мин.

Экипаж вертолета должен знать, что запускать двигатель с неисправными приборами, контролирующими его работу, запрещается; повторные запуски разрешается проводить только после выявления и установления причины ненормального запуска, при этом перед последующим запуском необходимо провести холодную прокрутку двигателя. После выхода запускаемого двигателя на режим малого газа необходимо проверить параметры его работы, которые должны соответствовать техническим условиям. Если запущенный двигатель работает нормально, то необходимо установить переключатель «Лев.-- Прав.» в положение запуска второго двигателя и произвести его запуск в аналогичном порядке. После запуска двух двигателей и выхода их на режим малого газа частота вращения несущего винта должна быть в пределах 50... 55 % . Затем необходимо отключить аэродромный источник электроэнергии, включить генераторы постоянного тока и проверить их напряжение (оно должно быть 27...29 В), выключить выключатель. «Сеть на аккум.». При запуске двигателя от бортовых источников электропитания после запуска первого двигателя необходимо включить его генератор и запуск второго двигателя производить от бортовых батарей при помощи работающего генератора, для чего рычагом раздельного управления работающего двигателя увеличить его частоту вращения до 80 %.

2.2 ПРОГРЕВ СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ, ОПРОБОВАНИЕ И ОСТАНОВ ДВИГАТЕЛЯ

Прогрев силовой установки производят на режиме малого газа: рычаг «шаг -- газ» при этом находится на нижнем упоре, рукоятка коррекции повернута полностью влево. Вывод двигателя с режима малого газа на повышенный режим разрешается при достижении температуры масла на выходе из двигателя не ниже 30 °С, а на входе в главный редуктор ВР-8 -- не ниже 15 °С. При этом время прогрева во всех случаях должно быть не менее 1 мин.

Опробование двигателей производят поочередно рычагами раздельного управления, при этом вертолет должен быть загружен до взлетной массы не менее 8500 кг (без прлезного груза, по полной заправкой основных топливных баков). Двигатели поочередно необходимо опробовать в следующем порядке:

1)рукоятку коррекции повернуть в крайнее правое положение;

2)рычаг раздельного управления неопробуемого двигателя перевести вниз до упора, поддерживая работу двигателя па режиме малого газа;

3)рычаг раздельного управления опробуемого двигателя перевести вверх до упора;

4)перемещением рычага «шаг -- газ» вверх вывести опробуемый двигатель на заданный режим;

5)при опробовании на крейсерском, номинальном и взлетном режимах в течение 10...15 с на каждом из них проверить соответствие параметров работы двигателя техническим условиям согласно графику;

6)перевести опробованный двигатель на режим малого газа и произвести опробование второго двигателя;

7)после опробования двигателей установить рычаги раздельного управления на среднюю защелку и убедиться, что они зафиксированы; установить рычаг «шаг -- газ» в нижнее положение, повернуть рукоятку коррекции полностью влево и убедиться, что у обоих двигателей установился режим малого газа.

Если не было замечаний по работе двигателей в предыдущих полетах, не проводилась замена агрегатов или их регулировка, а также не предполагается в предстоящем полете использовать взлетный режим, то можно ограничиться проверкой двигателей на режиме, при котором вертолет зависает на высоте 3...5 м. Для этого рукоятку коррекции необходимо повернуть полностью вправо и переводом рычага «шаг -- газ» вверх установить необходимый режим работы двигателей. При этом n_нв должна поддерживаться в пределах (95 ±2) %.

При опробовании двигателей необходимо проверить следующее: устойчивость сохранения n_тк = const на установленном режиме; синхронность работы турбокомпрессоров обоих двигателей, причем на всех установившихся режимах от крейсерского и выше разно- режимность не должна превышать 2,5 %; плавность хода (без рывков и заеданий) рычага «шаг -- газ» и рукоятки коррекции газа. Работу противообледенительной системы двигателей проверяют при температуре наружного воздуха не выше 15 °С.

Экипаж вертолета должен знать, что при необходимости опробования только одного двигателя пожарный кран неработающего двигателя для исключения попадания в него топлива должен быть закрыт.

Экстренный останов двигателя при опробовании производят в таких случаях: при резком падении давления масла в двигателе и главном редукторе; при резком росте температуры газа перед турбиной выше допустимой; при появлении течи топлива или масла; при сильном выбивании пламени из выхлопной трубы; при появлении значительной тряски двигателя или посторонних шумов; при резком падении или увеличении n_тк ; по команде техника, наблюдающего за вертолетом, о выключении двигателя.

Экстренный останов двигателя производят переводом рычага управления краном останова в положение «Закрыто» с любого режима работы двигателя. Если опробование производилось на висении, то двигатель необходимо выключить после приземления вертолета.

Нормальный останов двигателя производят с режима малого газа. Перед остановом необходимо охладить двигатель на режиме малого газа (рычаг «шаг -- газ» на нижнем упоре, коррекция левая, рычаги раздельного управления в среднем положении на защелках) в течение 2 мин, а затем проделать следующее: установить ручку управления циклическим шагом в положение, близкое к нейтральному, для исключения ударов лопастей по ограничителям свеса; остановить двигатель переводом рычага стоп-крана в положение «Закрыто» (обычно останов двигателей вертолета производится одновременно) прослушать, нет ли в двигателе посторонних шумов, и проверить выбег, который должен быть не менее 40 с, считая с момента закрытия стоп-крана (на частоте вращения малого газа) до полной остановки ротора турбокомпрессора (полный останов турбокомпрессора определять на слух); затормозить несущий винт так, чтобы ни одна из лопастей не находилась над хвостовой балкой и стабилизатором. После полного останова двигателей необходимо: закрыть топливные пожарные краны; выключить топливные подкачивающие и перекачивающие насосы, все АЗС и выключатели. Останавливать двигатель закрытием пожарного крана разрешается только в случае неисправности стоп-крана. В этом случае запрещается дальнейшая эксплуатация агрегатов НР-40ВА и ПН- 40Р.

Размещено на Allbest.ru