СПОСОБ КОНТРОЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ
METHOD FOR MONITORING GAS TURBINE ENGINE TECHNICAL CONDITION

Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения и может быть использовано в электронных системах (САУ) автоматического управления газотурбинными двигателями (ГТД).
Известен способ контроля ГТД с гидромеханической САУ, Кеба И.В. «Летная эксплуатация вертолетных ГТД», М., «Транспорт», 1976 г., заключающийся в том, что в процессе работы двигателя бортмеханик по показаниям прибора в кабине вертолета контролирует значение температуры масла в маслосистеме двигателя и, если температура становится выше заданного предела, выключает двигатель.
Недостатком известного способа является его низкая эффективность.
Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности является способ контроля технического состояния ГТД, реализованный в гидромеханической САУ с электронным ограничителем температуры газов за турбиной. Кеба И.В. «Летная эксплуатация вертолетных ГТД», М., «Транспорт», 1976 г., заключающийся в том, что на работающем двигателе измеряют температуру масла на выходе из маслосистемы ГТД, сравнивают ее значение с предельно допустимым, если измеренная температура масла превысила предельное значение на наперед заданную величину, формируют сигнал «Предельная температура масла на выходе».
Недостатком известного способа является то, что он не позволяет выявить причину нештатного поведения ГТД, приводящую к росту температуры масла. Развитие не идентифицированного вовремя дефекта может привести, в конечном итоге, к повреждению и досрочному съему ГТД.
Таким образом, недостаточный объем автоматического контроля состояния двигателя снижает надежность работы ГТД.
Целью изобретения является повышение качества контроля технического состояния ГТД и, как следствие, повышение надежности работы ГТД и безопасности летательного аппарата (ЛА).
Поставленная цель достигается тем, что в способе контроля технического состояния ГТУ, заключающемся в том, что на работающем двигателе измеряют температуру масла на выходе из маслосистемы ГТД, сравнивают ее значение с предельно допустимым, если измеренная температура масла превысила предельное значение на наперед заданную величину, формируют сигнал «Предельная температура масла на выходе», дополнительно перед запуском двигателя измеряют уровень масла в маслобаке двигателя, сравнивают его с первой наперед заданной величиной, определяемой для каждого двигателя экспериментальным путем, если уровень масла меньше первой наперед заданной величины, формируют сигнал «Мало масла», выдают его на приборную панель бортинженера и доливают масло до требуемого уровня, измеряют температуру окружающего воздуха, сравнивают ее со второй наперед заданной величиной, определяемой для каждого двигателя расчетно-экспериментальным путем, если температура воздуха ниже второй наперед заданной величины, включают подогрев масла в маслобаке и измеряют температуру масла в маслобаке, как только температура масла в маслобаке станет больше третьей наперед заданной величины, определяемой для каждого двигателя экспериментально, выключают подогрев масла в маслобаке, формируют сигнал «Маслосистема к запуску двигателя готова» и выдают его на приборную панель бортинженера, на работающем двигателе измеряют температуру масла на входе в двигатель, сравнивают ее с четвертой наперед заданной величиной, определяемой для каждого двигателя расчетно-экспериментальным путем, если температура масла на входе в двигатель в течение наперед заданного времени больше четвертой наперед заданной величины, формируют сигнал «Температура масла на входе в двигатель велика», выдают его на табло в кабине пилота и в бортовой регистратор и включают топливо-масляный теплообменник, измеряют температуру масла на выходе из опоры компрессора двигателя, сравнивают ее с пятой наперед заданной величиной, определяемой для каждого двигателя расчетно-экспериментальным путем, если температура масла на выходе из опоры компрессора двигателя в течение наперед заданного времени больше пятой наперед заданной величины, формируют сигнал «Повышенная температура масла на выходе из опоры компрессора двигателя», выдают его на табло в кабине пилота и в бортовой регистратор и после окончания полета проводят углубленный осмотр узла компрессора, измеряют температуру масла на выходе из опоры турбины двигателя, сравнивают ее с шестой наперед заданной величиной, определяемой для каждого двигателя расчетно-экспериментальным путем, если температура масла на выходе из опоры турбины двигателя в течение наперед заданного времени больше шестой наперед заданной величины, формируют сигнал «Повышенная температура масла на выходе из опоры турбины двигателя», выдают его на табло в кабине пилота и в бортовой регистратор и после окончания полета проводят углубленный осмотр узла турбины.
На чертеже представлена схема устройства, реализующая заявляемый способ.
Устройство содержит последовательно соединенные блок 1 датчиков (БД), электронный блок 2 управления и контроля (БУД), блок 3 исполнительных механизмов (ИМ), к выходу которого подключены нагреватель 4 масла, топливо-масляный теплообменник 5 (ТМТ), световое табло 6 в кабине пилота, приборная панель 7 бортинженера, бортовой регистратор 8, кнопка 9 «Проверка маслосистемы перед запуском двигателя», подключенная к БУД 2.
Устройство работает следующим образом.
Перед запуском двигателя по команде бортинженера от кнопки 9 «Проверка маслосистемы перед запуском двигателя» в БУД 2 (представляющем собой бортовую цифровую вычислительную машину с устройствами ввода/вывода, вычислителем - процессор, ОЗУ и ПЗУ, и перезаписываемым запоминающим устройством), измеренный с помощью БД 1 уровень масла в маслобаке двигателя сравнивают с первой наперед заданной величиной, определяемой для каждого двигателя экспериментальным путем. Так, для двигателя ПС-90А2, предназначенном для использования в составе силовой установки самолетов Ту-204СМ, эта величина равна 5 литрам (далее по тексту в скобках будут для примера приводиться цифры для этого двигателя). Если уровень масла меньше первой наперед заданной величины, в БУД 2 формируют сигнал «Мало масла», через блок 3 выдают его на приборную панель 7 бортинженера и доливают масло до требуемого уровня (25 л).
После этого с помощью БД 1 измеряют температуру окружающего воздуха, и в БУД 2 сравнивают ее со второй наперед заданной величиной, определяемой для каждого двигателя расчетно-экспериментальным путем (минус 10°С). Если температура воздуха ниже второй наперед заданной величины, по команде БУД 2 с помощью блока 3 включают нагреватель 4 масла и выполняют подогрев масла в маслобаке (не показан). В процессе подогрева с помощью БД 1 измеряют температуру масла в маслобаке и в БУД 2 сравнивают ее с третьей наперед заданной величиной (10°С). Как только температура масла в маслобаке станет больше третьей наперед заданной величины, команда из БУД 2 в блок 3 снимается, нагреватель 4 выключают, в БУД 2 формируют сигнал «Маслосистема к запуску двигателя готова» и выдают его через блок 3 на приборную панель 7 бортинженера.
На работающем двигателе (признак «Двигатель работает» формируется в БУД 2 по частоте вращения n тк турбокомпрессора, измеренной в БД 1, при n тк>7500 об/мин) в БД 1 измеряют температуру масла на выходе из маслосистемы ГТД, в БУД 2 сравнивают ее значение с предельно допустимым (250°С), если измеренная температура масла превысила предельное значение на наперед заданную величину (10°С), формируют сигнал «Предельная температура масла на выходе». Для идентификации причины перегрева масла проводят дополнительный анализ параметров маслосистемы.
Дополнительно на работающем двигателе в БД 1 измеряют температуру масла на входе в двигатель, в БУД 2 сравнивают ее с четвертой наперед заданной величиной (180°С), определяемой для каждого двигателя расчетно-экспериментальным путем, если температура масла на входе в двигатель в течение наперед заданного времени (1 с) больше четвертой наперед заданной величины, на выходе БУД 2 формируют сигнал «Температура масла на входе в двигатель велика», через блок 3 выдают его на табло 6 в кабине пилота и в бортовой регистратор 8 и включают ТМТ 5.
Дополнительно в БД 1 измеряют температуру масла на выходе из опоры компрессора двигателя, сравнивают ее с пятой наперед заданной величиной, определяемой для каждого двигателя расчетно-экспериментальным путем:
где
Тм квд пред. - предельно допустимая температура масла на выходе из опоры компрессора двигателя (вторая наперед заданная величина), [°С];
Твх. - температура воздуха на входе в двигатель, измеряется в БД 1 [°С];
2
Рвх. - давление воздуха на входе в двигатель, измеряется в БД 1 [кгс/см].
Если температура масла на выходе из опоры компрессора двигателя в течение наперед заданного времени (1 с) больше пятой наперед заданной величины, на выходе БУД 2 формируют сигнал «Повышенная температура масла на выходе из опоры компрессора двигателя», через блок 3 выдают его на табло 6 в кабине пилота и в бортовой регистратор 8 и после окончания полета проводят углубленный осмотр узла компрессора.
Дополнительно в БД 1 измеряют температуру масла на выходе из опоры турбины двигателя, сравнивают ее с шестой наперед заданной величиной, определяемой для каждого двигателя расчетно-экспериментальным путем:
где
Тм твд пред. - предельно допустимая температура масла на выходе из опоры турбины двигателя (третья наперед заданная величина);
Твх. - температура воздуха на входе в двигатель, измеряется в БД 1 [°С];
2
Рвх. - давление воздуха на входе в двигатель, измеряется в БД 1 [кгс/см].
Если температура масла на выходе из опоры турбины двигателя в течение наперед заданного времени (1 с) больше шестой наперед заданной величины, на выходе БУД 2 формируют сигнал «Повышенная температура масла на выходе из опоры турбины двигателя», через блок 3 выдают его на табло 6 в кабине пилота и в бортовой регистратор 8 и после окончания полета проводят углубленный осмотр узла турбины.
Таким образом, за счет увеличения объема автоматического контроля состояния двигателя (введения контроля маслосистемы двигателя) обеспечивается повышение качества контроля технического состояния ГТД и, как следствие, повышение надежности работы ГТД и безопасности летательного аппарата (ЛА).