Основы вибродиагностики

Вибродиагностика – это определение состояния двигателя по его вибрации. Преимущества вибродиагностики – своевременное обнаружение дефекта (до того, как он приведет к отказу двигателя), возможность узнавать о состоянии двигателя непосредственно при его эксплуатации, а не при разборке на заводе. Применение вибродиагностики позволило перейти от эксплуатации двигателей по ресурсу к эксплуатации по техническому состоянию. При эксплуатации по ресурсу двигатель после исчерпания назначенного ресурса необходимо было снять с самолета, отправить на завод, разобрать, осмотреть – и в большинстве случаев убедиться в том, что двигатель работоспособен, и все эти операции являются излишними. При эксплуатации по техническому состоянию известно состояние данного конкретного двигателя на самолете – может ли он далее безопасно эксплуатироваться или нуждается в ремонте.

Вибрационный сигнал от двигателя можно подвергнуть гармоническому анализу (разложению по частотам ) и получить спектр вибрации двигателя (рис. 20.1).

Рис. 20.1. Спектр вибрации двигателя

Эталонный спектр вибрации – это спектр исправного двигателя. С ним сравнивается спектр вибрации данного конкретного двигателя. Некоторые дефекты (например, развитие трещин) могут повести к уменьшению вибрации, поэтому внезапное уменьшение уровня вибрации также является опасным. На первых этапах вибродиагностики в качестве критерия уровня вибрации использовалось среднеквадратичное значение амплитуд вибрации. Если эта величина изменялась на 20 % за один полет или на 40 % за три полета (неважно – в сторону увеличения или уменьшения), считалось, что двигатель следует вывести из эксплуатации.

Современное компьютерное оборудование позволяет сравнивать непосредственно спектры вибраций и определять, какое отклонение от эталонного является допустимым, а какое недопустимо. Если в базе данных есть спектры вибрации двигателей с известными дефектами, по спектру вибрации данного конкретного двигателя можно предположить, какой именно дефект развивается в этом двигателе.

По вибрации обнаруживаются отказы в самых важных узлах двигателя – турбокомпрессоре, трансмиссиях, форсажной камере.

Система эксплуатации двигателя по техническому состоянию, кроме вибродиагностики, должна включать систему осмотра внутренних частей двигателя (в первую очередь лопаток, дисков и жаровых труб) при помощи авиаскопов, системы контроля давления и температуры в различных сечениях газового потока (причем должно контролироваться не только значение величины, но и его равномерность в различных точках сечения), системы контроля температуры масла и стружки в масле, системы контроля температуры подшипников и так далее.

Учебное издание