Особенности конструкции двигателя

Трубореактивный двухконтурный двигатель Д-36 предназначен для установки на транспортные самолеты ЯК-42 и другие. Двигатель выполнен по трехвальной схеме с осевым 14-ступенчатым' компрессором и пятиступенчатой турбиной. Особенностью трехвальной схемы является разделение роторной части двигётеля на трн самостоятельных ротора: вентилятора (В), среднего давления (СД) и высокого давления (ВД). Ротор вентилятора включает одноступенчатый компрессор и трехступенчатую турбину. Ротор СД представляет собой шестиступенчатый компрессор с одноступенчатой турбиной. Ротор ВД — семиступенчатый компрессор

t одноступенчатой турбиной. При работе двигателя роторы имеют различные частоты вращения. Таким образом, роторная часть двигателя представляет собой три вращающиеся с различными частотами массы, которые в силу остаточной неуравновешенности являются основными источниками вибрации.

Трехвальная схема определяет и особенности вибрации двигателя. В первом приближении роторную вибрацию можно считать трехкомпонентной. При этом каждый ротор возбуждает соответствующую компоненту (составляющую) вибрации. Частота каждой составляющей определяется частотой вращения соответствующего ротора, а амплитуда (уровень) вибрации зависит от динамических сил, передаваемых через опоры со стороны каждого ротора на статор, т. е. or степени неуравновешенности ротора.

Частота вращения ротора вентилятора существенно ниже частот вращения роторов СД и ВД на всех режимах работы двигателя. Следовательно, диапазон изменения частот вибрации от ротора вентилятора не совпадает с диапазоном частот вибрации от роторов СД и ВД. в то время как диапазоны изменения частот вибрации от роторов СД и ВД пересекаются. Эти особенности вибрации двигателя учитываются при выборе полос пропускания частотны* фильтров бортовой виброизмерительной аппаратуры.

АППАРАТУРА ИЗМЕРЕНИЯ ВИБРАЦИИ

Бортовая аппаратура измерения вибрации самолета ЯК-42 содержит следующие элементы. На каждом двигателе установлено по два индукционных датчика вибрации типа МВ-31. Датчики размещаются в плоскостях передней и задней подвесок двигателя и измеряют вертикальную составляющую вибрации двигателя. Электрические сигналы от датчиков поступают на электронные блоки измерителей вибрации соответствующего двигателя. В электронных блоках производится усиление и частотная фильтрация сигнала. Из электронных блоков сигналы поступают на указатели вибрации, которые расположены на левом вертикальном пульте кабины пилотов (рис. 7).

В электрическом блоке каждого двигателя имеется по два частотных фильтра. Полоса пропускания первого фильтра (30...

Рис. 7. Внешний вид панели 100 Гц) выбрана с учетом частоты

измерителя вибрации вращения ротора вентилятора.

Полоса пропускания второго фильтра (125...270 Гц) соответ- 16

ствует диапазону частот вращения роторов СД и ВД (турбокомпрессора). Использование двух фильтров позволяет вести раздельный контроль уровня вибрации вентилятора и турбокомпрессора.

Шкала указателя «Измерение вибрации, вентиляторов» оцифрована в процентах (рис.7). Максимальному значению (100%) соответствует виброперемещение корпуса двигателя 0,2 мм. Максимальному значению указателя «Измерение вибрации турбокомпрессоров» (100%) соответствует уровень внброскоростн 100 мм/с Выбор конкретного датчика и двигателя производится с помощью переключателя «Датчики вибрации». В режиме «Автомат» на указатели поступает информация от двигателя (датчика), имеющего максимальный уровень вибросигнала.

4.3 ПОРЯДОК КОНТРОЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО

СОСТОЯНИЯ ДВИГАТЕЛЯ

Подготовить самолет к запуску двигателя и провести контроль работоспособности виброаппаратуры в соответствии с инструкцией «Контроль работоспособности двигателя Д-36 на самолете ЯК-42».

Подготовить протоколы испытании (ПРИЛОЖЕНИЕ).

Произвести запуск и прогрев двигателя в соответствии с инструкцией по запуску.

Провести измерение параметров вибрации на заданных режимах работы двигателя.

Остановить двигатель и выполнить заключительные работы на самолете в соответствии с инструкцией по запуску.

Обработать результаты измерений.

Дать заключение о техническом состоянии двигателя..

Измерение параметров вибрации

После запуска и прогрева двигателя установить режим аРуд = 81°. Поставить переключатель «Датчики вибрации» в положение «Автомат». Снять показания указателей «Измерение вибрации вентиляторов» н «Измерение вибрации турбокомпрессоров-' н занести данные в протокол (табл. 111). Там же отметить состояние табло «Опасная вибрация» (горит, не горит).

Установить частоту вращения ротора вентилятора я„ = 76%. Переключатель «Датчики вибрации» перевести в положение, соответствующее датчику передней подвески (ПП) испытуемого двигателя. Снять показания с указателя «Измерение вибрации вентилятора». Перевести переключатель в положение, соответствующей датчику задней подвески (ЗП), и повторить замер вибрации вентилятора. Полученные данные занести в табл. П1.

Установить частоту вращения ротора ВД лвд = 91%- Поставить переключатель «Датчики вибрации» в положение, соответствующее датчику ПП, и снять прказания указателя «Измерение вибрации турбокомпрессоров». Перевести переключатель в положение, соответствующее датчику ЗП. и повторить замер вибрации турбокомпрессора. Полученные данные занести в табл. П1

Поставить переключатель «Датчики вибрации» в положение «Автомат» и произвести останов двигателя согласно инструкции по запуску.

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

Целью обработки результатов измерений является определение диапазона

статистически возможных уровней вибрации и прогнозирование на одно измерение^перед значения верхней границы этого диапазона. Расчеты ведутся в следующей последовательности'

Взять у преподавателя данные о параметрах вибрации двигателей, полученные при обработке результатов предыдущего (п — 1) замера:

t7,,-! — среднее значение вибрации;

S2„-i дисперсия вибрации;

У*лР-1) I — прогнозное значение верхней границы диапазона статистически возможных уровней вибрации; а, (п— I) — коэффициент сглаживания.

Выполнить расчет для п измерений среднего значения V„ и дисперсии Sn2. используя рекуррентные формулы (3.10) и (3.11). Полученные данные занести в протокол (табл. П2).

Выполнить расчет толерантного коэффициента для границ статистически возможных уровней вибрации в соответствии с выражением (3.16). приняв значение квантиля нормального распределения U|-К| = 2,58, соответствующее доверительной вероятности Рр| = 0,995. Значения квантилей t и х2 выбираются по табл. ПЗ и П4 в зависимости от числа измерений.

Когда количество измерений п >■ 20. квантиль / = 2,58, а квантиль х2 определяется с учетом соотношения

1 /КЕИ— 1

' У 1 —1,64 /27(7—0

Выполнить расчет границ диапазона статистически возможных уровней вибрации в соответствии с выражениями (3.14) и

. Если значение ннжней границы. V,,*" окажется, меньше нуля, то его приравнивают к нулю. Занести полученные данные в табл. П2.

Вычислить коэффициенты а0(п) и а\(п) уравнения экспоненциального сглаживания, которое используется для определения прогнозного значения уровня вибрации, в соответствии с вы- 18 ражениями (3.18) и (3.19), приняв значение постоянной сглаживания а = 0,1.

Вычислить прогнозное значение верхней границы диапазона статистически возможных уровней вибрации:

СД = Оо (л) + «1 («)■

Результат занести в табл. П2.

Расчеты можно выполнить с помощью имеющихся на учебном аэродроме мини-ЭВМ по разработанным на кафедре эксплуатации летательных аппаратов и двигателей программам.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО

СОСТОЯНИЯ ДВИГАТЕЛЯ

Заключение о техническом состоянии двигателя дается в соответствии с методикой, изложенной в и. 3.3. Алгоритм принятия решения изображен на рис. 6.

Провести контроль работоспособности ГТД. На этом этапе проверяется выполнение условия работоспособности (3.20):

Vn<[V\.

За предельно допустимый уровень вибрации вентилятора и турбокомпрессора принимается значение 40%.

При невыполнении условия работоспособности эксплуатация двигателя должна быть прекращена до выяснения причин повышения вибрации.

.Провести сравнение измеренного значения вибрации с границами статистически возможных уровней вибрации, т. е. проверить условие

IVй <-Vn< Vn**.

В случае выхода измеренного значения вибрации из диапазон;' статистически возможных уровней вибрации двигатель берется под особый контроль (введение осмотров, дополнительный замер параметров и т. п.).

Провести сравнение прогнозного значения Vn+\ со значением верхней границы IV* диапазона статистически возможны \ уровней вибрации. При *том должно выполняться условие

lCTi < Vn**.

В случае невыполнения данного условия двигатель также беретсч под особый контроль

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

Краткая характеристика испытываемого двигателя и условий проведения контроля.

Параметры вибрации и их связь с техническим состоянием ГТД.

Результаты обработки данных замера вибрации.

Алгоритм постановки технического диапазона.

Заключение о техническом состоянии двигателя.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

I Роторная вибрация и ее связь с конструкцией и техническим состоянием ГТД.

Состав и назначение бортовой виброизмерителыюй аппаратуры.

Принципы назначения диапазона статистически возможных уровней вибрации и ее прогнозирования.

4 Алгоритм принятии решения о техническом состоянии ГТД по параметрам вибрации.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Методика диагностики и прогнозирования технического состояния газотурбинных двигателей самолетов гражданской авиации но изменению регистрируемых параметров роторной вибрации в процессе эксплуатации / Г В. Ив i-

яов, С. М. Дорожко, В. А, Карасев М. ГосНИИГА. 1984. 88 с.

К е б а И В. Диагностика авиационных газотурбинных ’двигателей М.. Транспорт, 1980. §5.2. С. 122—134

Дорожко С. М. Контроль и диагностирование технического состояния газотурбинных двигателей но вибрационным параметрам М.: Транспорт, 1984. §2.3. С 48-62.

Карасей В. А., Рой т май А. Б. Доводка эксллуа гационных машин.

Виброднагиостнческне методы. М.: Машиностроение, 1986. §11. С. 68— 76.

Венцель К. С Теория вероятностей. М.: Наука, 1969. 576 с.Таблица П1

Данные измерения вибрации на самолете ЯК-42

(бортовой номер, номер двигателя, номер замера п =)

ct руд =81°	) П в	= 76%	п ВД =	91%
Вибрация веитилят., %	Вибрация ТК. % /	Вибрация веитилят., переди. подв., %	Вибрация веитилят., задн. подв., /0	Вибрация, ТК, переди. подв.. %	Вибрации задн. поав, %

Табло «Опасная вибрация* j 1..

Таблица Г12

Результаты обработки вибрации, номер замера п =

Режим	Указатель. место измерен.	Vn, %	SJ, Л	\пВ %•	•II Vn %	Я, (п). *%	. *пр Уд-1, %
л и = 76%	Вентилятор, передняя подвеска			<		-.	•
Вентилятор. задняя подвеска	*	•				•
лРд- 91%	Турбокомпр., передняя подвеска	ч
Турбокомпр., задняя подвеска

Таблица Г13

Значения квантилей распределения Стьюдента при Ру = 0,995

л 5	1 6	1 7		1 9	10 \|		1 12 1
t 4.3	3,71	3,5	3.35	3,25	3,17	3.11	3.L	3,01

л \| 14	1 15				19 1		1 40 \|	оо
/ 2,98	2,95	2,93	2,92	2.88	2,86	2.84	2,7	2.58
Значения	* квантилей х2	• распределения при	Таблица Р,- = 0,95	а. П4
л — 1		5 1			8 1		1 ю 1
X1	0,71	1.14	1.63	2.17	2.73	3.32	3,94	4,6

л — 1	12 I	13 1	14 1	15 \|	16 \|		18 \|
У.2	5.2	5,9	б'.б	7.3-		8,7	9.4	10,1