Определение теплового состояния элементов двигателя и проверка его надежности при повышенных температурах

К этой группе испытаний можно отнести испытания по термометрированию основных элементов двигателя; проверке работоспособности двигателя при максимально возможных в эксплуатации значениях температуры газа перед турбиной и частот вращения роторов («горячие испытания»); проверке роторов при повышенной температуре газа перед турбиной; проверке системы защиты от перегрева турбины и др.

Термометрирование основных элементов двигателя производится с целью определения их действительной температуры и выявления мест недопустимого перегрева. Обязательному термометрированию подлежат: а) по турбине - рабочие и сопловые лопатки, диски каждой ступени, опоры роторов, детали корпуса, определяющие прочность и радиальные зазоры между корпусом и лопатками; б) по камере сгорания - кожух, стенки фронтового устройства и жаровых труб; в) по компрессору - корпуса, диски и другие элементы последних ступеней, если они выполнены из сплавов на основе титана.

Испытания должны проводиться на установившихся и переменных режимах с возможным неблагоприятным сочетанием режимных и внешних параметров (максимальные значения частоты вращения и температуры воздуха на входе и температуры газа перед турбиной; наиболее неблагоприятный отбор воздуха за компрессором и т.д.).

Должно быть определено поле температур газа в окружном и радиальном направлениях в сечениях на выходе из камеры и за турбиной. В последнем случае должна быть предварительно разработана методика оценки по полученным данным температурного поля перед турбиной. Допускается часть испытаний по камере сгорания проводить на я лабораторных установках.

В двигателях двух- и трехвальных схем, допускается выполнять термометрирование узлов и деталей горячей части на специальных установках. Способы измерения температур (в основном с помощью термопар) должны обеспечивать точность ±1,5-2 %. Для термометрирования труднодоступных мест могут быть использованы термокраски при обеспечении точности ±8 %.

Для некоторых двигателей максимальные значения температуры газа и частот вращения роторов в эксплуатации могут превышать значения, реализуемые на взлетном режиме в ходе 150-часовых стендовых испытаний. Причиной этого могут быть повышенные значения М или температуры окружающего воздуха, широкий допуск на расход топлива, большие высоты расположения аэродромов, неравномерность поля скоростей потока на входе в двигатель и др. Если прогнозируемые превышения достаточно велики (по температуре газа свыше 20 С и частоте вращения более 1,5 %), то проводятся «горячие» испытания при достигаемых значениях Т*_г и n. Длительность испытаний должна составлять не менее 75 ч, а суммарная наработка при максимальных значениях Т*_г и n, возможных в эксплуатации, должна быть равна суммарной наработке на взлетном режиме в 150-часовых испытаниях.

Для достижения требуемых значений Т*_г и n, а в некоторых случаях p*_т, могут применяться технологические сопла, сопловые аппараты с различной площадью проходного сечения, подогрев воздуха на входе, перепуск части воздуха, дросселирование потока на входе и др. Проводятся также испытания двигателя при температуре газа перед турбиной, превышающей не менее чем на 45 °С максимальную температуру газа на взлетном режиме для ожидаемых условий эксплуатации, при частоте вращения, соответствующей взлетному режиму, в течение 5 мин. Эти испытания могут быть заменены «горячими» испытаниями, если будет доказано, что последние являются более жесткими или по крайней мере эквивалентны рассмотренным.

Данный цикл испытаний дополняется испытаниями по проверке системы защиты турбины от перегрева на режимах, где система регулирования поддерживает максимальные значения Т_г. Должно быть показано, что ложные срабатывания системы защиты маловероятны.

После испытаний при повышенных температурах проводится дефектация деталей с целью установления их пригодности для дальнейшего использования.