Дипломы, курсовые, рефераты, контрольные...
Срочная помощь в учёбе

Комплексный метод контроля расхода ресурса авиационных газотурбинных двигателей в процессе эксплуатации

ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Систематизированы и обобщены материалы по повреждаемости, долговечности и преждевременным разрушениям элементов конструкции ГТД, приводящим к его отказам, что позволило сформулировать и математически поставить задачу индивидуального контроля долговечностью газотурбинных двигателей методами, основанными на закономерностях повреждаемости и опыте эксплуатации и отвечающими современным требованиям… Читать ещё >

Содержание

  • СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
  • ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ПРОЦЕССОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, ИЗГОТОВЛЕНИЯ, ЭКСПЛУАТАЦИИ ГТД НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ И БЕЗОПАСНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
    • 1. 1. Актуальность исследования
    • 1. 2. Особенности эксплуатации авиационных ГТД во Вьетнаме
    • 1. 3. Основные условия установления и увеличения (продления) параметров долговечности ГТД
    • 1. 4. Обоснование необходимости разработки комплексного метода контроля [расхода) ресурса авиационного ГТД
    • 1. 5. Постановка цели и задач исследования
    • 1. 6. Цель работы
    • 1. 7. Основные результаты исследования
  • Выводы по главе
  • ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОСВЯЗИ ПОВРЕЖДАЕМОСТИ И ДОЛГОВЕЧНОСТ ОСНОВНЫХ ДЕТАЛЕЙ ГТД В УСЛОВИЯХ РЕАЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ
    • 2. 1. Анализ и обобщение основных эксплуатационных повреждений авиационных ГТД
    • 2. 2. Анализ особенностей нагруженности, повреждаемости и долговечности основных деталей двигателя
    • 2. 3. Оценка особенностей повреждения от действия вибрационных напряжений
    • 2. 4. Оценка особенностей повреждения при малоцикловой усталости
    • 2. 5. Оценка особенностей повреждения деталей в условиях длительного действия статических напряжений
    • 2. 6. Оценка особенностей повреждения от воздействия посторонних предметов и окружающей среды
  • Выводы по главе
  • ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДА ИНДИВИДУАЛЬНОГО КОНТРОЛЯ РАСХОДА РЕСУРСА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ ПО ОГРАНИЧЕННОМУ КОЛИЧЕСТВУ ПАР АМЕТРОВ ,|РЕГИСТРИРУ ЕМЫХ (з ПОЛЕТЕ
    • 3. 1. Анализ методик и алгоритмов оценки расхода ресурса основных деталей
    • 3. 2. Общая структура разрабатываемого метода контроля расхода ресурса основных деталей ГТД
    • 3. 3. Необходимое и достаточное количество параметров, регистрируемых системой БУР в эксплуатации, обеспечивающих построения метода
    • 3. 4. Выбор лимитирующих элементов
    • 3. 5. Модель лимитирующего элемента
    • 3. 6. Коррекция моделей в процессе эксплуатации по данным фактического состояния лимитирующих элементов
    • 3. 7. Разработка расчетной модели индивидуального контроля расхода ресурса лимитирующего элемента по параметрам, регистрируемым системой БУР
    • 3. 8. Оценка возможности применения метода индивидуального контроля расхода ресурса по расчетной модели лимитирующего элемента
    • 3. 9. Основные пути совершенствования разработанного метода
  • Выводы по главе
  • ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАЦИОНАЛЬНОГО РАСХОДА РЕСУРСА ГТД ПРИ РАБОТЕ НА ЗЕМЛЕ В ПРОЦЕССЕ ПОДГОТОВКИ К ПОЛЕТУ
    • 4. 1. Анализ условий работы и расхода ресурса ГТД при наземных опробованиях
    • 4. 2. Анализ характера расхода ресурса ГТД на земле при проведении полетов
    • 4. 3. Исследование закономерностей работы двигателей на земле при проведении полетов
    • 4. 4. Моделирование потоков взлетающих и приземляющихся ЛА при выполнении полетов
    • 4. 5. Анализ потоков приземляющихся и взлетающих самолетов как входящих потоков требований
    • 4. 6. Оценка распределения времени обслуживания взлетающих самолетов
    • 4. 7. Оценка распределения времени обслуживания приземляющихся самолетов
    • 4. 8. Исследование по определению среднего времени ожидания ЛА перед выруливанием на ВПП для взлета
    • 4. 9. Исследование по выявлению возможности снижения расхода ресурса двигателей при работе на земле в процессе проведения полетов
    • 4. 10. Методика обеспечения рационального расхода ресурса ГТД при работе на земле в процессе подготовкик полету
    • 4. 11. Пример расчета среднего времени ожидания ДА перед выруливанием на ВПП
  • Выводы по главе
  • ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСНОГО МЕТОДА ОЦЕНКИ РАСХОДА РЕСУРСА ГТД
    • 5. 1. Особенность и структура комплексного метода контроля расхода ресурса
    • 5. 2. Оценка качества полета с использованием комплексного метода
    • 5. 3. Сопоставление комплексного метода с другими методами
  • Выводы по главе

Комплексный метод контроля расхода ресурса авиационных газотурбинных двигателей в процессе эксплуатации (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Из анализа опыта эксплуатации авиационных ГТД следует, что достижение положительных результатов в обеспечении рационального и безопасного расхода ресурса в процессе эксплуатации возможно, если эту проблему рассматривать как комплексную, состоящую из двух задач.

Первая. Минимизация расхода ресурса ГТД в процессе выполнения полета.

Вторая. Минимизация расхода ресурса ГТД при работе на земле в процессе подготовки к выполнению полета.

Каждая их этих задач имеет свои особенности, как в плане постановки, так и в плане их решения.

Если решение первой задачи возможно на основе исследования повреждаемости ГТД с использованием методов сопротивления материалов, теории упругости, термопрочности деталей машин, механики линейного разрушения и т. п., то решение второй задачи возможно только с привлечением теории массового обслуживания, математической статистики, теории вероятностей.

Указанные выше особенности определили цель, структуру, объем и методы исследования, в которых одним из основных результатов является разработка метода, обеспечивающего рациональность и безопасность расхода ресурса ГТД в рассматриваемых условиях. В качестве объекта исследования приняты прототипы авиационных ГТД маневренной авиации, применяемой во Вьетнаме.

Автор приносит глубокую благодарность Заведующему кафедрой «Конструкция и проектирование двигателей летательных аппаратов» Московского авиационного института (государственный технический университет) доктору технических наук, профессору Юрию Александровичу Равиковичу, научному руководителю доктору технических наук Сиротину Н. Н. и научному консультанту доктору физико-математических наук Сиротину А. Н. за квалифицированную помощь в выполнении и оформлении диссертации.

9. Результаты работы использованы в учебном процессе МАИ (Государственный технический университет) по специальности «Авиационные двигатели и энергетические установки».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ.

В диссертации изложено решение задачи по повышения эффективности и безопасности применения авиационных газотурбинных двигателей. Полученные результаты расширяют возможности обстоятельного обоснования повышения эффективности и безопасности применения ГТД путем индивидуального контроля и управления расходом ресурса газотурбинных двигателей методами, основанными на закономерностях повреждаемости и опыте эксплуатации. Углубленное понимание закономерностей повреждаемости и изменения долговечности ГТД в процессе эксплуатации, знание возможностей индивидуального контроля и управления расходом ресурса газотурбинных двигателей способствует созданию конкурентоспособных по ресурсу ГТД и эффективному их использованию. Полученные результаты позволяют сформулировать следующие общие выводы:

1. Установлено, что существующие методы контроля расхода ресурса авиационных ГТД не в полной мере позволяют максимально использовать потенциальные возможности ГТД по ресурсу. Более полное, рациональное и безопасное использование ресурса может быть достигнуто путем разработки и внедрения метода индивидуального контроля расхода ресурса основных деталей ГГД в зависимости от реальных условий эксплуатации с использованием информации БУР.

2. Систематизированы и обобщены материалы по повреждаемости, долговечности и преждевременным разрушениям элементов конструкции ГТД, приводящим к его отказам, что позволило сформулировать и математически поставить задачу индивидуального контроля долговечностью газотурбинных двигателей методами, основанными на закономерностях повреждаемости и опыте эксплуатации и отвечающими современным требованиям.

3. Определены необходимые и достаточные условия для минимального количества параметров, регистрируемых системой БУР в эксплуатации, обеспечивающих построение метода индивидуального контроля расхода ресурса лимитирующего элемента.

4. На основании теоретических исследований разработаны:

• новый подход к оценке расхода ресурса, учитывающий реальные условия применения авиационных ГТД;

• методика построения комплексного метода индивидуального контроля расхода ресурса основных деталей авиационных ГТД;

• метод индивидуальной оценки расхода ресурса лимитирующих элементов по параметрам полета, регистрируемым бортовыми устройствами летательного аппарата. Общие подходы, реализуемые в методике, одинаковы для различных типов ГТД и, в частности, для ГТД с ограниченным количеством регистрируемых в эксплуатации параметров. Эффективность метода оценена путем сравнения его с другими, применяемые в настоящее время. Учет расхода ресурса по данной методике позволяет корректировать полеты путем выбора режима с минимальным уровнем повреждающих воздействий и, соответственно, обеспечивать рациональный и безопасный расход ресурса ГТД в зависимости от решаемой задачи, повысить длительность их применения;

• усовершенствованная методика оценки рациональности расхода ресурса при работе ГТД на земле в процессе подготовки к полету и после выполнения полета;

• комплексный метод контроля расхода ресурса авиационных ГТД в процессе эксплуатации, основанный на усовершенствованном подходе к индивидуальной оценке расхода ресурса, учитывающий индивидуальные особенности каждого ГТД и реальные условия их применения. Метод в большей степени использует объективные закономерности изменения параметров состояния двигателя в процессе эксплуатации по сравнению с другими, применяющимися в настоящее время, и позволяет максимально использовать потенциальные возможности ГТД по ресурсу.

5. Разработанный комплексный метод по сравнению с применяемыми в настоящее время методами позволяет дополнительно учесть:

Первое. Фактические значения параметров каждого контролируемого ГТД на переходных и стационарных режимах;

Второе. Индивидуальные особенности каждого контролируемого ГТД;

Третье. Изменение технического состояния ГТД и лимитирующего элемента в процессе эксплуатации;

Четвертое. Возможность управления повреждаемостью по данным полета и подготовки к нему.

6. Определены режимы работы двигателя с наиболее интенсивным расходом ресурса лопаток турбины. Это работа двигателя на максимальных режимах, полет на режимах с пониженной эффективностью охлаждения лопаток турбины, запуск двигателя с последующим выходом на максимальный режим.

7. Выявленные в результате теоретических исследований закономерности повреждаемости элементов конструкции ГТД позволили:

• усовершенствовать математические модели поведения элементов конструкции двигателя в зависимости от условий полета. Модели позволяют по данным параметров полета, регистрируемых системой БУР, проводить оценку теплонапряженного состояния на различных этапах полета, проводить моделирование накопления повреждений в зависимости от условий полета;

• усовершенствовать статистическую модель для оценки наступления критического состояния детали, позволяющую проводить исследование влияния нагруженности и качества изготовления на ее долговечность на различных этапах жизненного цикла ГТД.

8. Предложены рекомендации по совершенствованию эксплуатационно-технической документации ГТД путем введения раздела по выбору режимы работы ГТД на земле, обеспечивающего минимальный расход ресурса при подготовке к полетам.

Показать весь текст

Список литературы

  1. В. В. Прогнозирование ресурса машин и конструкций. М.: Машиностроение, 1985. 315с.
  2. В. В. Ресурс машин и конструкций. М.: Машиностроение, 1990. 558 с.
  3. Двигатели 1944−2000. М.: Авиадвигатель, 2000.
  4. Ю.С., Крымов В. В., Малиовский К. А., Попов В. Г. Технология эксплуатации, диагностика и ремонт газотурбинных двигателей. М.: Высшая школа, 2002., 355 с.
  5. В.А., Карташев Г. Г. Двигатели НК. Самара.:Самарский государственный университе, 1999.
  6. Иностранные двигатели. М.: ЦИАМ, 2000.
  7. А. Б. Продление ресурса авиационных систем из условия максимизации прибыли отрасли и.повышения их надежностии. 2 Междунар. науч.-техн. конф. «Инж.-физ. пробл. авиац. и косм, техн.» Егорьевск, 3−5 июня, 1997: Тез. докл. Ч. 1.- Егорьевск, 1997
  8. В. П., Махутов Н. А., Гусенков А. П. Расчеты деталей машин и конструкций на прочность и долговечность: Справочник. М.: Машиностроение, 1985. 223 с.
  9. М. Е. Предельные состояния деталей и прогнозирование ресурса газотурбинных двигателей в условиях многокомпонентного нагружения. Под ред. д.т.н., проф. В. М. Чепкина. Рыбинск.: Изд-во РГАТА, 2003. 136 с.
  10. Н. Д., Цейтлин В. Н. Эквивалентные испытания газотурбинных двигателей. М.: Машиностроение, 1976. 216 с.
  11. Е.Ю. Конверсия высокотемпературного авиационного двигателя. М.: Российская инженерная Академия, 1998. 153 с.
  12. Научный вклад в создание авиационных двигателей. В двух книгах. Под общей редакцией В. А. Скибина и В. И. Солонина. М.: Машиностроение, 2000.
  13. В.З., Морозов Е. М. Механика упругопластического разрушения. М.: Наука, 1985.
  14. А.Н. Сопротивление усталости деталей ГТД. М.: Машиностроение, 1993.240 с.
  15. . В.А. Повреждаемость и диагностирование авиационных конструкций. М.: Транспорт, 1994. 207 с.
  16. Сб. трудов. 70 лет ЦИАМ им. П. И. Баранова. Москва, РФ. 2000.
  17. Н.Н. Конструкция и эксплуатация, повреждаемость и работоспособность газотурбинных двигателей. М.: РИА «ИМ НИФОРМ», 2002. 440 с.
  18. А.А., Сиротин Н. Н. Оптимизация режимов и сокращение эксплуатационных расходов. ВИНИТИ Проблемы безопасности полетов № 8, 1978 г. С 52−64.
  19. Термопрочность деталей машин. Под ред. И. А. Биргера и Б. Ф. Шорра. М.: Машиностроение, 1975.456 с.
  20. Г. Н., Карпинос Б. С., Барило В. Г. Разрушение материалов при циклических нагревах. Киев.: Наукова думка, 1993. 288 с.
  21. B.C., Ланин А. А. Прочность и долговечность конструкций при ползучести. Санкт-Петербург.: Политехника, 2003. 180 с.
  22. И. А., Шорр В. Ф., Иосилевич Г. Б. Расчет на прочность деталей машин: Справочник. М.: Машиностроение, 1979. 702 с.
  23. Дж., Козин Ф. Вероятностные модели накопления повреждений, М.: Мир, 1989.342с.
  24. А.Г., Язов Г. К., Карасев Ю. Е., Елисеев Ю. С., Крымов В. В., Нежурин И. П. Современные технологии в производстве газотурбинных двигателей. М. Машиностроение, 1997. 416 с.
  25. В. П. Расчеты на прочность при напряжениях, переменных во времени. М.: Машиностроение, 1977. 232 с.
  26. Дж. Повреждение материалов в конструкциях. Анализ, предсказание, предотвращение. М.: Мир, 1984. 624 с.
  27. Н. Д. Обеспечение надежности авиационных двигателей // Вестник Академии наук СССР. 1985. № 8, с. 85−92. .
  28. Л.П. Расчет долговечности в условиях трехкомонентного нагруженяя. В кн.: Надежность и долговечность авиационных газотурбинных двигателей. Сб. научн. тр., вып.1. Киевский ин-т инж. гр. ав. Киев: КНИГА, 1971, с.21−25.
  29. Л.П., Ветров А. Н., Дорошко С. М., Иванов В. П., Коняев Е. А. Конструкция и прочность авиационных газотурбинных двигателей. М.: Воздушный транспорт. 1992 г. 536 с.
  30. В.Н., Бондал Г. В., Каксис А. О., Колтунов А. Е. Диагностика авиационных деталей. М.: Машиностроение, 1988. 280 с.
  31. С.В., Когаев В. П., Шнейдерович P.M. Несущая способность и расчеты деталей машин на прочность. М.: Машиностроение, 1975. 488 с.
  32. Сиротин Н.Н., Jle Нгок Минь. Оперативная оценка возможности эксплуатации поврежденных лопаток компрессора. Тезисы докладов МНТК, посвященной 80-летию ГА России 17−18 апреля 2003 г. М.:МГТУ ГА, 2003 г. С. 69−70.
  33. Н.Н., Ле Нгок Минь. Оценка времени накопления повреждений до критического уровня. Сб. докладов IX Международного симпозиума «Динамические и технологические проблемы механики конструкций и сплошных сред». Г. Ярополец. М.: МАИ, 2005.
  34. А.М., Шулов В. А., Якодкин Ю. Д. Поверхностный слой и эксплуатационные свойства деталей машин. М.: Машиностроение, 1988. 238 с.
  35. В.И. Статистическая радиотехника. М.: Советское радио, 1966. 678 с.
  36. О.Н. Методы и средства эксплуатационного сопровождения ресурса авиационных ГТД. М.: МАТИ, 1999.
  37. Циклические деформации и усталость металлов под ред. В. Т. Трощенко. Киев: Наукова думка, 1985. Т 1 216 е.- т. 2 223 с
  38. И. А. Прогнозирование ресурса при малоцикловой усталости // Проблемы прочности. № ю. 1985. С. 39−44.
  39. И. А. Детерминированные и статистические модели долговечности // Проблемы надежности летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1985. С. 105−150
  40. И. А., Шорр В. Ф., Иосилевич Г. Б. Расчет на прочность деталей машин: Справочник. М.: Машиностроение, 1979. 702 с.
  41. Л.Б. Материалы и прочность деталей газовых турбин. Л.: Машиностроение, 1973. 296 с.
  42. ГОСТ 4401–81. Атмосфера стандартная. Параметры. М.: Изд стандартов, 1981., 179 с.
  43. ГОСТ 25 101−83. Расчет и испытания на прочность. Методы схематизации случайных процессов нагружения элементов машин и конструкций и статистического представления результатов.
  44. А.И., Лешаков И. С. Внешние нагрузки и прочность летательных аппаратов. 2-е изд.перераб. и доп.- М. Машиностроение, 1968. 470 с.
  45. А. С. Сопротивление усталости и живучесть конструкций при случайных нагрузках. М.: Машиностроение, 1989. 248 с.
  46. Р.А., Котов П. И. Термическая усталость металлов.- М. Машиностроение, 1980. 200с.
  47. Р. А. Долговечность материалов и деталей ГТД при термоциклическом нагружении // Проблемы прочности. 1976. № 12. С. 3−9.
  48. Г. С., Локай. В.И., Максутова М. К., Стрункин В. А. Газовые турбины авиационных двигателей. М.: Гос. НТИ оборонгиз, 1963.
  49. Н. Д., Цейтлин В. Н. Эквивалентные испытания газотурбинных двигателей. М.: Машиностроение, 1976. 216 с.
  50. Н. Д. Обеспечение надежности современных авиадвигателей// Проблемы надежности и ресурса в машиностроении. М.: Наука, 1986. С. 51−68.
  51. Н. Д. Проблемы термоциклической прочности деталей ГТД // Проблемы прочности. 1978. № 6. С. 3−7.
  52. Л. А. О термической усталости сталей // В кн. Жаропрочные сплавы при изменяющихся температурах. M.-JL: Гостехиздат, 1960. С. 183−258.
  53. Конструкционная прочность материалов и деталей газотурбинных двигателей. /J1. А. Биргер, Б. Ф. Балашов, Р. А. Дульнев и др.- М.: Машиностроение, 1981. 222с.
  54. С.Н. Некоторые вопросы объективного метода оценки ресурса авиационного ГТД. В кн.: Перспективы развития методов технической эксплуатации авиационной техники: Межвуз. сб. научн.тр./МГА, Киевск. ин-т инж. гр.ав.- Киев: КИИГА, 1980, с.99−106.
  55. Летные испытания самолетов. /М.Г.Котик, А. В. Павлов, И. М. Пашковский и др. М: Машиностроение, 1968. 423с.
  56. Н. А. Деформационные критерии разрушения и расчет элементов конструкций на прочность. М.: Машиностроение, 1981.- 272с.
  57. Е.Ю. Конверсия высокотемпературного авиационного двигателя. М.: Российская инженерная Академия, 1998. 153 с.
  58. С. Температурные напряжения и малоцикловая усталость. М.: Машиностроение, 1974, 344 с.
  59. Прочность конструкций при малоцикловом нагружении / Под ред. Махутова Н. А., Романова А. Н. М.: Наука, 1983. 270 с.
  60. Н.Н. Сиротин., Ле Нгок Минь. Метод контроля и управления расхода ресурса газотурбинного двигателя по параметрам, регистрируемым в полете. Вестник МАИ. № 1, Том 10. 2005 г.
  61. Современные технологии в производстве газотурбинных двигателей. Под ред. Братухина.А.Г., ЯзоваГ.К., Карасева Б. Е. М.: Машиностроение, 1997. 412 с.
  62. Термопрочность деталей машин. Под ред. И. А. Биргера и Б. Ф. Шорра. М.: Машиностроение, 1975. 456 с.
  63. Теория двухконтурных турбореактивных двигателей /Под ред. дтн, проф. С. М. Шляхтенко и дтн, проф. В.А. Сосунова/. М.: Машиностроение 1979, 432 с.
  64. О.Н. Методы и средства эксплуатационного сопровождения ресурса авиационных ГТД. М.: Изд. МАТИ, 1999 г.
  65. Автоматизация процессов управления воздушным движением: Учебн. пособие для вузов гражд. Авиации. Под ред. Г. А. Крыжановского. М.:Транспорт, 1981, 400 с.
  66. А.И., Борисенко B.C. Применение теории массового обслуживания для решения практических задач надежности. Выпуск Политех, музея. М.: Знание, 1983. С. 1−64.
  67. Г. Основы исследования операций. Т. 3. Пер. с англ. М: Мир, 1973, 501 с.
  68. Е.С. Исследование операций. М.: Советское радио, 1972, 551 с.
  69. Е.С. Теория вероятностей. М.: Наука, 1964, 575 с.
  70. .В. Курс теории вероятностей. М.: Наука, 1969.-400 с.
  71. Н. Очереди с приоритетами: Пер. с англ. М.:Мир, 1973. 279 с.
  72. А.И., Горянинова Е. Р., Наумов А. В., Сиротин А. Н. Теория вероятностей и математическая статистика. М.:Физматлит, 2002 г., 223 с.
  73. JI. Теория массового обслуживания: Пер. с англ. М.: Машиностроение, 1979, 432 с.
  74. И.Н., Филиппова А.А, Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Высшая школа, 1982,256 с.
  75. А., Крюон Р. Массовое обслуживание. Теория и приложения. М.:Мир, 1965 г., 302 с.
  76. В.В., Дударь А. Н. Организация ситуационного приоритетного обслуживания воздушных судов в зоне аэродрома. // Эффективность использования производственных, ресурсов. Киев, 1985, С. 35−38.
  77. В.А. Применение теории массового обслуживания на транспорте. М.: Транспорт, 1968, 208 с
  78. Т. JI. Элементы теории массового обслуживания и ее приложения: Пер. с англ. М.: Советское радио, 1971, 520 с.
  79. B.C., Иноземцев А. А., Соловьев Б. А. Авиационный газотурбинный двигатель ПС-90А. Л.: Академия ГА, 1990. 96 с.
  80. А.А., Михайлов В. В., Ступников В. Л., Полянин А. Л. Программная система СДД-96 диагностирования авиадвигателей ПС-90А. М. Полет № 12, 2001. с 29−33.
Заполнить форму текущей работой