Автореферат (Разработка методов эксплуатации и ремонта двигателей по техническому состоянию в эксплуатирующих организациях)

На правах рукописиПанов Владимир АнатольевичРАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ЭКСПЛУАТАЦИИ И РЕМОНТАДВИГАТЕЛЕЙ ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ СОСТОЯНИЮ ВЭКСПЛУАТИРУЮЩИХ ОРГАНИЗАЦИЯХ.Специальность 05.07.05 «Тепловые, электроракетные двигатели иэнергоустановки летательных аппаратов»Авторефератдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква - 2012Работа выполнена в Московском авиационном институте(национальном исследовательском университете) «МАИ»Научный руководитель:д.

т. н., профессор Новиков Александр СергеевичОфициальные оппоненты:Марчуков Евгений Ювенальевич, д.т.н., профессор,ОКБ им. А.Люльки ОАО «УМПО», генеральный конструктор;Пайкин Александр Григорьевич, к.т.н., ЗАО «НПК «Авиапромтех»,заместитель Генерального директора – технический директорВедущая организация: Открытое акционерное общество«Научно-производственное объединение «Сатурн»Защита состоится «11» марта 2013 года в 13 часов на заседаниидиссертационного совета Д 212.125.08, созданного на базе Московскогоавиационного института (национального исследовательского университета)по адресу: 125993, г.

Москва, А-80, ГСП-3, Волоколамское шоссе, д. 4.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московскогоавиационного института (национального исследовательского университета)Автореферат разослан " ____ " ______________ 2012 г.Ученый секретарьдиссертационного совета Д 212.125.08,д.т.н., профессор2Зуев Ю. В.Общая характеристика работыАктуальность проблемы.Единаясистемауправлениятехническимсостоянием авиационных двигателей представляет собой совокупностьэкономически и административно самостоятельных структурных элементов(предприятий, организаций), деятельность которых и соответствующий ей характерфункциональных связей подчинены единой цели: обеспечению, поддержанию ивосстановлению исправного состояния авиационных двигателей для всехструктурных элементов при минимизации финансовых затрат.

Центральное место всистеме управления техническим состоянием авиационных двигателейпринадлежит ее информационному обеспечению. Объем и характер получаемойинформации зависит от функционального предназначения того или иногоструктурного компонента системы управления техническим состоянием двигателя.Головной эксплуатант должен иметь информацию о состоянии двигателей,являющихся его собственностью, нормативных требованиях к техническомусостоянию объекта, допустимым средствам и методам обеспечения исправности вразличных условиях восстановления исправности двигателей.Естественно предположить, что создание такой системы управлениятехническим состоянием авиационных двигателей и организация обменаинформацией в общекорпоративных интересах всей структуры способнысущественно упростить правила функционирования отдельных предприятий.Разработка и внедрение экономически обоснованной стратегии, единой системыуправления техническим состоянием авиационных двигателей позволит успешнорешать задачи по обеспечению, поддержанию и восстановлению исправногосостояния всех составных компонентов силовых установок летательных аппаратов.В настоящее время отсутствуют обоснованные критерии по принятию решений овиде ремонта двигателя.Цель диссертационной работы На основе современных достиженийфундаментально-прикладной науки по технической диагностике и статистическогоанализа дефектов, выявленных в процессе эксплуатации тысяч авиационныхдвигателей, предложить методы обеспечивающие эксплуатацию двигателей потехническому состоянию.Для достижения поставленных целей решаютсяследующие задачи:1.

Разработать принципы построения и управления системой послепродажногообслуживания с выполнением восстановительного ремонта авиационныхдвигателей непосредственно в эксплуатации и в ЦВИД (центрахвосстановления исправности двигателей);2. Разработать алгоритмы поиска и локализации неисправностей ТРДДФ длядальнейшего их устранения в эксплуатации и ЦВИД по специальноразработанным технологиям.3.

Экспериментально исследовать и математически доказать нормы максимальнодопустимыхвеличинвиброаккустическихпараметровнеразборныхподшипников с двигателей поступивших в ремонт.4. Разработать предложения по модульности конструкций ТРДДФ дляобеспечения модульного восстановительного ремонта в эксплуатации.3Научная новизна работы состоит в следующем:1.Разработан алгоритм поиска и локализации неисправности авиационногодвигателя объединяющий в себя, как параметрические данные, так и физическиепараметры технического состояния двигателя с последующей выдачей не тольковероятного дефекта, но и технологии его устранения.2.Впервые разработаны нормы максимально допустимых величинвиброаккустических параметров неразборных подшипников с двигателейпоступивших в ремонт.3.Разработаны методы эксплуатации и ремонта двигателей по техническомусостоянию отличающиеся от известных алгоритмом поиска неисправностей, ипринятий решений по их устранению для заданного уровня надежности.Достоверность научных положений.1.Разработанные методики опробованы на десяти двигателях семейства РД-33,с выявлением локальных дефектов с вероятностью более 85%.2.Достоверностьрезультатовповиброаккустическойдиагностикеподшипников экспериментально подтверждена на 1500 экземплярах.3.Алгоритмы поиска неисправностей двигателя подтверждены результатамидиагностирования двигателей проходящих длительные и технологическиеиспытания.Научные положения, выносимые на защиту.1.Алгоритмы поиска неисправности авиационного двигателя с глубиной досборочной единицы в условиях эксплуатации с применением параметрическогоанализа, оценки уровня вибрации и физико-химического анализа масла.2.Результаты работы по оценке технического состояния неразборныхподшипников виброаккустическим методом с двигателей поступивших в ремонт.3.Технологии восстановления исправности авиационных двигателей вусловиях эксплуатации и ЦВИДах при локальном и восстановительном ремонте.4.Предложения по модульности конструкций ТРДДФ для обеспечениямодульного восстановительного ремонта в эксплуатации.Личное участие автора.Автор научно обосновал методологию поиска неисправностей двигателя вусловиях эксплуатации на месте базирования авиационной техники.Разработал технологическую документацию на выполнение локальноговосстановительного ремонта двигателей в условиях эксплуатации.Руководил и выполнял экспериментальные работы по анализу техническогосостояния двигателей в эксплуатации и испытательном стенде.Разработал техническое предложение по организации региональных центроввосстановления исправности двигателей.Разработал технологию замены модулей роторных узлов двигателя припроведении восстановительного ремонта.Практическая значимость и ценность проведенных работ.1.Разработанные алгоритмы поиска и локализации неисправностиавиационного двигателя позволяют с большой степень вероятности производитьобнаружение дефекта, даже на его ранних стадиях развития.

Алгоритмы позволяют4сопоставить объем восстановительного ремонта для устранения неисправности снеобходимым выполнением предупредительного ремонта по замене сборочныхединиц имеющих ресурс менее ресурса двигателя и имеющих наработку на отказменее установленного ресурса двигателя, на который они установлены.2.Экспериментально разработанные максимально допустимые нормывиброаккустического состояния неразборных подшипников, с двигателейпоступивших в ремонт, позволяют с высокой точностью выявить дефекты надеталях подшипника, тем самым обеспечить повышение надёжности двигателя.Данный метод позволяет произвести разбраковку подшипников и оценить ихфактическое техническое состояние даже при наличии таких дефектов как стружкав масле и консервация маслосистемы не соответствует требования техническихусловий.3.Разработанная методика балансировки ротора газогенератора с РКТВДобеспечивает выполнение модульной замены РКТВД в эксплуатации на частичноразобранном двигателе в условиях эксплуатации.Публикации.

Основные результаты диссертации опубликованы в 6 статьях вжурналах из списка ВАК Минобрнауки.Апробация и внедрение результатов. Материалы диссертации докладывались наконференции в Самарском авиационно-космическом университете (2011г) инаучно техническом совете ОАО КЛИМОВ (2012г). Методика и максимальнодопустимые нормы виброаккустических параметров неразборных подшипниковдвигателей поступивших в ремонт, приняты и внедрены в производство ремонтадвигателей на ММП им.

В.В. Чернышева. Алгоритмы поиска неисправностиапробированы на двигателях проходящих длительное испытание на испытательныхбоксах ММП им.В.В. Чернышева.Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав,общих выводов к работе и списка использованной литературы. Материалыдиссертации изложены на 186 страницах, содержат 28 рисунков, 10 таблиц исписок используемой литературы из 102 наименований.ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.Во введении обоснована актуальность темы диссертационной по эксплуатацииТРДДФ, как сложной технической системы с точки зрения диагностирования ипринятия решения по восстановлению исправности в интересах эго эксплуатациипо техническому состоянию.

Сформулированы задачи исследования длядостижения поставленной цели.В первой главе рассмотрены закономерности изменения техническогосостояния двигателя, причин появления и закономерностей развития отказов,рассматриваемых в качестве случайных событий, возникающих и изменяющихсяво времени, в процессе эксплуатации. Из результатов рассмотрения возможныхпоследствий отказов в зависимости от их характера развития и проявления можноразличить следующие условные формы надежности:- функциональную, когда изделие не способно выполнять заданныефункции;5- параметрическую, когда выполняемые функции не удовлетворяют требованиямвысокой точности, экономичности и эффективности;- прочностную, повреждения или отказ которые не обеспечиваются необходимойдолговечностью.

В главе приведены характерные дефекты, встречающиеся натиповом двигателе, а так же проведен анализ статистики отказов исистематизированы диагностические признаки их обнаружения и локализации(табл.1).Таблица1. Перечень характерных дефектов на семействе двигателей РД-33.№ пп1.2.3.4.5.6.Детали и системыдвигателяЛопатка вентилятора1-й. 2-й, 3-й ступенейЛопатки компрессораЖаровая трубаКорпус камерысгоранияКоллектор камерысгоранияСопловой аппаратТВД7.Сопловой аппаратТНД8.Рабочие лопатки ТВД9.Рабочие лопатки ТНД10.11.12.13.Диски вентилятораДиски компрессораДиски турбиныМеста соединениядисков с валом(шпильки)14.Топливная системаСАР15.Подшипникитрансмиссии16.Шестерни ц/привода17.Масляная система18.Диагностические признакиотказыВ полетеНа землеЛокализованныеВибрацияПри осмотре++ВибрацияПри осмотре++-При осмотреПри осмотре++++Срабатываниепожарнойсигнализации-++Заброс ТгПри осмотре+-При осмотреЗаброс ТгЗаброс ТгвибрацияЗаброс ТгвибрацияНе локализо-ванные+При осмотре++При осмотре++--++--++--++--++-+-+-+-+-+Отклонениеосновныхпараметров отнормВибрация,срабатываниесигнализаторастружкиОтказтопливной имаслянойсистемОтклонениеосновныхпараметров отнорм-6+№ ппДетали и системыдвигателяДиагностические признакиотказыВ полетеНа землеЛокализованные--+-Обнаруженатечь+То же+Не локализо-ванные+Форсажныеколлектора19.20.21.Продольные швыобечаек форсажнойкамерыТрубки наружногоконтураТрубки управлениясопломТак же рассмотрена существующая практика эксплуатации двигателей потехническому состоянию, которая определяет эксплуатацию двигателя пофиксированному межремонтному ресурсу, после выработке которого, переборке иремонту на предприятии изготовителе или предприятиях выполняющих ремонтподвергаются двигатели находящиеся и в исправном состоянии.Рассмотрена организация восстановления исправности авиационных двигателей вВВС США, Великобритании, Германии и России.