Печать

ГАРАНТИЯ ДОЛГОВРЕМЕННОЙ РАБОТЫ АВИАЦИОННОГО ДВИГАТЕЛЯ.

Автор: Николай Евстафиевич. Опубликовано в Гарантия долговременной работы авиационного двигателя

КАЧЕСТВЕННЫЕ МАСЛА И СМАЗКИ ГАРАНТИЯ ДОЛГОВРЕМЕННОЙ РАБОТЫ АВИАЦИОННОГО ДВИГАТЕЛЯ.

Запорожское машиностроительное конструкторское бюро «Прогресс» им. академика Ивченко А. Г. является создателем 35 типов и модификаций авиационных двигателей за 55 летний срок своего существования, которые серийно эксплуатируются на самолетах Ил-18, Ан-10, Ан-12, Ан-24, Як-40, Як-42, Бе-12, Ан-124, Ан-72, Ан-74, L-39, L-59, вертолетах Ми-26 и их модификациях. Самолеты с двигателями ЗМКБ «Прогресс» закуплены и летают в 80 странах мира. Предприятие специализируется на создании двигателей для пассажирских, военно-транспортных и учебно-тренировочных самолетов. Характерной особенностью разработанных предприятием дви- гателей является их большой назначенный ресурс. Текущими задачами предприятия являются: — поддержание в работоспособном состоянии двигателей разработки прошлых лет для обеспечения полной выработки назначенного ресурса 16... 20 тыс. часов; — внедрение вновь разработанных двигателей на существующие самолеты с целью повышения топливной эффективности и снижения стоимости единицы перевозимого груза на тонно-километр. Так, например, применение двигателя Д-436Т1 на самолете Ту-134 снижает расход топлива на 30%. Предприятие, несмотря на экономические трудности, занимается разработкой авиационных двигателей 5-го и б-го поколений. Долговечность работы двигателя или его ресурс зависит от многих факторов и не последними факторами являются применяемые на двигателе смазки и масла. Газотурбинный авиационный двигатель имеет масляные полости, в которых располагаются под- шипники, шестерни и другие механизмы. Подшипники, шестерни требуют для своей работы смазочное масло, обладающее опреде- ленными требованиями. Одним из них является несущая способность масляной пленки, которая не должна исчезать при максимальных нагрузках. Применяемое масло должно иметь определенную термостабильность, т.к. в масляные полости опор турбин проникает тепло через детали корпусов от дисков турбин. К применяемым маслам предъявляются казалось бы противоречивые требования: достаточная вязкость при высоких температурах и определенная вязкость при отрицательных температурах, обеспечивающая запуск авиационного двигателя до температуры окружающей среды — 40 ° С. Масло должно иметь малую испаряемость при рабочих температурах и его физико-химические характеристики в течение длительного периода не должны существенно изменяться. Применяемое масло не должно быть токсичным, т.к. попадание паров его в газовоздушный тракт и в систему отбора воздуха на наддув кабины самолета может вызвать отравление членов экипажа и пассажиров. К важнейшим показателям, особенно, в современных условиях экономического кризиса является цена масла. Именно этот фактор сдерживает применение более качественных масел на двигателях первого, второго и третьего поколений. Наиболее нагруженный режим для масла — останов двигателя. В момент работы двигателя тепловые потоки от горячих узлов двигателя компенсируются прокачкой масла через масляные полости. Температура масла в этом случае не достигает предельных значений. Процесс является установившимся. В случае когда двигатель останавливается прокачка масла через горячие узлы двигателя прекращается. Также нет протока охлаждающего воздуха, т.к. компрессор двигателя не вращается. Диски турбин, имеющие температуру до 550 °С являются аккумулятором тепла. Тепло от дисков передается через валы и другие детали в масляную полость. В этом случае возникают температуры деталей, соприкасающихся с маслом, приближающиеся к предельно-допустимой тем- пературе для данного масла. А в отдельных случаях, когда произведен останов двигателя с максимального режима (взлет, номинал) без предварительной работы на режиме малого газа температура масла в горячих полостях может превышать предельно — допустимую. Но такие случаи являются исключением из правил и являются недопустимыми. Масло, находясь в горячих опорах в момент стоянки, начинает интенсивно менять свои характеристики. Идет повышенное испарение, увеличение вязкости, износ присадок; появляются лаковые пленки и кокс. Причем действие повышенной температуры на масло зависит от времени и продолжительности стоянки. На двигателе АИ-20; например, максимальная температура в масляных горячих полостях появляется через 2,5...3 часа после останова и выдерживается еще 2...3 часа, а затем начинает падать. Испорченное масло в горячих полостях при последующих запусках постепенно изменяет физико-химические характеристики и качество всего объема масла. И чем меньше объем маслобака, тем быстрее происходит процесс «старения» масла. В связи с этим для сохранения качества масла наилучший режим работы — это непрерывная наработка без останова двигателя. Для установления срока службы масла на одном и том же двигателе правильно учитывать интенсивность рейсов и время стоянки самолета до возвращения его в базовый порт. Там, где самолет стоит меньше 1,5... 2 часов — условия для работы масла более благоприятны, чем в случае стоянки 3...5 часов. Срок замены масел в этих случаях должен быть различным. В настоящее время с целью экономии топлива, материальной части и времени стендовые доводочные и сертификационные испытания проводятся циклами с изменением режимов работы двигателя от минимального до максимального и наоборот. Стоянка двигателя между циклами сокращена до минимума. В этом случае проверка характеристик масла выполняется в условиях не соответствующих реальным. На заре развития турбореактивной авиации не было еще специальных масел, а начинали работать на старых минеральных маслах, а точнее на их смесях. Так, например, на турбовинтовом двигателе АИ-20 применялась маслосмесь, состоящая из 75 % масла МК-8 и 25 % масла МС-20. Тогда, считали, что только вязкое масло может применяться на редукторе, а роторные подшипники должны смазываться жидким маслом, чтобы не было проскальзывания роликов при запуске в условиях отрицательных температур. Маслосмесь позволяла запускать двигатель при температуре -25 \"С не ниже. Промышленность не готовила такую смесь и смешивали масла в аэропортах, что было неудобно. На двигателе НК-12 применялась обратная по составу маслосмесь 75 % масла МС-20 и 25 % масла МК-8. Запуск двигателя без подогрева осуществлялся при температуре окружающей среды —5 °С не ниже. Через некоторое время появились маслосмеси СМ-4,5 и СМ-7,5, которые изготавливались в промышленности. Качество их улучшилось благодаря добавлению антиокислительных присадок. Вырос срок службы маслосмесей. Конечно, развитие авиации требует создание масел с более лучшими качествами и, особенно, по термоокислительной стабильности. Топливная эффективность термодинамического цикла газотурбинного двигателя возрастает при повышении температуры газа перед турбиной. Это достигается путем применения более термостойких материалов и созданием совершенной системы охлаждения лопатки первой ступени турбины. Двигатели 5-го и 6-го поколений, создаваемые на авиационных фирмах, уже ощущают потребность в новых маслах с более высокой термостабильностью. Однако, следует отметить, что внедрение новых масел в существующие и вновь разрабатываемые двигатели имеет ряд затруднений. Раньше внедрение масел проходило в 3 этапа: лабораторные испытания, стендовые (наземные) и летные испытания под наблюдением. Эти работы курировались ЦИАМом и финансировались из бюджета. Результаты каждых испытаний рассматривались и утверждались специальной Комиссией Совета Министров СССР при Госстандарте. Сейчас для испытания масел на двигателе необходима материальная часть, которая участвует в сертификации, и топливо для проведения испытаний. Учитывая, что наработка нового масла должна быть хотя бы 150... 300 часов, затраты на испытания выливаются в круглую сумму. Кроме того, существует риск потерять материальную часть при непредвиденных обстоятельствах. В связи с этим, внедрение новых масел должно проводится при 100 % гарантии качества масла и в отдельных случаях возможна подконтрольная эксплуатация нескольких самолетов под наблюдением специалистов. В этом случае выполняется дополнительный контроль параметров двигателя (маслосистема) и дополнительные периодические анализы опытного масла. Но это возможно только в том случае, если сохранена база серийного масла. Безусловно в каждом конкретном случае могут быть различные варианты при внедрении новых масел. ЗМКБ «Прогресс» приветствует усилия разработчиков и производителей авиационных смазок и масел по созданию и внедрению более качественных и дешевых образцов ГСМ.