Разработка методов предупреждения отказов авиационных ГТД, связанных с качеством авиационных топлив тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.14, кандидат технических наук Велапатиньо К. Вихельмо С.

• Велапатиньо К. Вихельмо С.
• кандидат технических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат технических наук Велапатиньо К. Вихельмо С.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ОТКАЗОВ АВИАЦИОННЫХ ГТД, СВЯЗАННЫХ С

КАЧЕСТВОМ ТОПЛИВА.

1.1.Статистика отказов авиационных ГТД по причине снижения качества топлива и отказов топливной аппаратуры за период 1991 - 2005г

1.2.Анализ влияния эксплуатационных свойств топлива на надежность работы топливной системы ГТД.

1.2.1. Внешнее загрязнение топлива. 23 1.2.1.1.Кристаллы льда, образующиеся в топливной системе 24 1.2.1.2.0садкообразование и термостабильность топлива. 25 1.2.1.3.Фрикционный износ топливных насосов. 26 1.2.1 АКоррозионные свойства топлива. 27 1.2.1,5.Фазовые переходы воды в топливе и ее влияние на работу ТС

1.2.2. Качество топлива и технические требования к его свойствам.

1.3.Постановка задачи исследования.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ

КЛАПАНА ПОСТОЯНСТВА ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЙ.

2.1.Физическая картина влияние заедания золотников ТРА на надежность работы ГТД.

2.2.Методы снижения трения золотниковых пар при ультразвуковом воздействии. 42 2.3.Определение параметров ультразвукового излучателя.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ВОЗДУХА,

ПОСТУПАЮЩЕГО В СИСТЕМУ ДРЕНАЖА ТОПЛИВНОЙ

СИСТЕМЫ.

3.1 .Анализ причин обводненности авиатоплив.

3.1.1.Физическое состояние воды в топливах и маслах.

3.1.2.Причины и источники обводнения горюче-смазочных материалов. 51 ЗЛ.З.Влияние химического состава и физико-химических свойств горючесмазочных материалов на их обводненность

3.1.4.0бводненность горюче-смазочных материалов.

3.2.Анализ методов обезвоживания авиатоплив.

3.2.1. Классификация методов обезвоживания.

3.3.Методы осушка воздуха. 57 3.3.1 .Основные понятия необходимые при подборе осушителей воздуха.

3.3.2.Анализ методов осушки воздуха.

3.4.Мембранные методы разделения смесей веществ.

3.5.Мембранное разделение газов и испарение через мембрану (первопорация). 67 3.5.1.Общие сведения о мембранном разделении газовых смесей

З.б.Энергетическое сопряжение процессов в мембране.

ГЛАВА 4. ПРИКЛАДНЫЕ ВОПРОСЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

4.1 .Пример расчета параметров ультразвукового излучателя. 79 4.2.Мембранные системы осушки воздуха на базе половолоконных мембран производства ЗАО «Центр ВМ - Технологий».

4.2.1. Общая характеристика системы осушки воздуха.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методов предупреждения отказов авиационных ГТД, связанных с качеством авиационных топлив»

Актуальность исследования

Качество авиационных топлив в значительной мере определяет надежность работы авиационных ГТД и безопасность полетов ВС ГА. Анализ авиационных происшествий за период с 1991 по 2005 г., связанных с качеством топлива, показал, что наиболее серьезные инциденты произошли по причине залипания золотниковых пар агрегатов топливорегулирующей аппаратуры (ТРА), которое привело к отказу всех двигателей в полете (2 случая) одного и более двигателей-9 случаев. Поэтому разработка методики предотвращения залипания золотниковых пар с использованием ультразвукового излучателя является актуальным и направленным на повышение уровня безопасности полетов. Актуальным также является исследование современных методов осушки воздуха, поступающего в дыхательные и дренажные системы топливных резервуаров, цистерн топливозаправщиков, баков ВС. Наиболее перспективными методами считаются мембранные технологии разделения газов, поэтому исследования в этом направлении также являются актуальными.

Предмет и объект исследования

Объект исследований - авиационный двигатель, топливорегулирующая аппаратура, золотниковые регулирующие устройства; топливная система ВС.

Предмет исследования - процессы снижения качества топлива, связанные с наличием свободной воды, противоводокристаллизационной жидкости, механических примесей, приводящие к отказам элементов ТРА и фильтров тонкой очистки.

Цель работы

Повышение уровня безопасности полетов и эффективности поддержания летной годности ВС путем обеспечения и разработки методов повышения безотказности авиационных ГТД, связанных с качеством авиационных топлив, и разработки рекомендаций по уменьшению отрицательного воздействия дисперсных систем на работоспособность ТРА JIA.

Задача исследования

1. Провести анализ основных факторов, приводящих к отказам авиационных ГТД, связанных с качеством топлива.

2. Изучить возможности регулирования процесса заедания (залипания) золотниковых пар ТРА.

3. Разработать методику определения параметров ультразвукового возбуждения золотниковых пар ТРА, устраняющего их заедание.

4. Изучить возможности использования мембранных технологий для обезвоживания воздуха, поступающего в дренажные и дыхательные системы резервуаров, цистерны топливозаправщиков и топливные баки ВС.

5. Разработать рекомендации по выбору мембранных материалов и готовых модулей обезвоживания в зависимости от емкости баков ВС и максимального расхода топлива.

Научная новизна

1. На основе статистического анализа отказов авиационных ГТД, связанных с качеством топлива, сформулированы основные факторы, определяющие причины отказов.

2. Изучена физическая картина отказа ГТД, связанная с заеданием золотников ТРА, на примере отказа клапана постоянного перепада давления (КПГТД).

3. Решена локальная оптимизационная задача по определению параметров УЗ-излучателя, минимизирующая мощность излучения посредством выбора максимума частоты возбуждения с учетом ограничения длины полуволны.

4. Разработана методика определения параметров ультразвукового возбуждения золотниковых пар ТРА, учитывающая их индивидуальные массовые и геометрические характеристики.

5. Показана принципиальная возможность использования мембранных технологий для обезвоживания воздуха, поступающего в дренажные и дыхательные системы топливных резервуаров и баков ВС.

Практическая значимость

Практическая ценность работы заключается в том, что предложенные рекомендации позволяют:

1. Исключить случаи отказов золотниковых пар ТРА авиационных ГТД путем использования методики определения параметров ультразвукового излучателя.

2. Повысить безопасность полетов и надежность работы авиационных ГТД путем использования рекомендаций по выбору мембранных модулей для осушки воздуха, поступающего в топливные баки ВС.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Методика определения параметров ультразвукового возбуждения золотниковых пар ТРА, учитывающая их индивидуальные массовые и геометрические характеристики.

2. Рекомендации по использованию мембранных технологий для обезвоживания воздуха, поступающего в дренажные и дыхательные системы топливных резервуаров и баков ВС.

3. Результаты статистического анализа отказов авиационных ГТД, связанных со снижением качества топлива, за период 1990.2005 гг.

Апробация работы

Результаты работы докладывались и получили положительную оценку на научно-технических семинарах кафедры АТО и PJIA МГТУ ГА, международных научно-технических конференциях в МГТУ ГА и ЕАТК ГА в 2003, 2004, 2005, 2006 гг., МАТИ им. Циолковского в 2003,2004,2005 гг.

Результаты работы использованы в учебном процессе МГТУ ГА при выполнении выпускных квалификационных работ студентов и магистрантов по кафедре АТО и PJIA.

Публикации

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 12 научных публикациях.

Структура и объем работы

Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и приложения.

Заключение диссертации по теме «Эксплуатация воздушного транспорта», Велапатиньо К. Вихельмо С.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований решена научно-техническая задача, связанная с повышением безотказности авиационных ГТД, путем разработки методики определения параметров ультразвукового возбуждения золотниковых пар ТРА, учитывающая их индивидуальные массовые и геометрические характеристики.

Научно обоснованы технические решения, позволяющие исключить отказы элементов ТРА, связанные со снижением качества топлива. Основными научными результатами являются:

• На основе статистического анализа отказов авиационных ГТД, связанных с качеством топлива, сформулированы основные факторы, определяющие причины отказов.

• Изучена физическая картина отказа ГТД, связанная с заеданием золотников ТРА, на примере отказа клапана постоянного перепада давления (КППД).

• Решена локальная оптимизационная задача по определению параметров УЗ-излучателя, минимизирующая мощность излучения посредством выбора максимума частоты возбуждения с учетом ограничения длины полуволны, размерами золотника, достаточную для преодоления силы сухого трения.

• Разработана методика определения параметров ультразвукового возбуждения золотниковых пар ТРА, учитывающая их индивидуальные массовые и геометрические характеристики.

• Показана принципиальная возможность использования мембранных технологий для обезвоживания воздуха, поступающего в дренажные и дыхательные системы топливных резервуаров и баков ВС.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Велапатиньо К. Вихельмо С., 2006 год

1. КРАСИЛЬНИКОВ В.А. Звуковые и ультразвуковые волны в воздухе, воде и твердых телах. - М.: ФИЗМАТГИЗ,1960.

2. АКСЕНОВ А.Ф. Авиационные топлива, смазочные материалы и специальные жидкости.- М.: Транспорт, 1970

3. ЛИТВИНОВ А.А., ИПАТОВ A.M., ХАЗАНОВ Ф.К. Технология и техника заправки воздушных судов.- М.: Машиностроение, 1878.

4. ЯНОВСКИЙ Л.С., ДУБОВКИН Н.Ф., ГАЛИМОВ Ф.М. и др. Горюче-смазочные материалы для авиационных двигателей.- Казань: «Мастер Лайн», 2002,399 с.

5. ШИШКОВ И.Н. БЕЛОВ В.Б. Авиационные горюче-смазочные материалы и специальные жидкости. М.: Транспорт, 1979.

6. ЭНГЛИН Б.А. Применение жидких топлив при низких температурах. М.: Химия, 1980.

7. HAROLD W. GRAEF, Major, USMC, Ап Analysis of Microbial Contamination in Military Aviation Fuel Systems (Thesis), Ohio USA, Department of the Air Force Air University. Air Force Institute of Technology, 2003

8. ЛЫШКО Г.П. Нефтепродукты и технические жидкости.- М., АО Агропромиздат,1988,143 с.

9. ПАВЛОВ В.П., ЗАСКАЛЬКО П.П. Автомобильные эксплуатационные материалы.-М., Транспорт, 1982,205 с.

10. ФАДИН В.П. Методическое руководство по проведению лабораторных работ по предмету «Применение и анализ н/продуктов».- М., Воздушный транспорт, 1983, 103 с.

11. ИТИНСКАЯ Н.И., КУЗНЕЦОВ Н.А. Справочник по топливу, маслам и техническим жидкостям.- М., Колос, 1982,205 с.

12. ШКОЛЬНИКОВ В.М Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение.- М., Химия, 1989,431 с.

13. РЫБИН Н.П. Авиационные горюче-смазочные материалы.- М., МИИГА, 1980, 112 с.

14. РЫБАКОВ К.В., АЛПАТОВ А.С., РОЖКОВ А.Ф. Заправка самолетов горючесмазочными материалами.- М., Транспорт. 1975,208 с.

15. ЛИТВИНОВ А. А. Основы применения горюче-смазочных материалов в гражданской авиации.- М., Транспорт, 1987,312 с.

16. ГУРЕЕВ А.А., СЕРЕГИН Е.П., АЗЕВ B.C. Квалификационные методы испытаний нефтяных топлив.- М., Химия, 1984,198 с.

17. ДУБОВКИН Н.Ф., МАЛАНИЧЕВА В.Г., ФЕДОРОВ Е.П. и др. Физико-химические и эксплуатационные свойства реактивных топлив.- М., Химия, 1985,239 с.

18. ПИСКУНОВ В.А., ЗРЕЛОВ В.Н., ВАСИЛЕНКО В.Т. и др. Химитология в гражданской авиации. Справочник.- М., Транспорт, 1983,248 с.

19. ХВАНГ С.-Т., КАММЕРМАЙЕР К. Мембранные процессы разделения.- М.: Химия, 1981.

20. ТИМАШЕВ С.Ф. Физикохимия мембранных процессов.- М.: Химия, 1988.

21. АНТОНОВ В.Ф. Биофизика мембран // Соросовский Образовательный Журнал. 1996. Ъ 6. С. 4-12.

22. АНТОНОВ В.Ф. Мембранный транспорт// Там же. 1997. Ъ 6. С. 14-20.

23. БОЛДЫРЕВ А.А. Регуляция активности мембранных ферментов //Там же. С. 21-27.

24. ШАПОШНИК В.А. Кинетика электродиапиза. Воронеж: Изд-во ВГУ, 1989.

25. ШАПОШНИК В.А. Мембранная электрохимия // Соросовский Образовательный Журнал. 1999. Ъ 2. С. 71-77.

26. ШАПОШНИК В.А. // Журн. аналит. химии. 1992. Т. 47, Ъ 1. С. 152-158.

27. ДЫТНЕРСКИЙ Ю.И. Баромембранные процессы.- М.: Химия, 1986,271 с.

28. БРЫК М.Т., ЦАПЮК Е.А. Ультрафильтрация.- Киев: Наук, думка, 1989.

29. ДУХИН С.С., СИДОРОВА М.П., ЯРОЩУК А.Э. Электрохимия мембран и обратный осмос.-Л.: Химия, 1991,195 с.

30. ДЫТНЕРСКИЙ Ю.И., БРЫКОВ В.П., КАГРАМАНОВ Г.Г. Мембранное разделение газов.- М.: Химия, 1991,178 с.

31. ВЕЛАПАТИНЬО К. ВИХЕЛЬМО С., «Проблемы обеспечения качества топлива при заправке воздушных судов». Тезисы докладов Международной научно-технической конференции, МГТУГА, г. Москва, 2003г.

32. VELAPATINO С. VIHELMO С., Science in NASA, publications and scientific researching, Aviation and Space Technology, Science@NASA, USA. 2004,www.nasa.com. The use of the antifreeze liquid in the fuel aviation, problems and their solutions.

33. VELAPATINO C. VIHELMO C., Science in NASA, publications and scientific researching, Aviation and Space Technology, Science@NASA, USA. 2004, www.nasa.com. The water contamination in the fuel aviation.

34. ВЕЛАПАТИНЬО К. ВИХЕЛЬМО С., «Обеспечение надежности работы золотниковых пар топливорегулирующей аппаратуры авиационных ГТД типа ДЗО-КУ/КП». Тезисы докладов на Студенческой научной конференции, Министерство транспорта РФ, МГТУГА, г. Москва, 2004г.

35. B.C. ВЕЛАПАТИНЬО, «Методика предотвращения отказа (зависания) золотника дифференциального клапана двигателя Д-ЗОКУ-154». Тезисы докладов

36. Международной научно-технической конференции, МГТУГА: секции № 1 «Гражданская авиация на современном этапе развития науки, техники и общества», М.: МГТУ ГА, 2006г. 42. КРУШИНСКИЙ Ю.И. Автореферат.к.т.н., М.,25НИИ МО РФ, 2002г.