Титановый стандарт: как проверяют авиадвигатели

Фото: ОДК

После схода с конвейера и перед тем как попасть на крыло самолета, авиадвигатели подвергаются тщательной проверке. Все с точностью до микрона: важно понимать, что в случае с авиацией на кону стоят жизни людей, и поэтому каждый узел должен соответствовать определенным требованиям, которые описаны в части 33 Авиационных правил Российской Федерации.

Все авиационные двигатели, которые производят предприятия Объединенной двигателестроительной корпорации Ростеха, проходят типовой цикл испытаний перед отправкой заказчику. Здесь выпускают двигатели для практически всей отечественной военной и гражданской авиации, для космических программ, а также наземные и морские газотурбинные установки.

Разбираемся, через какие проверки проходят авиадвигатели перед установкой на самолет.
 

С точностью до микрона

Перед запуском в серию новые силовые установки проходят масштабные и длительные сертификационные испытания. Уже получившим сертификат и все необходимые разрешения авиадвигателям суровые проверки не требуются, но и они перед отправкой заказчикам подвергаются детальному анализу. Эти испытания – обязательный шаг на пути к полету для любого двигателя – нового или прошедшего обслуживание.

Первый этап — визуальный и измерительный контроль. На этом этапе инспекторы осматривают двигатель на наличие внешних дефектов: царапин, трещин, следов коррозии. Осматриваются также все разъемы, крепежные элементы и другие внешние части двигателя.

Затем проводят детальный измерительный контроль, используя высокоточные приборы. Например, лазерные сканеры или программируемые станки позволяют проверить геометрические параметры компонентов двигателя с точностью до микрометра.

Дефекты или отклонения от нормы в размерах могут повлиять на работоспособность двигателя и его безопасность, поэтому важен строгий контроль. Например, если лопатка турбины или компрессора изготовлена с отклонением всего в 10 микрометров от заданного размера, эффективность двигателя снизится на 1-2%. В результате будет создаваться излишняя турбулентность и повышенные вибрации.

Такие вибрации способны вызвать преждевременный износ подшипников, а в экстремальных случаях — даже разрушение лопатки, что может привести к серьезным последствиям, таким как отказ двигателя в полете.

Проверить, не разрушая

Следующим важным этапом является неразрушающий контроль, который включает методы ультразвуковой дефектоскопии, рентгенографии, вихретокового и магнитопорошкового контроля. Так выявляют скрытые дефекты в материале — трещины, пустоты, расслаивания, которые невозможно обнаружить невооруженным глазом.

Например, метод вихретокового контроля широко применяется для проверки лопаток компрессора и турбины авиадвигателя, которые испытывают значительные нагрузки во время работы. Рентгенографический метод позволяет увидеть внутреннюю структуру компонентов и выявить дефекты, такие как пористость или инородные включения в материале.

Добро пожаловать на стенд

После успешного прохождения комплекса контрольных операций двигатель отправляется на стендовые испытания. Этот этап включает отладку двигателя, начиная с его запуска и прогрева до рабочей температуры. Дальше на стенде двигатель работает в различных режимах, имитирующих реальные условия эксплуатации.

Проверяются параметры работы двигателя, такие как давление и температура на входе и выходе из компрессора и турбины, расход топлива, уровни вибраций и шума. Эти данные затем анализируются, чтобы убедиться в соответствии двигателя всем установленным нормам и требованиям.

Один из самых строгих тестов — испытание на предельную мощность и предельную выносливость. Двигатель запускают на максимальной мощности в течение определенного времени, проверяя его способность выдерживать экстремальные нагрузки. Затем следуют длительные тесты на выносливость, во время которых двигатель работает в течение продолжительного времени при различных режимах. Цель этих испытаний — выявить любые потенциальные недостатки в конструкции или материалах, которые могут привести к отказу двигателя в будущем.

После завершения всех стендовых испытаний проводится анализ образцов масла и топлива, отобранных из двигателя. Этот анализ помогает выявить возможные признаки износа или повреждения внутренних компонентов, такие как наличие металлических частиц или других загрязнений.

Шаг на пути в небо

Каждая авиационная силовая установка, выпущенная предприятиями ОДК, проходит типовой цикл проверок перед отправкой заказчику.

Например, испытания российских авиационных двигателей ПС-90А проводятся на загородной испытательной станции (ЗИС) предприятия «ОДК-Пермские моторы». Здесь специалисты проверяют все основные показатели: мощность, тягу, характеристики двигателя при работе на разных режимах, а также проводят замеры давления разных жидкостей, температурные измерения. 

Даже на малом газу авиадвигатель при испытаниях дает шум в 100 дБ. Чтобы не создавать проблем жителям окрестных населенных пунктов, на испытательной станции «ОДК-Пермские моторы» установлен огромный «глушитель» размером 50 м.

Двигатели ПС-90А устанавливаются на самолеты Ил-96-300/400, Ту-204 и -214, транспортные Ил-76ТД/МД-90/А.

Тестирование авиадвигателей перед установкой на самолет — это филигранный и дорогостоящий процесс, требующий предельной точности и строгости. Тем не менее именно благодаря такой скрупулезности удается минимизировать риски и подтвердить, что каждый выпущенный двигатель полностью готов к полетной работе.