Теоретические основы и технические решения для защиты авиационных двигателей от попадания твердых посторонних предметов с поверхности аэродрома

Теоретические основы и технические решения для защиты авиационных двигателей от попадания твердых посторонних предметов с поверхности аэродрома

Автор: Комов, Алексей Алексеевич

Шифр специальности: 05.26.02

Научная степень: Докторская

Год защиты: 2005

Место защиты: Москва

Количество страниц: 400 с. ил.

Артикул: 2853302

Автор: Комов, Алексей Алексеевич

Стоимость: 250 руб.

Теоретические основы и технические решения для защиты авиационных двигателей от попадания твердых посторонних предметов с поверхности аэродрома  Теоретические основы и технические решения для защиты авиационных двигателей от попадания твердых посторонних предметов с поверхности аэродрома 

Введение,
Проблема повреждения рабочих лопаток компрессоров твердыми посторонними предметами ПП, попадающими в воздушный тракт, возникла одновременно с появлением в 1ражданской авиации самолетов с газотурбинными двигателями. Решение проблемы повреждения двигателей твердыми посторонними предметами позволит повысить безопасность и регулярность полетов гражданских самолетов. В общем случае под твердыми посторонними предметами будем понимать твердые неорганические частицы в виде частиц битума, бетона, гранитного гравия, которые, вследствие разрушения слабых мест аэродромного покрытия, появляются на поверхности взлетнопосадочных полос ВШ1 и рулежных дорожек РД. Попадание твердых посторонних предметов в двигатель приводит к повреждениям элементов проточного тракта.
Повреждения рабочих лопаток компрессора авиационных двигателей приводят к вынужденным простоям самолетов изза дефицита двигателей и требуют больших дополнительных материальных затрат на ремонт двигателей, не выработавших установленный ресурс. i, восстановление нр авиаремонтном заводе двигателя, поврежденного посторонними предметами, обходится авиакомпании в сумму порядка тысяч долларов. К примеру, ежегодные затраты в ОАО Аэрофлот, связанные с повреждением двигателей ДЗОКУ4 посторонними предметами, составляют четверть миллиона долларов США. В Авиакомпании Красноярские авиалинии затраты по этой же причине на парке самолетов ТУ4М составляют 0 тысяч долларов США ежегодно 9.
Попадание в авиационные двигатели посторонних предметов влияет не только на нарушение регулярности полетов и простои ВС, не только на большие материальные затраты, направленные на восстановление двигателей, но и на безопасность пологов самих ВС.
Известны случаи, когда попадание в двигатель посторонних предметов является причиной летных происшествий. Так, на штурмовике А изза попадания посторонних предметов в году отмечено 6 летных происшествий класса В ущерб при таком летном происшествии составляет .0 тысяч долларов США. Всего с начала эксплуатации данных самолетов, парк которых составлял порядка 0 штук, отмечено летных происшествий изза попадания посторонних предметов 0.
августа года на самолете АН бортовой номер 0 на посадке произошло нелокализованное разрушение рабочих лопаток вентилятора двигателя силовой установки 3. Причиной разрушения рабочих лопаток вентилятора послужило попадание твердог о постороннего предмета в канал двигателя.
Попадание посторонних предметов в тракт двигателей НКУ на самолете ТУ4Б стало причиной так называемых титановых пожаров. Серия титановых пожаров на самолете ТУ4Б была вызвана, в основном, одной причиной в случаев причиной пожаров служило попадание посторонних предметов в воздушный тракт твердых посторонних предметов. Титановые пожары двигателей НКУ на самолете ТУ4Б подтвердили, что попадание твердых посторонних предметов в воздушный тракт двигателя может приводить не только к отказному состоянию двигателя, но и к возникновению сложной ситуации.
Безопасность полетов ВС, определяемая свойством авиационнотранспортной системы осуществлять воздушные перевозки без угрозы для жизни и здоровья людей, зависит от многих факторов и, в первую
очередь, от уровня летной годности ВС, требования к которой изложены в авиационных правилах АП, АП, определяемых как Нормы летной годности НЛГ для различных типов ВС.
Для безопасности полетов нормами летной годности в нормативнотехнической документации предусматриваются специальные требования к защите двигателей от попадания посторонних предметов
Авиационные правила АП 8 п. 2 Каналы воздухозаборников следует размещать или защищать таким образом, чтобы свести к минимуму засасывание посторонних предметов при взлете, посадке и рулении.
Авиационные правила АП 7 п. с 2 Самолет должен быть спроектирован так, чтобы предотвратить прямое попадание воды, слякоти и других посторонних предметов с взлетнопосадочной полосы, рулежных дорожек или других эксплуатационных поверхностей аэродрома в каналы воздухозаборников основных или вспомогательных двигателей в опасных количества в течение взлета, посадки и руления .
ЕНЛГС 5 п.7.6.1.3. Воздухозаборник должен быть скомпонован на самолете или защищен специальными устройствами сетки в канале, струйная защита, щитки на колесах шасси и др. таким образом, чтобы при рулении, взлете и посадке самолета попадание внутрь воздухозаборного устройства посторонних предметов с поверхности аэродрома не вызывало механических повреждений деталей двигателя. При использовании реверса тяги растекание реактивных струй по поверхности аэродрома должно быть организовано таким образом, чтобы исключать попадание внутрь воздухозаборника посторонних предметов с поверхности аэродрома, вызывающее механические повреждения деталей двигателя.
Проверка соответствия типа самолета требованиям Нормам летной годности должна проводиться при испытаниях, в которых проверяется
обеспеченность защиты от попадания посторонних предметов в двигатель с ВПП при рулении, взлете и посадке 5, 4, 6.
Однако при проведении испытаний самолета на этапе сертификационных заводских и контрольных испытаний получают лишь качественную оценку защиты двигателей от попадания посторонних предметов. Следует отметить, что натурные испытания сопряжены со значительными материальными вложениями, требуют создания целого комплекса дополнительной аппаратуры и проводятся, как правило, на уже построенных опытных образцах самолетов, что затрудняет внесение существенных изменений в конструкцию самолета.
Количественную оценку вероятности повреждения рабочих лопаток .двигателя посторонними предметами на этапе проведения натурных испытаний получить невозможно.
Как правило, количественную оценку защищенности двигателей получают лишь после обобщения опыта нескольких лет эксплуатации воздушных судов. При несоответствии уровня наработки на досрочный съем двигателей по причине повреждения лопаток компрессора в эксплуатации предприятиямиразработчиками самолета и двигателя производятся вынужденные доработки систем защиты двигателя на самолете и расширение норм на величину допустимых повреждений лопаток компрессоров 1, что приводит к дополнительным материальным затратам.
Вместе с тем, в технических требованиях на нормирование допустимых эксплуатационных повреждений лопаток компрессоров газотурбинных двигателей гражданской авиации 5 рассматривается не только качественная оценка защиты двигателя от попадания посторонних предметов, но и количественная, а именно .средства защиты должны препятствовать попаданию посторонних предметов в двигатель с ВПП, РД и
МС и обеспечивать не менее 0 часов наработки на один случай повреждения, требующий замены лопаток или ремонта в эксплуатации, и не менее 0 часов наработки на один случай повреждения забоинами, при которых двигатель может быть допущен к дальнейшей эксплуатации без ремонта в эксплуатации.
Таким образом, вероятность повреждения рабочих лопаток компрессора посторонними предметами можно оценить как величину 4 на один час полета воздушного судна, что сравнимо по величине с вероятностью возникновения сложной ситуации в полете, приводящей к снижению безопасности полета 8.
Становится очевидным необходимость получения, до поступления конкретного типа воздушного судна в массовую эксплуатацию, не только качественной, но и количественной оценки защищенности двигателей от посторонних предметов, которые могут быть заброшены в воздухозаборники с поверхности ВПП. Более перспективным можно считать, согласно требованиям части Авиационных правил, получение оценки защищенности двигателей расчетным путем еще на стадии проектирования воздушного судна 6.
Расчеты по оценке защищенности двигателей базируются на результатах модельных и натурных исследований причин попадания посторонних предметов на вход в двигатели.
Причины попадания посторонних предметов на вход в двигатели различны, это н вихревое течение под воздухозаборником, и вылет частиц изпод колес шасси, и заброс частиц реверсивной струей. Недостаточная изученность причин и условий попаданий посторонних предметов в ГТД препятствует созданию эффективных конструктивных и эксплуатационных мероприятий по предотвращению досрочного съема двигателей ДСД из эксплуатации изза попадания посторонних предметов.
Настоящая работа посвящена обоснованию и разработке методик обеспечения защищенности двигателей от попадания в них твердых посторонних предметов с поверхности ВПП, которые могут быть заброшены вихревым течением, колесами шасси, реверсивными струями.
Актуальность


Поэтому, наиболее полной и исчерпывающей характеристикой повреждаемости двигателя в заданной компоновке ВС можно считать такой показатель, который учитывает одновременно несколько параметров, такие как компоновку двигателя в составе ВС и вероятность повреждения двигателя в процессе эксплуатации. Таким показателем является количество посадок ВС на один досрочный съем двигателя по причине повреждения посторонними предметами рис. Рис. Зависимость количества посадок различных типов ВС, приходящихся на один досрочный съем двигателя по годам эксплуатации. С
1
пос, ШТ
Из рисунка 1. В первую группу входит один двигатель АИ, который в компоновке самолета ЯК отличается наибольшим количеством посадок на один досрочный съем. Во вторую группу входит основное количество двигателей, характеризующихся более низким уровнем значения данного показателя. В третью группу входят всего два двигателя. Это двигатели ДЗОКУ и ПСА. Эти двигатели характеризуются наименьшим значением количества посадок самолетов ИЛМ, ИЛ0 и ТУ4 на один досрочный съем. Как видно из рисунка 1. Следует обратить внимание на то, что значение данного показателя для двигателя АИ з компоновке самолета ЯК в несколько раз превосходит значение показателя для двигателя Д в компоновке самолета ЯК. Известно, что в основу компоновки самолета ЯК была заложена компоновка самолета ЯК. Следует учитывать, что на самолете ЯК к тому же отсутствует одна из причин, приводящая к забросу посторонних предметов с поверхности ВПП на вход в двигатель ка самолете ЯК ке применяется реверс тяги, а двигатели находятся значительно выше над поверхностью ВПП, чем на самолете ЯК. Несмотря на это количество посадок самолета на один досрочный съем двигателя изза повреждения посторонними предметами на самолете ЯК более чем в два раза выше, чем ка самолете ЯК. На самолете ИЛМ двигатели Д3 ОКУ находятся еще выше, чем на самолете ЯК, однако количество посадок на один досрочный съем двигателя на самолете ЙЛМ примерно ка порядок ниже, чем на самолете ЯК. Самым же низким значением показателя отличается двигатель ПС
Анализ статистических данных рис. ВС ка один досрочный съем двигателя для различных компоновок ВС указывают на существование некоторых закономерностей попадания посторонних предметов в двигатель с поверхности ВПП. ВС ка один досрочный съем двигателя для определенных компоновок ВС на протяжении ряда лет свидетельствует о том, что компоновка ВС аккумулирует и хранит в себе на протяжении всего жизненного цикла самолета заложенный при его проектировании уровень защищенности двигателей от повреждений твердыми посторонними предметами. Поэтому к выбору компоновки ВС необходимо подходить крайне аккуратно к обязательно с учетом закономерностей заброса посторонних предметов с поверхности аэродрома в двигатель. Таким образом, для решения проблемы защиты двигателей необходимо, прежде всего, установить взаимосвязь объективных закономерностей попадания твердых посторонних предметов с поверхности ВПП на вход в двигатели с компоновкой ВС. Гллвл 1. ОТ повреждений твердыми посторонними предметами. Основные мероприятия, направленные на снижение досрочного съема двигателей изза повреждения рабочих лопаток посторонними предметами, можно разделить на эксплуатационные и конструктивные мероприятия рис. ПП с поверхности аэродромных покрытий на вход в силовую установку. Под самозащшценностью ГТД понимается способность двигателя за счет собственной конструкции оставаться работоспособным в пределах установленного ресурса при попадании на вход посторонних предметов. Самозащищенность двигателя относится к перспективному направлению и обеспечивается решением трех основных этапов создание ударостойких лопаток компрессора двигателя разработка конструктивных схем двигателей, приспособленных к устранению повреждений проточной части компрессора непосредственно в эксплуатации обеспечение сепарации частиц элементами конструкции. Ударостойкость лопаток компрессора можно достичь путем совершенствования конструкционных материалов рабочих лопаток компрессора, форм и покрытий лопаток
Рис. Направления решений проблехш защиты двигателей.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.448, запросов: 228