ОЦЕНКА ТЕХНИЧЕСКИХ РИСКОВ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ НАДЕЖНОСТЬЮ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА АВИАДВИГАТЕЛЯ ВЕРТОЛЕТА МИ-8 Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 629.7.03

ОЦЕНКА ТЕХНИЧЕСКИХ РИСКОВ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ НАДЕЖНОСТЬЮ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА АВИАДВИГАТЕЛЯ ВЕРТОЛЕТА МИ-8

Е. Е. Сяков*, А. В. Афанасьева, Е. А. Середин Научный руководитель - О. Г. Бойко

Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева, Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

*Е-шай: tupolev5k@gmail.com

В статье представлен анализ вероятных отказов агрегатов, узлов и систем газотурбинного двигателя ТВ2-117А вертолёта Ми-8 на протяжении этапов его жизненного цикла, взяв за основу параметры теории надёжности.

Ключевые слова: отказ, жизненный цикл, надёжность, двигатель.

ASSESSMENT OF TECHNICAL RISKS OF THE LIFE-RELIABILITY SYSTEM OF THE LIFE CYCLE OF THE MI-8 HELICOPTER

E. E. Syakov*, A. V. Afanaseva, E. A. Seredin Scientific supervisor - O. G. Boyko

Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation

*B-mail: tupolev5k@gmail.com

The article presents an analysis of the probable failures of units, components and systems of the TV2-117A gas turbine engine of the Mi-8 helicopter during the stages of its life cycle, taking as a basis the parameters of the reliability theory.

Keywords: failure, life cycle, reliability, engine.

Вертолет — универсальный и многоцелевой летательный аппарат, который не требует специально оборудованной площадки для совершения взлетов и посадок. Рост лётно-технических характеристик вертолётов объясняется применением на них газотурбинных двигателей (ГТД).

В авиационной технике распространены случаи нарушения работоспособности оборудования, вследствие выхода параметров какой-либо системы за рамки допусков. Такое явление называется отказом.

Жизненный цикл авиационного двигателя, определяемый интенсивностью отказов по времени, изображен на рис. 1 и включает в себя этапы: приработки (участок 1), нормальной эксплуатации (участок 2) и интенсивного изнашивания (участок 3). На первом участке обычно обнаруживаются отказы, связанные с ошибками при сборке и регулировке оборудования. Стоит отметить, что одной из наиболее частых причин отказов аппаратуры в начале эксплуатации является неопытность обслуживающего персонала. На втором участке изображен наиболее длительный период работы аппаратуры с уменьшением частоты отказов, который принято считать периодом нормальной работы. На третьем участке отмечается увеличение интенсивности отказов. Это обусловлено тем, что при длительной эксплуатации оборудования начинается массовый выход из строя элементов вследствие их

Секция «Эксплуатация и надежность) авиационной техники»

изнашивания и старения [1].

ад

I

п

ш

о

{1

12

т

Рис.1. Изменение интенсивности отказов во времени

По опыту эксплуатации авиационных газотурбинных двигателей выделяют ряд основных или наиболее часто повторяющихся причин отказов. К таковым относятся: трещины и обрывы лопаток компрессоров и турбин, повреждение лопаток компрессора посторонними предметами, трещины и разрушения дисков, пылевая эрозия элементов проточной части и отложения пыли, разрушение зубьев шестерен, повышенные вибрации двигателей, трещины и прогары жаровых труб камер сгорания, образование нагара на элементах камеры сгорания, потеря газодинамической устойчивости работы компрессора, не запуск двигателя, отказы элементов трансмиссии, узлов опор, системы смазки, отказы элементов топливопитания [2].

На безотказность ГТД влияют такие основные факторы как: влияние условий применения двигателя, эксплуатационные факторы и стабильность производственного цикла завода-изготовителя и авиаремонтных предприятий.

Рассматриваемый в данной теме вертолет Ми-8 имеет два турбовальных двигателя (ТВаД) ТВ2-117А. Данный двигатель имеет особенность, которая заключается в наличии у него свободной турбины (турбины винта) для привода вала несущего винта вертолета, не связанной кинематически с турбокомпрессорной частью двигателя. Это дает конструктивные и эксплуатационные преимущества в сравнении с другими аналогами двигателя.

На практике приходится иметь дело с причинами отказов ТВ2-117А, связанными с рабочим процессом в основных узлах двигателя, с характером процессов его управления, со статической и динамической прочностью нагруженных деталей, со свойствами элементов, входящих в системы двигателя (такие, как системы смазки, регулирования, топливопитания, зажигания и др.). Не мало важную роль играют особенности производства двигателя и характер его эксплуатации [3].

Теоретически способность изделия выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени или требуемой наработки выражают, используя такие параметры, как вероятность безотказной работы, частота отказов, интенсивность отказов, среднее время безотказной работы. Для оценки надежности целого двигателя нужно рассчитать параметры надежности для каждой отдельно взятой его части, узла, агрегата и системы. С этой целью был выведен ряд формул, которые изучаются в курсе теории надежности.

Зная один из показателей надежности, и, используя его соотношения с другими показателями, можно определить остальные зависимости. Представим взаимную

зависимость между основными показателями надежности.

Таблица 1

Взаимная зависимость между показателями надежности

Известная функция Определение трех остальных функций через известную

P(t) Q(t) f(t) A(t)

P(t) — 1 -p(t) dP(t) dt 1 dP(t) P(t) dt

Q(t) 1-Q(t) _ dQ(t) dt 1 dQ(t) 1- Q(t) dt

М от f №dt t t f f(t)dt 0 — № ¡mm

A(t) e-fomdt 1 _e-J0tA(t)dt —

В соответствии с Методикой количественной оценки безотказности серийных авиационных двигателей по результатам эксплуатации и по показателям типа «наработки на отказ» выполняется оценка надёжности (безотказности) полётов двигателей [4].

В разработке любого летательного аппарата одной их самых важных задач является наиболее точно и правильно дать оценку технических рисков. Без этой процедуры на сегодняшний день не обойтись. Если выпустить летательный аппарат и не произвести расчетов параметров надежности каждой системы, то с точки зрения безопасности такое изделие не допустимо к эксплуатации.

Библиографические ссылки

1. Надежность авиационного оборудования: учеб. пособие / В. М. Мусонов, А.В. Кацура, В. А. Борсоев; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. - Красноярск, 2016, 19-20 с.

2. Основы теории авиационных газотурбинных двигателей: учебное пособие / Л.П. Юнаков; Балт. гос. техн. ун-т. - СПб., 2013

3. Техническое описание ГТД ТВ2-117 (для вертолета Ми-8): учеб. пособие / Сошин В.М.; Самарский гос. аэрокосмич. ун-т. - Самара, 2004

4. Методика количественной оценки безотказности серийных авиационных двигателей по результатам эксплуатации. - М: ФГУП ЦИАМ, 1991, 23 с.

© Сяков Е. Е., Афанасьева А. В., Середин Е. А., Бойко О. Г., 2021