Воздействие пыли на газотурбинные двигатели

На современных ЛА в наибольшей степени «страдают» от пыли газотурбинные двигатели. Для заданных запыленности воздуха и ветрового режима количество и дисперсный состав засасываемой в двигатель пыли зависят от его размерности, мощности, компоновки и режима работы. При прочих равных условиях наибольшее количество пыли «заглатывают» двигатели вертолетов.

Пыль, поднятая с земли индуктивным потоком несущего винта, движется к периферии ометаемой несущим винтом плоскости. При этом мелкодисперсная часть пыли подсасывается в зону разрежения над несущим винтом, а оттуда индуктивным потоком вновь отбрасывается вниз. Наибольшее количество этой пыли концентрируется опять-таки вблизи периферии плоскости, ометаемой несущим винтом, а над центральной частью несущего винта пыль поднимается вверх и по существу уходит от вертолета (рис. 6).

Значительная часть пыли, отбрасываемой индуктивным потоком несущего винта, оказывается в зоне разрежения, создаваемой двигателями, и засасывается в воздухозаборники двигателей. При этом в отличие от самолетов на вертолетах с газотурбинными двигателями не существует вихревых или каких-либо турбулентных потоков, забрасывающих пыль непосредственно с поверхности земли в воздухозаборники двигателей. Важно отметить, что у вертолетов одновинтовой схемы с несущим винтом левого вращения в левый двигатель попадает больше пыли, чем в правый.

Рис.6. Концентрация пыли в воздухе вокруг вертолета Ми-4 при висении у земли на различной высоте (h_к - расстояние от колес до земли)

Эрозионный износ проточной части двигателя.

Двигаясь с большой скоростью по проточной части двигателя, пыль вызывает сильный эрозионный износ деталей компрессора. Наибольшему износу подвержены рабочие лопатки по входной кромке и вогнутой стороне, причем лопатки первых ступеней изнашиваются по всей высоте, а лопатки последних ступеней — по периферии, что объясняется центрифугированием пыли в компрессоре. В значительной мере изнашиваются также лопатки спрямляющих аппаратов и внутренняя поверхность корпуса компрессора. Износ деталей проточной части компрессора сопровождается уменьшением степени повышения давления воздуха и к.п.д. компрессора, падением тяги (мощности) двигателя, увеличением удельного расхода топлива.

Эрозионный износ лопаток компрессора является одной из основных эксплуатационных причин его помпажа, обусловленного изменением расчетных аэродинамических профилей лопаток, нарушением плавности их обтекания воздушным потоком Как свидетельствует опыт эксплуатации авиационных газотурбинных двигателей, вероятность помпажа по этой причине существует во всем диапазоне частот вращения Поэтому для предупреждения отказов двигателей при эксплуатации ЛА в пыльных условиях необходимо периодически контролировать износ лопаток первых ступеней компрессора Периодичность контроля, допустимый износ лопаток, используемые приспособления определяются эксплуатационно-технической документацией двигателе и ЛА При износе лопаток, превышающем допуск, установленный для каждого типа двигателя, необходимо снять двигатель с эксплуатации и отправить в ремонт.

Опасный износ лопаток компрессора определяют и по изменению стабильности основных рабочих параметров — температуры газов перед или за турбиной, максимальной тяги (мощности) и уровня вибраций двигателя. Поэтому при отклонении основных параметров двигателя от их нормальных значений необходимы тщательный инструментальный контроль износа лопаток и проверка работы двигателей на земле, включающая пробы приемистости Вообще, при эксплуатации ЛА в условиях повышенной запыленности воздуха рекомендуется проверять устойчивость работы двигателей не реже чем через 80—100 полетов, так как помпаж является наиболее частым и опасным следствием пылевой эрозии лопаток компрессора.

Попадая в воздушный тракт системы автоматического регулирования двигателя, пыль может нарушить его нормальное функционирование. Пыль существенно ускоряет износ лабиринтных уплотнений и подшипников ротора турбокомпрессора, ухудшает качество распыла топлива и охлаждение форсунок камер сгорания.

Дата добавления: 2014-12-25