Особенности системы контроля и диагностики авиационного двигателя

Характерными особенностями современных авиационных ГТД являются сложность конструкции, широкое применение электроавтоматики, развитой механизации и сложных законов управления для достижения требуемых характеристик. При этом к современным двигателям предъявляются высокие требования по ресурсу, надежности, безопасности полетов и экономичности при минимальных затратах и трудоемкости обслуживания.

В этих условиях и при высокой стоимости авиационных двигателей эффективность их эксплуатации с одновременным выполнением требований безопасности полетов определяется не только их конструктивным совершенством, но и постоянным надежным и эффективным контролем и диагностированием технического состояния. Поэтому проблема разработки и применения в эксплуатации оптимальных средств и методов контроля, автоматизации процесса обработки информации о состоянии двигателя является одной из актуальных задач.

В последние годы в нашей стране и за рубежом получили интенсивное развитие автоматизированные бортовые системы контроля ГТД на базе БЦВМ. Данные системы кроме функций «пассивных» систем контроля (систем индикации параметров экипажу и регистрации для обслуживающего персонала) обрабатывают информацию непосредственно в полете и выдают необходимые рекомендации экипажу.

Структурно бортовые системы контроля могут выполняться в двух вариантах: в виде автономной системы с собственным комплектом датчиков и блоков преобразования (см. Рис. 1.6) и объединенной с САУ двигателя с дополнительными каналами измерения и контроля (см. Рис. 1.7).

Обозначения Рис. 1.6 и 1.7:

АСК — автоматизированная система контроля; ВСУТ — вычислительная система управления тягой; ВСС — вычислительная система самолетовождения; СУИТ — система управления измерением топлива; МСРП — многоканальная система регистрации параметров; АСШУ — автоматическая система штурвального управления; КИСС — комплексная информационная система сигнализации; САС — система автономной сигнализации; ДЦН — двигательный центробежный насос; НР — насос-регулятор; БК — блок коммутации; ЦВМ — цифровая вычислительная машина; УПС — устройство подгрузки сигнализатора; БЭ — блок электронный измерения вибраций; БППДЗ — блок преобразования параметров двигателя резервный; ДКТ — датчик-компенсатор температуры; ИСИД — информационная система измерения давлений; РЭД — регулятор электронный двигателя; БЭ-М2 — блок электронный из комплекта датчика отношения давлений; ЭРД — электронный регулятор двигателя; БППД2 — блок преобразования параметров двигателя основной; ИЦС — индикатор цифровой цветовой уровня заправки масла.

Более перспективными направлениями являются объединение функций управления и контроля двигателя в одном агрегате, что позволяет значительно сократить количество блоков и датчиков, обеспечить снижение веса, повысить надежность и эксплуатационную технологичность. Подобная система называется системой автоматического управления и контроля.

Вариант автономной бортовой системы контроля (БСКД) включает БППД2 и БППД3, ЦВМ, блок следящего анализа вибраций БЭ-45, УПС, датчики и сигнализаторы контроля параметров. БСКД выполнено по принципу автономного мотокомплекта (один двигатель — одна система). Основной блок преобразования параметров двигателя устанавливается на корпусе двигателя, основные блоки — в техническом отсеке самолета.

Рисунок 1.6 Структура бортовой интегрированной системы управления и контроля двигателя

 

Рисунок 1.7 Структура бортовой системы контроля двигателя

На самолете для выполнения функций контроля и диагностики кроме БСКД применены следующие средства, на которые на всех этапах полета выдается обработанная в бортовой ЦВМ информация:

- КИСС;

- САС;

- резервные приборы контроля;

- МСРП;

- речевой извещатель и центральный сигнальный огонь (ЦСО).

КИСС, созданная на базе цветных электронно-лучевых трубок (дисплеев) предназначена для выдачи экипажу обобщенной информации о параметрах двигателя и сигналов об отклонениях от норм данных параметров, отказов в различных системах и узлах двигателя, режимах работы и срабатывания механизации двигателя в предварительно обработанном и удобном для восприятия виде (шкальном, в цифро-буквенном, символьном) с учетом цвета и с необходимыми рекомендациями. На экранах КИСС информация отображается следующим образом:

1) автоматически по поступлению (сигнальная информация);

1) автоматически по программе (наиболее важные основные параметры, необходимые экипажу на соответствующих этапах полет);

2) по вызову с пультов управления (диагностическая информация, не требующая немедленных действий экипажа).

Несмотря на общее увеличение объема информации, выдаваемой экипажу, КИСС снижает психофизиологические нагрузки на экипаж за счет уменьшения объема одновременно выдаваемой информации и индикации ее по приоритету, выдачи обобщенных параметров двигателя, выдачи рекомендаций по действию пилотам, применению интегральных сигнальных табло. Кроме того, использование БЦВМ позволяет выводить информацию экипажу в предварительно обработанном и удобном для восприятия виде, т. е.:

1)  информация на экране дисплея группируется в цифро-буквенном, текстовом, профильно-шкальном виде, а также в виде мнемосомволов;

2)   информация разной важности изображается разным цветом, цвет информации может изменяться;

3)  контролируемых параметров отображаются с индикацией рабочих зон и предельно-допустимых значений, что особенно важно — из-за сложности законов регулирования двигателя эти величины являются переменными в зависимости от окружающих условий.

Для регистрации основных параметров и сигналов различных самолетных систем используется МСРП, которая включает в себя два легкосъемных кассетных бортовых накопителя (КБН) (двигательный и самолетный), защищенный бортовой накопитель (ЗБН) и алфавитно-цифровое печатающее устройство (АЦПУ). Информация о параметрах двигателя, записанная на КБН, предназначена для обработки с помощью наземной автоматизированной системы диагностики в базовом аэропорту по специальным программам с целью анализа тенденций изменения контролируемых параметров, диагностики и прогнозирования состояния двигателя, локализации неисправностей, углубленного контроля выработки ресурса отдельных деталей двигателя.

Информация, необходимая при расследовании авиационных происшествий, записывается на ЗБН.

На АЦПУ информация выводится только в случае выхода контролируемых параметров за предельные значения или поступления сигналов об имеющейся неисправности датчиков или систем указанием времени появления неисправности. Поступившая на АЦПУ информация выводится для обслуживающего персонала.

Для повышения эффективности и оперативности контроля экипажем параметров двигателя в кабине используется речевой извещатель, а также ЦСО для привлечения внимания экипажа к экрану в момент появления на нем наиболее важной информации.

САС предназначена для выдачи на сигнальные табло в кабине самолета аварийных и наиболее важных информационных сигналов, в том числе и при отказе основной системы индикации КИСС.

Информация об основных параметрах работы двигателя и состояния его систем выдается на экраны КИСС, на табло САС и на цифровые резервные индикаторы. Датчики и сигнализаторы параметров двигателя, основной блок преобразования параметров и БЦВМ образуют основной канал системы по преобразованию, обработке и выдаче информации о параметрах и сигналах двигателя в КИСС, МСРП, САС.

Основной блок преобразования параметров БППД2 принимает электрические сигналы от датчиков и сигнализаторов двигателя, нормализует (приводит к нормальному напряжению), преобразует в цифровой двоичный двухполярный последовательный код и выдает данного кода для дальнейшей обработки в БЦВМ. БЦВМ обрабатывает принятую информацию по заданным алгоритмам, которые обеспечивают:

- контроль выхода параметров за допустимые значения по фиксированным и «плавающим» пределам (корректируются в зависимости от внешних условий);

- контроль работы механизации двигателя и реверсивного устройства;

- автоматический подсчет и хранение в течение ресурса двигателя параметров наработки (суммарной, эквивалентной и на режимах), числа полетных циклов;

- контроль учета времени выбега роторов КВД и вентилятора, времени запуска;

- часового расхода масла за полет.

Результаты обработки информации по алгоритмам, заложенным в БЦВМ, позволяют сформировать признаки отказных и информационных систем.