Розробка технології подовження ресурсних показників авіаційних двигунів з використанням автоматизованих систем супроводу їх експлуатації

Abstract

Під час виконання роботи була проаналізована пошкоджуваність деталей двигуна від екс- плуатаційних факторів, а також вплив режимів роботи ГТД, умов експлуатації на пошкоджува- ність деталей двигуна. При прогнозуванні ресурсу відповідальних конструктивних елементів га- зотурбінних двигунів і при розробці методів розрахункової оцінки еквівалентного напрацювання і залишкового ресурсу в процесі експлуатації були використані детерміновані моделі оцінки по- шкоджуваності, а також імовірнісні моделі розрахунку накопиченої пошкоджуваності. Розробле- на модель розрахунку пошкоджуваності за польотний цикл при повторно-статичному і циклічно- му навантаженні. Показано, що при незалежних, близьких до нормальних випадкових пошкоджу- ваностей за цикл можна оцінити основні імовірнісні характеристики накопиченої пошкоджувано- сті і чисел циклів до руйнування, за які пошкоджуваність перевищує критичний рівень. Розглянута оцінка і моніторинг коефіцієнтів запасу міцності, вироблення ресурсу й інших показників з детермінованих та імовірнісних позицій. Визначено зв'язок цих показників з накопи- ченою пошкоджуваністю, який дозволив оцінити імовірнісні характеристики коефіцієнтів запасу міцності і довговічності, а також коефіцієнта вироблення ресурсу при відомих характеристик по- шкоджуваності. Установлено залежність між мінімальними коефіцієнтами запасу міцності і дов- говічності в умовах рівної пошкоджуваності. Отримано формулу для визначення прогнозованого числа циклів до руйнування і коефіцієнтів вироблення ресурсу через накопичену пошкоджуваність для степеневих і напівлогарифмічних характеристик міцності. Приводяться імовірнісні характерис- тики коефіцієнтів запасу для ряду основних законів розподілу накопиченої пошкоджуваності. На основі аналізу факторів впливу на процеси старіння матеріалів конструктивних елемен- тів ГТД і обробки статистичного матеріалу, щодо відмов і пошкоджень деталей з метою виявлен- ня критичних елементів конструкції було розроблено програму подовження календарних термінів служби авіаційних двигунів. Проведено аналіз діючих навантажень на критичні елементи двигунів на сталих режимах роботи та розроблено програму подовження міжремонтних і назначених ресурсів напрацювання льотних годин роботи авіаційних двигунів. Аналіз досліджень впливу циклічних навантажень на довговічність і надійність конструк- тивних елементів авіаційних ГТД дозволив розробити програму виконання робіт з подовження назначеного та міжремонтного ресурсу ГТД в циклах. Обгрунтовано розрахунок фактичного ін- дивідуального наробітку двигуна польотних циклах. Показано, що при наявності експеримента- льних коефіцієнтів, які ураховують особливості кожного польотного циклу можна розрахувати фактичне вироблення двигуном наробітку у польотних циклах. Для двигунів Д-30КП/КП-2, екс- плуатація яких проводиться в умовах військово-транспортної і цивільної авіації, за формулярни- ми даними визначається вичерпання ресурсу у польотних циклах і розраховується індивідуально для кожного двигуна фактичний залишок наробітку у польотних циклах. Відпрацьована методика управління ресурсом двигунів підвищеної контролепридатності на базі ГТД Д-436 та ПС-90А. Розрахунково-експериментальний метод встановлення циклічного ресурсу основним деталям вказаних двигунів дозволяє: – відтворення повного спектра навантажень на конструктивно подібну деталь (у тому чис- лі і при перемінних напруженнях, що здійснюють істотний вплив на циклічну довговічність), ви- конану з того ж матеріалу, у подібних температурних умовах; – урахування розкиду властивостей матеріалу (це враховано при визначенні призначених циклічних ресурсів основних деталей двигуна-прототипу, наприклад Д-36 для Д-436); – урахування впливу конструкції (профілю) деталі на її циклічну довговічність, тому що основні деталі двигуна-прототипу мають подібну конструкцію. Розроблена система моніторингу технічного стану парку двигунів старіючих літаків на рі- вні Державної авіаційної адміністрації України для підготовки і ведення доказової інформації для подовження ресурсів. Розроблена автоматизована система контролю технічного стану двигунів Д-30КП "Алгоритм Д-30КП".