СПОСОБ КАПИТАЛЬНОГО РЕМОНТА ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) И ТУРБОРЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, ОТРЕМОНТИРОВАННЫЙ ЭТИМ СПОСОБОМ (ВАРИАНТЫ), СПОСОБ КАПИТАЛЬНОГО РЕМОНТА ПАРТИИ, ПОПОЛНЯЕМОЙ ГРУППЫ ТУРБОРЕАКТИВНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ И ТУРБОРЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, ОТРЕМОНТИРОВАННЫЙ ЭТИМ СПОСОБОМ

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно, к способам капитального ремонта авиационных турбореактивных двигателей.

Известна система эксплуатации и ремонта газотурбинных двигателей, выполняемого по одной из следующих причин, а именно выработки установленного ресурса по числу запусков; по исчерпании нормативного количества часов работы, либо допустимого межремонтного времени складского хранения, либо после получения ремонтопригодных повреждений двигателя (Н.Н. Сиротин и др. Основы конструирования производства и эксплуатации авиационных газотурбинных двигателей и энергетических установок в системе CALS технологий. Книга 3. Москва, изд. «Наука», 2012 г., стр.40-54).

Известен двухконтурный, двухвальный турбореактивный двигатель (ТРД), включающий турбокомпрессорные комплексы, один из которых содержит установленные на одном валу компрессор и турбину низкого давления, а другой содержит аналогично объединенные на другом валу, соосном с первым, компрессор и турбину высокого давления, промежуточный разделительный корпус между упомянутыми компрессорами, наружный и внутренние контуры, основную и форсажную камеры сгорания, камеру смешения газовоздушных потоков рабочего тела и регулируемое сопло (Н.Н. Сиротин и др. Основы конструирования производства и эксплуатации авиационных газотурбинных двигателей и энергетических установок в системе CALS технологий. Книга 1. Москва, изд. «Наука», 2011 г., стр.41-46, рис.1.24).

Известен турбореактивный двигатель, который выполнен двухконтурным, содержит корпус, опертые на него компрессоры и турбины, охлаждаемую камеру сгорания, топливно-насосную группу, реактивные сопла, а также систему управления с командными и исполнительными органами (Шульгин В.А., Гайсинский С.Я. Двухконтурные турбореактивные двигатели малошумных самолетов. М., изд. Машиностроение, 1984, стр.17-120).

Известен способ испытания турбореактивного двигателя по определению ресурса и надежности работы, заключающийся в чередовании режимов при выполнении этапов длительностью, превышающей время полета. Двигатель испытывают поэтапно. Длительность безостановочной работы на стенде и чередование режимов устанавливают в зависимости от назначения двигателя (Л.С. Скубачевский. Испытание воздушно-реактивных двигателей. Москва, Машиностроение, 1972, с.13-15).

Известен способ испытаний авиационных двигателей типа турбореактивных, включающий отработку заданных режимов, контроль параметров и оценку по ним ресурса и надежности работы двигателя. С целью сокращения времени испытаний при доводке двигателей 10-20% испытания проводят с температурой газа перед турбиной, превышающей максимальную рабочую температуру на 45-65°C (SU 1151075 A1, опубл. 10.08.2004).

Недостатками указанных известных технических решений являются повышенная трудо, энергоемкость и длительность выполнения капитального ремонта, а также испытаний отремонтированных двигателей, выполняемых известными способами, и, как следствие, недостаточно высокая оценка ресурса и надежности работы двигателя в широком диапазоне полетных режимов и условий эксплуатации, вследствие неотработанности программы приведения конкретных результатов испытаний к результатам, отнесенным к стандартным условиям эксплуатации двигателя известными способами, которые не учитывают с достаточной корректностью изменение параметров и режимов работы двигателя. Это осложняет возможность приведения экспериментальных параметров испытаний к параметрам, максимально приближенным к реальной структуре и удельному соотношению режимов работы двигателя в процессе эксплуатации.

Задача группы изобретений, связанных единым творческим замыслом, заключается в вариантной разработке способов капитального ремонта в процессе эксплуатации турбореактивного двигателя и вариантно отремонтированного указанными способами ТРД, совокупность технических решений которых обеспечивает возможность повышения качества и сокращения длительности капитального ремонта, а также повышения достоверности экспериментально проверенного ресурса и надежности двигателя в условиях, максимально приближенных к реальной структуре и удельному соотношению режимов работы двигателя в процессе эксплуатации при сокращении времени и энергоемкости испытания отремонтированного двигателя и качества послеремонтной работы двигателя.

Поставленная задача решается тем, что в способе капитального ремонта турбореактивного двигателя, выполненного двухконтурным, двухвальным, согласно изобретению, в составе капитального ремонта выполняют внешний осмотр, производят проверку наличия и характера дефектов, производят необходимый по содержанию ремонта демонтаж наружных коммуникаций и разборку двигателя на функциональные модули, узлы и сборочные единицы, в том числе при необходимости демонтируют и разбирают любой из модулей, в том числе двухкаскадный осевой компрессор, включающий компрессоры низкого и высокого давления, при этом компрессор низкого давления (КНД) выполнен с входным направляющим аппаратом, промежуточными направляющими и выходным спрямляющим аппаратами статора, а также с ротором, включающем до четырех рабочих колес с дисками, наделенными рабочими лопатками, количество которых принято возрастающем в каждом последующем рабочем колесе КНД; причем проточная часть двигателя на осевой длине двухкаскадного компрессора выполнена переменно сужающейся по ходу потока рабочего тела с разделением за промежуточным корпусом на внутренний и наружный контуры с превышением площади поперечного сечения проточной части внутреннего контура относительно площади наружного контура в (1,49÷1,65) раза, а конфузорное сужение площади поперечного сечения проточного канала КВД выполнено со средним градиентом конфузорности G=(0,18÷0,25) [м²/м]; при необходимости разбирают требующие капитального ремонта узлы газогенератора - компрессор высокого давления (КВД), промежуточный корпус, соединяющий указанные компрессоры, а также осматривают основную камеру сгорания, в том числе с возможностью детального обследования корпусов указанной камеры и жаровой трубы, системы коллекторов и каждой из топливных форсунок, равномерно разнесенных по замкнутому кольцу входного торца последней с угловой частотой (2,38÷3,35) ед/рад; обследуют состоящий не менее чем из шестидесяти четырех трубчатых блок-модулей кольцевой воздухо-воздушный теплообменник; турбину высокого давления, имеющую сопловый аппарат, ротор с валом и не менее чем одно рабочее колесо с диском, на котором съемно с возможностью охлаждения закреплены рабочие лопатки, равномерно разнесенные по периметру с угловой частотой (11,1÷14,3) ед/рад; производят контроль состояния опор двигателя, турбины низкого давления, а также обследуют смеситель, фронтовое устройство, корпус форсажной камеры сгорания, поворотное реактивное сопло, включающее поворотное устройство, неподвижно, предпочтительно, разъемно прикрепленное к форсажной камере сгорания, и регулируемое реактивное сопло, прикрепленное к поворотному устройству; обследуют коробку приводов сервисных двигательных агрегатов; в необходимой степени, предусмотренной регламентом, обследуют электрическую, воздушную, гидравлические топливную и масляную системы; производят промывку, контроль состояния и дефектацию модулей, узлов и деталей, направляют двигатель на механосборочные/механические посты и выполняют восстановительный ремонт и при необходимости конструктивно-технологическую доработку или постдефектационную замену деталей на новые, а также комплектование прошедших ремонт и новых деталей и сборочных единиц, сборку и цеховые испытания узлов, модулей и сборку двигателя.

При этом капитальный ремонт могут производить при возникновении, по меньшей мере, одной из следующих причин, а именно, выработки установленного ресурса по числу запусков, либо по исчерпании нормативного количества часов работы, либо допустимого межремонтного времени складского хранения, либо после получения ремонтопригодных повреждений любой совокупности жизненно важных частей, модулей, узлов и деталей двигателя, без устранения неисправности которых невозможно продолжение эксплуатации двигателя.

В составе ремонта двигателя могут обследовать и при необходимости производят разборку и восстановление и/или заменяют поворотное реактивное сопло ТРД, включающее поворотное устройство, неподвижно, предпочтительно, разъемно прикрепленное к ФКС, и регулируемое реактивное сопло, прикрепленное к поворотному устройству с возможностью выполнения совместно с подвижным элементом последнего поворотов для изменения направления вектора тяги, причем ось вращения поворотного устройства относительно горизонтальной оси повернута на угол не менее 30°, предпочтительно, на (32÷34)° по часовой стрелке (вид по н.п.) для правого положения двигателя в двигательной установке и на угол не менее 30°, предпочтительно, на (32÷34)° против часовой стрелки (вид по н.п.) для левого положения двигателя в двигательной установке.

4. Способ капитального ремонта турбореактивного двигателя по п.1, отличающийся тем, что компрессор высокого давления содержит статор, а также ротор с системой оснащенных лопатками рабочих колес, при этом количество рабочих лопаток ротора принято возрастающем по потоку рабочего тела на протяжении осевой длины КВД в (2,6÷2,9) раза.

При запуске двигателя в ремонт и подготовке деталей к нанесению восстановительных покрытий могут выполнять химическую, ультразвуковую промывку и/или пескоструйную обработку деталей, микрометрические обмеры, определение прочности неразрушающими видами контроля и выбраковку дефектных деталей.

В процессе капитального ремонта двигателя нанесение на детали при необходимости восстановительных покрытий могут выполнять вариантно хромированием, цинкованием, кадмированием, меднением, оксидированием, алитированием, оксидным фосфатированием, серебрением, химическим никелированием, пассивированием и/или нанесением лакокрасочных покрытий.

Нанесение на детали восстанавливаемых защитных покрытий в процессе капитального ремонта для повышения износостойкости поверхностей деталей при необходимости вариантно могут выполнять электроискровым легированием поверхностей, детонационным или плазменным напылением порошковых композитов.

На завершающей стадии капитального ремонта после сборки двигатель могут подвергать стендовым испытаниям, по меньшей мере, по многоцикловой программе, указанная программа испытаний включает чередование режимов при выполнении этапов испытания длительностью работы ТРД, превышающей программное время полета, для чего сначала формируют типовые полетные циклы и определяют повреждаемость наиболее нагруженных деталей, исходя из этого определяют необходимое количество циклов нагружения при испытании, а затем формируют и производят полный объем испытаний, включающий выполнение последовательности испытательных циклов - быстрый выход на максимальный или полный форсированный режим, быстрый сброс на режим «малого газа», останов и цикл длительной работы с многократным чередованием режимов во всем рабочем спектре с различным размахом диапазона изменения режимов работы турбореактивного двигателя, в совокупности превышающем время полета в 5-6 раз; при этом различный размах диапазона изменения режимов работы двигателя реализуют, изменяя уровень перепада газа в конкретных режимах испытания от начального до наибольшего - максимального или полного форсированного режима работы двигателя путем переноса начальной точки отсчета при выполнении соответствующего режима, принимая последнюю в одном из режимов в положении, соответствующем уровню «малый газ», а в других режимах - в промежуточных или конечном положениях, соответствующих различным процентным долям или полному значению уровня газа максимального или полного форсированного режима, причем быстрый выход на максимальный или форсированный режимы на части испытательного цикла осуществляют в темпе приемистости с последующим сбросом.

Поставленная задача в части ТРД решается тем, что турбореактивный двигатель, выполненный двухконтурным, двухвальным, согласно изобретению, капитально отремонтирован описанным выше способом.

По второму варианту поставленная задача решается тем, что в способе капитального ремонта турбореактивного двигателя, выполненного двухконтурным, двухвальным, согласно изобретению, в составе капитального ремонта производят осмотр двигателя, необходимый по содержанию ремонта демонтаж наружных коммуникаций и разборку двигателя на функциональные модули, узлы и сборочные единицы, в том числе при необходимости выполняют демонтаж и обследование модулей и узлов двигателя, включая компрессор низкого давления и проточную часть, выполненную на участке осевой длины КНД сужающейся в направлении потока рабочего тела с градиентом G=(0,51÷0,72) [м²/м]; в составе газогенератора обследуют компрессор высокого давления, промежуточный корпус, соединяющий указанные компрессоры; осматривают основную камеру сгорания с возможностью детального обследования корпусов камеры сгорания и жаровой трубы, системы коллекторов и каждой из топливных форсунок, равномерно разнесенных по замкнутому кольцу входного торца последней с угловой частотой (2,38÷3,35) ед/рад; обследуют турбину высокого давления, имеющую сопловый аппарат, ротор с валом и не менее чем одно рабочее колесо с диском, на котором съемно с возможностью охлаждения закреплены рабочие лопатки, равномерно разнесенные по периметру с угловой частотой (11,1÷14,3) ед/рад; обследуют также состоящий не менее чем из шестидесяти трубчатых блок-модулей кольцевой воздухо-воздушный теплообменник; демонтируют и разбирают любой из модулей, включая компрессор низкого давления (КНД) с входным направляющим аппаратом (ВНА), промежуточными направляющими и выходным спрямляющим аппаратами статора и с ротором, включающем до четырех наделенных рабочими лопатками дисков рабочих колес, количество которых принято возрастающим в каждом последующем колесе КНД; производят контроль состояния опор двигателя, турбины низкого давления; обследуют смеситель, фронтовое устройство и корпус форсажной камеры сгорания, поворотное реактивное сопло, включающее поворотное устройство, неподвижно, предпочтительно, разъемно прикрепленное к форсажной камере сгорания, и регулируемое реактивное сопло, прикрепленное к поворотному устройству, а также обследуют коробку приводов сервисных двигательных агрегатов; в необходимой степени, предусмотренной регламентом, обследуют электрическую, воздушную, гидравлические топливную и масляную системы; производят промывку, контроль состояния и дефектацию модулей, узлов и деталей, направляют двигатель на механосборочные/механические посты и выполняют восстановительный ремонт, при необходимости конструктивно-технологическую доработку или постдефектационную замену деталей на новые, а также комплектование прошедших ремонт и новых деталей и сборочных единиц, сборку и цеховые испытания узлов, модулей и сборку двигателя; после чего двигатель подвергают стендовым испытаниям, при необходимости производят послеремонтную доводку, в процессе которой выполняют испытания отремонтированного двигателя, по меньшей мере, по многоцикловой программе, указанная программа испытаний включает чередование режимов при выполнении этапов испытания длительностью работы ТРД, превышающей программное время полета, для чего сначала формируют типовые полетные циклы и определяют повреждаемость наиболее нагруженных деталей, исходя из этого определяют необходимое количество циклов нагружения при испытании, а затем формируют и производят полный объем испытаний, включающий выполнение последовательности испытательных циклов - быстрый выход на максимальный или полный форсированный режим, быстрый сброс на режим «малого газа», останов и цикл длительной работы с многократным чередованием режимов во всем рабочем спектре с различным размахом диапазона изменения режимов работы турбореактивного двигателя, в совокупности превышающем время полета в 5-6 раз; при этом различный размах диапазона изменения режимов работы двигателя реализуют, изменяя уровень перепада газа в конкретных режимах испытания от начального до наибольшего - максимального или полного форсированного режима работы двигателя путем переноса начальной точки отсчета при выполнении соответствующего режима, принимая последнюю в одном из режимов в положении, соответствующем уровню «малый газ», а в других режимах - в промежуточных или конечном положениях, соответствующих различным процентным долям или полному значению уровня газа максимального или полного форсированного режима, причем быстрый выход на максимальный или форсированный режимы на части испытательного цикла осуществляют в темпе приемистости с последующим сбросом.

Капитальный ремонт двигателя могут производить при возникновении, по меньшей мере, одной из следующих причин, а именно, выработки установленного ресурса по числу запусков, либо по исчерпании нормативного количества часов работы, либо допустимого межремонтного времени складского хранения, либо после получения ремонтопригодных повреждений любой совокупности жизненно важных частей, модулей, узлов и деталей двигателя, без устранения неисправности которых невозможно продолжение эксплуатации двигателя.

При запуске двигателя в ремонт и подготовке деталей к нанесению восстановительных покрытий могут выполнять химическую, ультразвуковую промывку и/или пескоструйную обработку деталей, микрометрические обмеры, определение прочности неразрушающими видами контроля и выбраковку дефектных деталей.

В процессе капитального ремонта двигателя нанесение на детали при необходимости восстановительных покрытий могут выполнять вариантно хромированием, цинкованием, кадмированием, меднением, оксидированием, алитированием, оксидным фосфатированием, серебрением, химическим никелированием, пассивированием и/или нанесением лакокрасочных покрытий.

Нанесение на детали восстанавливаемых защитных покрытий в процессе капитального ремонта для повышения износостойкости поверхностей деталей при необходимости вариантно могут выполнять электроискровым легированием поверхностей, детонационным или плазменным напылением порошковых композитов.

Поставленная задача в способе капитального ремонта партии, пополняемой группы турбореактивных двигателей, конструктивно однотипных либо имеющих взаимозаменяемые модули, узлы и/или детали, решается тем, что согласно изобретению в составе капитального ремонта производят внешний осмотр и монтаж каждого ремонтируемого двигателя в вариабельно устанавливаемой последовательности на испытательный стенд, при этом производят проверку наличия и характера дефектов, передачу двигателя или двигателей в сборочный цех, в котором производят необходимый по содержанию капитального ремонта демонтаж наружных коммуникаций и разборку двигателя на функциональные модули, узлы и сборочные единицы, в том числе при необходимости демонтируют и разбирают любой из модулей, включая компрессор низкого давления с входным направляющим аппаратом, промежуточными направляющими и выходным спрямляющим аппаратами статора и с площадью поперечного сечения канала проточной части двигателя на осевой длине КНД, выполненной сужающейся по ходу рабочего тела со средним градиентом конфузорности G=(0,51÷0,72) [м²/м], и с ротором КНД, имеющем до четырех, наделенных лопатками рабочих колес, количество лопаток в которых принято возрастающим в каждом последующем колесе в соотношении (31÷41):(38÷50):(48÷63):(65÷85); разбирают требующие капитального ремонта узлы газогенератора и поворотного реактивного сопла, включающего в своем составе поворотное устройство и регулируемое реактивное сопло, прикрепленное к поворотному устройству; в необходимой степени, предусмотренной регламентом, обследуют электрическую, воздушную, гидравлические топливную и масляную системы; до или в процессе капитального ремонта создают ротационно пополняемый текущий резервный запас снятых с заменой с предыдущих капитально отремонтированных двигателей и восстановленных в процессе ремонта модулей, узлов, деталей, сборочных единиц и устанавливаемых с заменой по мере необходимости на последующие из упомянутой партии, группы капитально ремонтируемые двигатели, направляют двигатель на механосборочные/механические посты и производят комплектацию необходимых для установки в конкретный ремонтируемый двигатель, восстановленных или новых частей, в том числе из упомянутого текущего резервного запаса, выполняют сборку и цеховые испытания узлов, модулей и сборку двигателя; при этом на завершающей стадии капитального ремонта после сборки двигатель подвергают стендовым испытаниям, по меньшей мере, по многоцикловой программе, указанная программа испытаний включает чередование режимов при выполнении этапов испытания длительностью работы ТРД, превышающей программное время полета, для чего сначала формируют типовые полетные циклы и определяют повреждаемость наиболее нагруженных деталей, исходя из этого определяют необходимое количество циклов нагружения при испытании, а затем формируют и производят полный объем испытаний, включающий выполнение последовательности испытательных циклов - быстрый выход на максимальный или полный форсированный режим, быстрый сброс на режим «малого газа», останов и цикл длительной работы с многократным чередованием режимов во всем рабочем спектре с различным размахом диапазона изменения режимов работы турбореактивного двигателя, в совокупности превышающем время полета в 5-6 раз; при этом различный размах диапазона изменения режимов работы двигателя реализуют, изменяя уровень перепада газа в конкретных режимах испытания от начального до наибольшего - максимального или полного форсированного режима работы двигателя путем переноса начальной точки отсчета при выполнении соответствующего режима, принимая последнюю в одном из режимов в положении, соответствующем уровню «малый газ», а в других режимах - в промежуточных или конечном положениях, соответствующих различным процентным долям или полному значению уровня газа максимального или полного форсированного режима, причем быстрый выход на максимальный или форсированный режимы на части испытательного цикла осуществляют в темпе приемистости с последующим сбросом.

Капитальный ремонт партии, пополняемой группы упомянутых двигателей могут производить при возникновении, по меньшей мере, одной из следующих причин, а именно, выработки установленного ресурса по числу запусков, либо по исчерпании нормативного количества часов работы, либо допустимого межремонтного времени складского хранения, либо после получения ремонтопригодных повреждений любой совокупности жизненно важных частей, модулей, узлов и деталей двигателя, без устранения неисправности которых невозможно продолжение эксплуатации двигателя.

Могут производить осмотр и при необходимости могут обследовать любой из узлов газогенератора - компрессор высокого давления, соединяющий КНД и КВД промежуточный корпус, основную камеру сгорания и турбину высокого давления, имеющую сопловый аппарат, ротор с валом и не менее чем одно рабочее колесо с диском, на котором съемно с возможностью охлаждения закреплены рабочие лопатки, равномерно разнесенные по периметру с угловой частотой (11,1÷14,3) ед/рад; осматривают основную камеру сгорания, в том числе с возможностью детального обследования корпусов камеры сгорания и жаровой трубы, системы коллекторов и каждой из топливных форсунок, равномерно разнесенных по замкнутому кольцу входного торца последней, преимущественно, с угловой частотой (2,38÷3,35) ед/рад; при необходимости аналогично обследуют и производят замену любого из не менее чем шестидесяти трубчатых блок-модулей кольцевой воздухо-воздушного теплообменника, установленного вокруг корпуса основной камеры сгорания; выполняют контроль состояния опор двигателя, турбины низкого давления, а также обследуют смеситель, фронтовое устройство, корпус форсажной камеры сгорания, поворотное реактивное сопло, включающее в своем составе поворотное устройство, неподвижно, предпочтительно, разъемно прикрепленное к форсажной камере сгорания, и регулируемое реактивное сопло, прикрепленное к поворотному устройству, а также коробку приводов сервисных двигательных агрегатов.

После разборки капитально ремонтируемого двигателя могут производить промывку, контроль состояния и при необходимости дефектацию модулей, узлов и деталей, и выполняют восстановительный ремонт, при необходимости конструктивно-технологическую доработку или постдефектационную замену по регламенту деталей на новые; комплектование прошедших ремонт и новых деталей и сборочных единиц.

При запуске двигателя в ремонт и подготовке деталей к нанесению восстановительных покрытий могут выполнять химическую, ультразвуковую промывку и/или пескоструйную обработку деталей, микрометрические обмеры, определение прочности неразрушающими видами контроля и выбраковку дефектных деталей.

В процессе капитального ремонта двигателя нанесение на детали при необходимости восстановительных покрытий могут выполнять вариантно хромированием, цинкованием, кадмированием, меднением, оксидированием, алитированием, оксидным фосфатированием, серебрением, химическим никелированием, пассивированием и/или нанесением лакокрасочных покрытий.

Нанесение на детали восстановительных покрытий в процессе капитального ремонта для повышения износостойкости поверхностей восстанавливаемых деталей при необходимости могут выполнять вариантно электроискровым легированием поверхностей, детонационным или плазменным напылением порошковых композитов.

Поставленная задача в части ТРД решается тем, что турбореактивный двигатель, выполненный двухконтурным, двухвальным, согласно изобретению, капитально отремонтирован описанным выше способом.

Технический результат, обеспечиваемый группой изобретений, связанных единым творческим замыслом, состоит в разработке вариантов способа капитального ремонта турбореактивного двигателя, партии, пополняемой группы турбореактивных двигателей с улучшенными качеством ремонта и эксплуатационными характеристиками отремонтированного двигателя и повышенной достоверностью экспериментально проверенного ресурса и надежности двигателя в условиях, максимально приближенных к реальной структуре и удельному соотношению режимов работы двигателя в процессе эксплуатации с более надежной оценкой при сокращении длительности ремонта, испытаний и энергоемкости при улучшении экономических показателей капитального ремонта. Это достигается за счет применения в капитальном ремонте ТРД, выполняемом в соответствии с группой изобретений, восполняемого в процессе ремонта резервного запаса восстановленных модулей, узлов, сборочных единиц и ротационной замены ими соответствующих элементов, частей конкретного ремонтируемого двигателя, а также за счет применения в процессе капитального ремонта отремонтированного двигателя испытания по многоцикловой программе. При этом повышение достоверности результатов испытаний достигается за счет разработанного в изобретении чередования режимов при выполнении этапов испытания, которые по длительности превышают программное время полета. Причем формируют полный объем испытаний ТРД, включая быструю смену циклов в полном регистре от быстрого выхода на максимальный, либо полный форсированный режим до полного останова двигателя.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен турбореактивный двигатель, продольный разрез.

По первому варианту в способе капитального ремонта турбореактивного двигателя, выполненного двухконтурным, двухвальным, выполняют проверку наличия и характера дефектов, производят необходимый по содержанию ремонта демонтаж наружных коммуникаций и разборку двигателя на функциональные модули, узлы и сборочные единицы. При необходимости демонтируют и разбирают любой из модулей, в том числе двухкаскадный осевой компрессор, включающий компрессоры 1 и 2 соответственно низкого и высокого давления.

Компрессор 1 низкого давления включает входной направляющий аппарат 3, промежуточные направляющие аппараты 4 и выходной спрямляющий аппарат 5 статора, а также ротор с валом 6. Ротор включает до четырех рабочих колес 7 с дисками, наделенными рабочими лопатками 8. Количество лопаток 8 принято возрастающем в каждом последующем рабочем колесе 7 КНД.

Проточная часть двигателя на осевой длине двухкаскадного компрессора выполнена переменно сужающейся по ходу потока рабочего тела с разделением за промежуточным корпусом 9 на внутренний и наружный контуры 10 и 11 соответственно с превышением площади поперечного сечения проточной части внутреннего контура 10 относительно площади наружного контура 11 в (1,49÷1,65) раза. Конфузорное сужение площади поперечного сечения проточного канала КВД 2 выполнено со средним градиентом конфузорности G=(0,18÷0,25) [м²/м].

При необходимости разбирают требующие капитального ремонта узлы газогенератора - компрессор 2 высокого давления, промежуточный корпус 9, соединяющий КНД 1 и КВД 2. Также осматривают основную камеру 12 сгорания, в том числе с возможностью детального обследования корпусов камеры 12 сгорания и жаровой трубы, системы коллекторов и каждой из топливных форсунок, равномерно разнесенных по замкнутому кольцу входного торца последней с угловой частотой (2,38÷3,35) ед/рад.

Обследуют состоящий не менее чем из шестидесяти четырех трубчатых блок-модулей кольцевой воздухо-воздушный теплообменник 13, установленный вокруг корпуса основной камеры 12 сгорания. Обследуют турбину 14 высокого давления, имеющую сопловый аппарат, ротор с валом 15 и не менее чем одно рабочее колесо 16 с диском, на котором съемно с возможностью охлаждения закреплены рабочие лопатки 17, равномерно разнесенные по периметру с угловой частотой (11,1÷14,3) ед/рад.

Производят контроль состояния опор двигателя, турбины 18 низкого давления. Обследуют смеситель 19, фронтовое устройство 20, корпус форсажной камеры 21 сгорания, поворотное реактивное сопло, включающее поворотное устройство 22, неподвижно, предпочтительно, разъемно прикрепленное к форсажной камере 21 сгорания, и регулируемое реактивное сопло 23, прикрепленное к поворотному устройству 22. Обследуют коробку приводов сервисных двигательных агрегатов. В необходимой степени, предусмотренной регламентом, обследуют электрическую, воздушную, гидравлические топливную и масляную системы.

Производят промывку, контроль состояния и дефектацию модулей, узлов и деталей. После чего направляют двигатель на механосборочные/механические посты и выполняют восстановительный ремонт и при необходимости конструктивно-технологическую доработку или постдефектационную замену деталей на новые. Затем выполняют комплектование прошедших ремонт и новых деталей и сборочных единиц, сборку и цеховые испытания узлов, модулей и сборку двигателя.

Капитальный ремонт производят при возникновении, по меньшей мере, одной из следующих причин, а именно, выработки установленного ресурса по числу запусков, либо по исчерпании нормативного количества часов работы, либо допустимого межремонтного времени складского хранения, либо после получения ремонтопригодных повреждений любой совокупности жизненно важных частей, модулей, узлов и деталей двигателя, без устранения неисправности которых невозможно продолжение эксплуатации двигателя.

В составе ремонта двигателя обследуют и при необходимости производят разборку и восстановление и/или заменяют поворотное реактивное сопло ТРД, включающее поворотное устройство 22 и регулируемое реактивное сопло 23, прикрепленное к поворотному устройству 22 с возможностью выполнения совместно с подвижным элементом последнего поворотов для изменения направления вектора тяги. Ось вращения поворотного устройства 22 относительно горизонтальной оси повернута на угол не менее 30°, предпочтительно, на (32÷34)° по часовой стрелке (вид по направлению полета) для правого положения двигателя в двигательной установке и на угол не менее 30°, предпочтительно, на (32÷34)° против часовой стрелки (вид по направлению полета) для левого положения двигателя в двигательной установке.

Компрессор 2 высокого давления содержит статор, а также ротор с системой оснащенных лопатками 24 рабочих колес 25. Количество рабочих лопаток ротора принято возрастающем по потоку рабочего тела на протяжении осевой длины КВД в (2,6÷2,9) раза.

При запуске двигателя в ремонт и подготовке деталей к нанесению восстановительных покрытий выполняют химическую, ультразвуковую промывку и/или пескоструйную обработку деталей, микрометрические обмеры, определение прочности неразрушающими видами контроля и выбраковку дефектных деталей.

В процессе капитального ремонта двигателя нанесение на детали при необходимости восстановительных покрытий выполняют вариантно хромированием, цинкованием, кадмированием, меднением, оксидированием, алитированием, оксидным фосфатированием, серебрением, химическим никелированием, пассивированием и/или нанесением лакокрасочных покрытий.

Нанесение на детали восстанавливаемых защитных покрытий в процессе капитального ремонта для повышения износостойкости поверхностей деталей при необходимости вариантно выполняют электроискровым легированием поверхностей, детонационным или плазменным напылением порошковых композитов.

На завершающей стадии капитального ремонта после сборки двигатель подвергают стендовым испытаниям, по меньшей мере, по многоцикловой программе. Указанная программа испытаний включает чередование режимов при выполнении этапов испытания длительностью работы ТРД, превышающей программное время полета. Для чего сначала формируют типовые полетные циклы и определяют повреждаемость наиболее нагруженных деталей. Исходя из этого определяют необходимое количество циклов нагружения при испытании. Затем формируют и производят полный объем испытаний, включающий выполнение последовательности испытательных циклов - быстрый выход на максимальный или полный форсированный режим, быстрый сброс на режим «малого газа», останов и цикл длительной работы с многократным чередованием режимов во всем рабочем спектре с различным размахом диапазона изменения режимов работы турбореактивного двигателя, в совокупности превышающем время полета в 5-6 раз. При этом различный размах диапазона изменения режимов работы двигателя реализуют, изменяя уровень перепада газа в конкретных режимах испытания от начального до наибольшего - максимального или полного форсированного режима работы двигателя путем переноса начальной точки отсчета при выполнении соответствующего режима, принимая последнюю в одном из режимов в положении, соответствующем уровню «малый газ», а в других режимах - в промежуточных или конечном положениях, соответствующих различным процентным долям или полному значению уровня газа максимального или полного форсированного режима. Быстрый выход на максимальный или форсированный режимы на части испытательного цикла осуществляют в темпе приемистости с последующим сбросом.

Турбореактивный двигатель, выполненный двухконтурным, двухвальным, капитально отремонтирован описанным выше способом.

По второму варианту в составе капитального ремонта в заявленном способе капитального ремонта турбореактивного двигателя производят осмотр двигателя, необходимый по содержанию ремонта демонтаж наружных коммуникаций и разборку двигателя на функциональные модули, узлы и сборочные единицы. При необходимости выполняют демонтаж и обследование модулей и узлов двигателя, включая компрессор низкого давления и проточную часть, выполненную на участке осевой длины КНД сужающейся в направлении потока рабочего тела с градиентом G=(0,51÷0,72) [м²/м];

Компрессор низкого давления выполнен с входным направляющим аппаратом 3, промежуточными направляющими аппаратами 4 и выходным спрямляющим аппаратом 5 статора и ротором с валом 6, включающем до четырех наделенных рабочими лопатками 8 дисков рабочих колес 7, количество которых принято возрастающим в каждом последующем рабочем колесе КНД 1.

В составе газогенератора обследуют компрессор 2 высокого давления, промежуточный корпус 9, соединяющий КНД 1 и КВД 2. Осматривают основную камеру 12 сгорания с возможностью детального обследования корпусов камеры 12 сгорания и жаровой трубы, системы коллекторов и каждой из топливных форсунок, равномерно разнесенных по замкнутому кольцу входного торца последней с угловой частотой (2,38÷3,35) ед/рад. Обследуют турбину 14 высокого давления, имеющую сопловый аппарат, ротор с валом 15 и не менее чем одно рабочее колесо 16 с диском, на котором съемно с возможностью охлаждения закреплены рабочие лопатки 17, равномерно разнесенные по периметру с угловой частотой (11,1÷14,3) ед/рад. Обследуют также состоящий не менее чем из шестидесяти трубчатых блок-модулей кольцевой воздухо-воздушный теплообменник 13.

Производят контроль состояния опор двигателя, турбины 18 низкого давления. Обследуют смеситель 19, фронтовое устройство 20, корпус форсажной камеры 21 сгорания, поворотное реактивное сопло, включающее поворотное устройство 22, неподвижно, предпочтительно, разъемно прикрепленное к форсажной камере 21 сгорания, и регулируемое реактивное сопло 23, прикрепленное к поворотному устройству 22. Обследуют коробку приводов сервисных двигательных агрегатов. В необходимой степени, предусмотренной регламентом, обследуют электрическую, воздушную, гидравлические топливную и масляную системы.

Производят промывку, контроль состояния и дефектацию модулей, узлов и деталей. После чего направляют двигатель на механосборочные/механические посты и выполняют восстановительный ремонт, при необходимости конструктивно-технологическую доработку или постдефектационную замену деталей на новые. Выполняют комплектование прошедших ремонт и новых деталей и сборочных единиц, сборку и цеховые испытания узлов, модулей и сборку двигателя.

После чего двигатель подвергают стендовым испытаниям. При необходимости производят послеремонтную доводку, в процессе которой выполняют испытания отремонтированного двигателя, по меньшей мере, по многоцикловой программе. Указанная программа испытаний включает чередование режимов при выполнении этапов испытания длительностью работы ТРД, превышающей программное время полета. Для чего сначала формируют типовые полетные циклы и определяют повреждаемость наиболее нагруженных деталей, исходя из этого определяют необходимое количество циклов нагружения при испытании. Затем формируют и производят полный объем испытаний, включающий выполнение последовательности испытательных циклов - быстрый выход на максимальный или полный форсированный режим, быстрый сброс на режим «малого газа», останов и цикл длительной работы с многократным чередованием режимов во всем рабочем спектре с различным размахом диапазона изменения режимов работы турбореактивного двигателя, в совокупности превышающем время полета в 5-6 раз. Различный размах диапазона изменения режимов работы двигателя реализуют, изменяя уровень перепада газа в конкретных режимах испытания от начального до наибольшего - максимального или полного форсированного режима работы двигателя путем переноса начальной точки отсчета при выполнении соответствующего режима, принимая последнюю в одном из режимов в положении, соответствующем уровню «малый газ», а в других режимах - в промежуточных или конечном положениях, соответствующих различным процентным долям или полному значению уровня газа максимального или полного форсированного режима. Быстрый выход на максимальный или форсированный режимы на части испытательного цикла осуществляют в темпе приемистости с последующим сбросом.

Капитальный ремонт двигателя производят при возникновении, по меньшей мере, одной из следующих причин, а именно, выработки установленного ресурса по числу запусков, либо по исчерпании нормативного количества часов работы, либо допустимого межремонтного времени складского хранения, либо после получения ремонтопригодных повреждений любой совокупности жизненно важных частей, модулей, узлов и деталей двигателя, без устранения неисправности которых невозможно продолжение эксплуатации двигателя.

При запуске двигателя в ремонт и подготовке деталей к нанесению восстановительных покрытий выполняют химическую, ультразвуковую промывку и/или пескоструйную обработку деталей, микрометрические обмеры, определение прочности неразрушающими видами контроля и выбраковку дефектных деталей.

В процессе капитального ремонта двигателя нанесение на детали при необходимости восстановительных покрытий выполняют вариантно хромированием, цинкованием, кадмированием, меднением, оксидированием, алитированием, оксидным фосфатированием, серебрением, химическим никелированием, пассивированием и/или нанесением лакокрасочных покрытий.

Нанесение на детали восстанавливаемых защитных покрытий в процессе капитального ремонта для повышения износостойкости поверхностей деталей при необходимости вариантно выполняют электроискровым легированием поверхностей, детонационным или плазменным напылением порошковых композитов.

Турбореактивный двигатель капитально отремонтирован описанным выше способом.

В составе капитального ремонта в способе капитального ремонта партии, пополняемой группы турбореактивных двигателей, конструктивно однотипных либо имеющих взаимозаменяемые модули, узлы и/или детали производят внешний осмотр и монтаж каждого ремонтируемого двигателя в вариабельно устанавливаемой последовательности на испытательный стенд.

При этом производят проверку наличия и характера дефектов, передачу двигателя или двигателей в сборочный цех. В сборочном цехе производят необходимый по содержанию капитального ремонта демонтаж наружных коммуникаций и разборку двигателя на функциональные модули, узлы и сборочные единицы. При необходимости демонтируют и разбирают любой из модулей, включая компрессор 1 низкого давления с входным направляющим аппаратом 3, промежуточными направляющими аппаратами 4 и выходным спрямляющим аппаратом 5 статора и с площадью поперечного сечения канала проточной части двигателя на осевой длине КНД 1, выполненной сужающейся по ходу рабочего тела со средним градиентом конфузорности G=(0,51÷0,72) [м²/м], и с ротором КНД 1, имеющем до четырех, наделенных лопатками 8 рабочих колес 7. Количество лопаток 8 принято возрастающим в каждом последующем рабочем колесе 7 в соотношении (31÷41):(38÷50):(48÷63):(65÷85). Разбирают требующие капитального ремонта узлы газогенератора и поворотного реактивного сопла, включающего в своем составе поворотное устройство 22 и регулируемое реактивное сопло 23, прикрепленное к поворотному устройству 23. В необходимой степени, предусмотренной регламентом, обследуют электрическую, воздушную, гидравлические топливную и масляную системы. До или в процессе капитального ремонта создают ротационно пополняемый текущий резервный запас снятых с заменой с предыдущих капитально отремонтированных двигателей и восстановленных в процессе ремонта модулей, узлов, деталей, сборочных единиц и устанавливаемых с заменой по мере необходимости на последующие из упомянутой партии, группы капитально ремонтируемые двигатели. Направляют двигатель на механосборочные/механические посты и производят комплектацию необходимых для установки в конкретный ремонтируемый двигатель, восстановленных или новых частей, в том числе из упомянутого текущего резервного запаса. Выполняют сборку и цеховые испытания узлов, модулей и сборку двигателя. На завершающей стадии капитального ремонта после сборки двигатель подвергают стендовым испытаниям, по меньшей мере, по многоцикловой программе. Указанная программа испытаний включает чередование режимов при выполнении этапов испытания длительностью работы ТРД, превышающей программное время полета. Для чего сначала формируют типовые полетные циклы и определяют повреждаемость наиболее нагруженных деталей, исходя из этого определяют необходимое количество циклов нагружения при испытании. Затем формируют и производят полный объем испытаний, включающий выполнение последовательности испытательных циклов - быстрый выход на максимальный или полный форсированный режим, быстрый сброс на режим «малого газа», останов и цикл длительной работы с многократным чередованием режимов во всем рабочем спектре с различным размахом диапазона изменения режимов работы турбореактивного двигателя, в совокупности превышающем время полета в 5-6 раз. Различный размах диапазона изменения режимов работы двигателя реализуют, изменяя уровень перепада газа в конкретных режимах испытания от начального до наибольшего - максимального или полного форсированного режима работы двигателя путем переноса начальной точки отсчета при выполнении соответствующего режима, принимая последнюю в одном из режимов в положении, соответствующем уровню «малый газ», а в других режимах - в промежуточных или конечном положениях, соответствующих различным процентным долям или полному значению уровня газа максимального или полного форсированного режима. Быстрый выход на максимальный или форсированный режимы на части испытательного цикла осуществляют в темпе приемистости с последующим сбросом.

Капитальный ремонт партии, пополняемой группы упомянутых двигателей производят при возникновении, по меньшей мере, одной из следующих причин, а именно, выработки установленного ресурса по числу запусков, либо по исчерпании нормативного количества часов работы, либо допустимого межремонтного времени складского хранения, либо после получения ремонтопригодных повреждений любой совокупности жизненно важных частей, модулей, узлов и деталей двигателя, без устранения неисправности которых невозможно продолжение эксплуатации двигателя.

Производят осмотр и при необходимости обследуют любой из следующих узлов - компрессор 14 высокого давления, промежуточный корпус 9, соединяющий КНД 1 и КВД 2. Осматривают основную камеру 12 сгорания при необходимости с детальным обследованием корпусов упомянутой камеры 12 и жаровой трубы, системы коллекторов и каждой из топливных форсунок, равномерно разнесенных по замкнутому кольцу входного торца последней, преимущественно, с угловой частотой (2,38÷3,35) ед/рад. Обследуют турбину 14 высокого давления, имеющую сопловый аппарат, ротор с валом 15 и не менее чем одно рабочее колесо 16 с диском, на котором съемно с возможностью охлаждения закреплены рабочие лопатки 17, равномерно разнесенные по периметру с угловой частотой (11,1÷14,3) ед/рад. При необходимости аналогично обследуют и производят замену любого из не менее чем шестидесяти трубчатых блок-модулей кольцевой воздухо-воздушного теплообменника 13. Выполняют контроль состояния опор двигателя, турбины 18 низкого давления. Обследуют смеситель 19, фронтовое устройство 20, корпус форсажной камеры 21 сгорания, поворотное реактивное сопло, включающее в своем составе поворотное устройство 22, неподвижно, предпочтительно, разъемно прикрепленное к форсажной камере 21 сгорания, и регулируемое реактивное сопло 23, прикрепленное к поворотному устройству 22, а также коробку приводов сервисных двигательных агрегатов.

После разборки капитально ремонтируемого двигателя производят промывку, контроль состояния и при необходимости дефектацию модулей, узлов и деталей, и выполняют восстановительный ремонт, при необходимости конструктивно-технологическую доработку или постдефектационную замену по регламенту деталей на новые; комплектование прошедших ремонт и новых деталей и сборочных единиц.

При запуске двигателя в ремонт и подготовке деталей к нанесению восстановительных покрытий выполняют химическую, ультразвуковую промывку и/или пескоструйную обработку деталей, микрометрические обмеры, определение прочности неразрушающими видами контроля и выбраковку дефектных деталей.

В процессе капитального ремонта двигателя нанесение на детали при необходимости восстановительных покрытий выполняют вариантно хромированием, цинкованием, кадмированием, меднением, оксидированием, алитированием, оксидным фосфатированием, серебрением, химическим никелированием, пассивированием и/или нанесением лакокрасочных покрытий.

Нанесение на детали восстановительных покрытий в процессе капитального ремонта для повышения износостойкости поверхностей восстанавливаемых деталей при необходимости выполняют вариантно электроискровым легированием поверхностей, детонационным или плазменным напылением порошковых композитов.

Турбореактивный двигатель, выполненный двухконтурным, двухвальным, капитально отремонтирован описанным выше способом.

Пример реализации испытания турбореактивного двигателя.

Испытанию подвергают капитально отремонтированный ТРД. Задана наработка 20 час на максимальном режиме, из них 5 час на полном форсированном режиме. Формируют типовые полетные циклы (ТПЦ) и устанавливают заданное время работы двигателя 1 ч, эквивалентное полетному времени летательного аппарата (ЛА) по принятому ТПЦ. На основании ТПЦ расчетным путем определяют повреждаемость наиболее нагруженных деталей. Исходя из этого определяют необходимое эквивалентное по повреждаемости количество циклов при испытаниях. В данном варианте принимают следующий состав нагрузочных испытательных циклов - выполнение 700 (400+300) запусков с выходом соответственно на максимальный и форсированные режимы, а также 400 приемистостей от режима «малый газ» (МГ) до максимального (Макс.) и 300 с режима 0,8 Макс. до форсированного (Фор) режима.

Устанавливают коэффициент запаса на требуемое количество испытательных нагрузочных циклов и времени наработки К=1,2.

Формируют полный объем ресурсных испытаний и разрабатывают программу проведения испытаний:

1. Общую наработку при проведении ресурсных испытаний принимают 500*1,2=600 ч, из них наработку на максимальном режиме принимают (20-5)*1,2=18 ч, а на форсированном режиме 5*1,2=6 ч.

2. Принимают продолжительность этапа испытаний 5 ч, и определяют количество пятичасовых этапов 600:5=120.

3. Устанавливают количество запусков с учетом коэффициента запаса 700*1,2=840, а также от МГ до Макс 400*1,2=480 и от 0,8 Макс до Фор 300*1,2=360.

4. Каждый пятичасовой этап включает 840:120=7, приемистостей от режима МГ до Макс 480:120=4 и приемистостей с режима 0,8 Макс до Фор 360:120=3, а также наработку на максимальном и форсированном режимах 18*60:120=9 мин. 360:120=3 мин.

5. Устанавливают последовательность испытательных циклов - быстрый выход на максимальный или полный форсированный режим, быстрый сброс на режим МГ и останов. Затем предусматривают цикл длительной работы с многократным чередованием нагрузочных циклов с размахом диапазонов изменения режимов от МГ до Макс и 0,8 Макс до Фор в пределах установленного выше объема испытательных этапов.

Выполняют испытания ТРД по указанной программе. Затем проводят дефектацию двигателя и анализ результатов испытаний, по которым принимают решение о признании двигателя выдержавшим испытания.