Методы и средства испытаний серийных газотурбинных двигателей

 
 
 
 
 
П. Н. Хопин 
 
 
 
 
МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИСПЫТАНИЙ  
СЕРИЙНЫХ ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ 
 
Учебное пособие 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2024 

 
УДК 621.452 
ББК 39.55 
Х78 
 
 
 
Рецензент: 
доктор технических наук, профессор кафедры «Технология производства и эксплуатации 
двигателей летательных аппаратов» Федерального государственного бюджетного  
образовательного учреждения высшего образования «Московский авиационный институт 
(национальный исследовательский университет)»  Силуянова Марина Владимировна 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Хопин, П. Н. 
Х78  
Методы и средства испытаний серийных газотурбинных двигателей : 
учебное пособие / П. Н. Хопин. – Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 
2024. – 96 с. : ил., табл. 
ISBN 978-5-9729-1871-3 
 
Приведён анализ основных видов испытаний серийных ГТД. Рассмотрены основные элементы испытательных станций и требования к ним. Приведён состав испытательной станции. Изложены требования, предъявляемые к боксам. Представлена структурная схема бокса. Описана традиционная схема бокса, схема размещения оборудования в боксах, бокс с двумя входными шахтами и с верхней подвеской ГТД. Проведён 
анализ основных систем стендов: топливной, масляной, водяной, электрической, системы измерения расхода воздуха с коллектором на входе, силоизмерительной системы, системы запуска ГТД на стенде, подъемно-транспортных средств, автоматической системы пожаротушения.  
Для студентов, обучающихся по направлению подготовки 24.04.05 «Двигатели 
летательных аппаратов», а также для смежных авиационных направлений. Может быть 
полезно аспирантам, инженерно-техническим работникам и организаторам производства авиационного двигателестроения. 
 
УДК 621.452 
ББК 39.55 
 
 
ISBN 978-5-9729-1871-3 
” Хопин П. Н., 2024 
 
” Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
 
” Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
 

ВВЕДЕНИЕ 
 
Для испытаний ГТД и его систем на моторостроительных предприятиях 
создаются испытательные станции, оснащенные специализированными стендами. 
Испытательная станция представляет собой автономный комплекс сооружений, оснащенный необходимым оборудованием, системами, специальной измерительной аппаратурой, позволяющей обеспечить испытание двигателей, отдельных узлов и агрегатов. 
В состав испытательной станции входят: боксы, в которых устанавливаются объекты испытания и оборудование, необходимое для проведения испытаний; кабина управления, технологические помещения, где размещены системы 
обеспечения топливом, маслом, сжатым воздухом, электроэнергией и некоторые 
другие (например: система подачи и отвода воды при гидротормозных испытаниях ТВД, система поглощения электроэнергии, вырабатываемой генераторами, 
гидросистема загрузки самолетных агрегатов и другие); помещения обработки 
результатов испытания; мастерские; отделение контрольно-измерительных приборов; помещения технических и административно-хозяйственных служб. 
Испытательную станцию располагают с подветренной относительно завода стороны, чтобы уменьшить попадание отработанных газов и ослабить действие шума. Расположение корпуса на генплане должно быть ориентировано так, 
чтобы шахты всасывания испытательного бокса относительно системы выхлопа 
располагались с наветренной стороны наиболее устойчивых ветров. 
Испытательные стенды авиационных серийных ГТД предназначены для 
проверки качества, определения параметров и выходных характеристик ГТД испытаниями в наземных или частично имитируемых эксплуатационных условиях 
и должны обеспечивать проведение всех видов и категорий контрольных и ресурсных испытаний, предусматриваемых общими техническими условиями 
(ОТУ) для серийного производства, а также после их ремонта. 
3 
 

Испытательные стенды авиационных опытных ГТД, их систем и сборочных единиц (в составе ГТД) предназначены для проведения испытаний, исследований и доводки опытных ГТД в наземных или частично имитируемых эксплуатационных условиях и должны обеспечивать проведение исследовательских, доводочных, определительных, предварительных, межведомственных, государственных, ресурсных, специальных, чистовых, а соответствующих видов и 
категорий контрольных испытаний. 
 
1. ВИДЫ ИСПЫТАНИЙ СЕРИЙНЫХ ГТД 
 
Основная задача испытаний – всесторонняя проверка качества выпускаемой заводом серийной продукции. Эти испытания регламентируются для каждого двигателя специальными ТУ, разработанными соответствующими ОКБ. 
Кратковременные испытания. Каждый двигатель, изготовленный на серийном заводе, проходит кратковременные стендовые испытания. Эти испытания серийных ГТД принято разделять на предъявительские и приемосдаточные, 
а также квалификационные. 
 
1.1. Предъявительские (сдаточные) испытания 
 
Эти испытания проходят все двигатели, выпускаемые серийным заводом, 
а также прошедшие ремонт после выработки межремонтного ресурса. 
Назначение предъявительских (сдаточных) испытаний состоит в приработке деталей двигателя (обкатке), в проверке качества сборки, качества работы 
агрегатов двигателя и оценке соответствия параметров двигателя заданным ТУ. 
Работу двигателя проверяют на всех эксплуатационных режимах, при этом 
производится соответствующая отладка агрегатов. Приемку предъявительского 
даточного) испытания осуществляет отдел технического контроля (ОТК) предприятия. 
4 
 

Результаты предъявительских испытаний считаются положительными, 
а двигатель – выдержавшим испытания, если он испытан в полном объеме, установленном программой, и соответствует всем требованиям этой программы. 
В случае выявления какого-либо дефекта двигателя, препятствующего ведению испытаний, или при отклонении основных параметров от норм, оговоренных для предъявительских испытаний, предъявительское испытание аннулируется. 
После предъявительских испытаний двигатель отправляют на разборку для 
смотра и контроля состояния его деталей. На осмотре присутствуют работники 
ОТК совместно с представителем заказчика. Двигатель, прошедший предъявительские испытания, подвергается полной разборке и дефектации по действующей документации. 
После дефектации разобранного двигателя ОТК изготовителя составляют 
ведомость дефектации с заключениями по выявленным недостаткам. 
Замена забракованных деталей, узлов (сборочных единиц) и агрегатов производится в соответствии с инструкцией по замене деталей, сборочных единиц, 
агрегатов при устранении дефектов после предъявительских испытаний. 
Износы, наклепы, прижоги и другие изменения в состоянии деталей и сборочных единиц после предъявительских испытаний должны соответствовать 
нормам повреждаемости и контрольным образцам, установленным для данного 
ила двигателя. Обнаруженные дефекты (разрешенные) устраняют, после чего 
двигатель вновь собирают и отправляют на приемосдаточные (контрольные) испытания. 
 
1.2. Приемосдаточные (контрольные) испытания 
 
 Целью этих испытаний двигателя являются: 
• проверка соответствия техническим условиям качества повторной (после предъявительских испытаний) сборки двигателя; 
•  проведение приработки деталей и агрегатов, комплектующих двигателя; 
5 
 

•  отладка и проверка регулировки двигателя, и проверка соответствия 
параметров и характеристик заданным ТУ; 
• приемка двигателя представителем заказчика по акту сдачи. 
Приемосдаточные (контрольные) испытания состоят из двух этапов. 
На I этапе приемосдаточных (контрольных) испытаний работу двигателя 
повторно проверяют на всех эксплуатационных режимах и окончательно отлаживают регуляторы, проверяют после регулировки данные на соответствие ТУ, 
после чего двигатель и его характеристика на всех режимах предъявляются заказчику. На II этапе испытания повторяют в присутствии заказчика. Если двигатель 
не бракуется, оформляется акт сдачи двигателя представителю заказчика. Двигатель консервируют и отправляют в экспедицию для упаковки и отправки потребителю. 
Таким образом, в отличие от предъявительских, приемосдаточные испытания проводят в присутствии как представителя ОТК, так и заказчика (госприемка). 
После приемосдаточных испытаний проводятся внутренняя консервация 
двигателя и другие работы, предусмотренные технической документацией. 
Для двигателей, находящихся в серийном производстве, допускается проведение совмещенных (предъявительских и приемосдаточных) испытаний. 
 
1.3. Квалификационные испытания 
 
Целью квалификационных испытаний являются: 
• проверка соответствия двигателей требованиям конструкторской документации; 
• оценка проведенных мероприятий по устранению недостатков, выявленных на Государственных испытаниях; 
• проверка разработанного технологического процесса, обеспечивающего 
стабильность качества выпускаемой продукции; 
6 
 

• определение готовности производства к выпуску двигателей в заданном 
объеме. 
Квалификационные испытания у всех типов двигателей проводятся для 
установочной серии определенного количества изготовленных двигателей 
в процессе освоения их производства. Двигатель для квалификационных испытаний выбирает представитель заказчика в присутствии работников ОТК из 
2...5 двигателей, принятых по результатам приемосдаточных испытаний. 
Если двигатель выдержал квалификационные испытания, то качество партии двигателей, для которой проводились испытания (установочной серии), а 
также возможность дальнейшего изготовления и приемки двигателей по той же 
технологической документации, по которой изготовили испытанный двигатель, 
считаются подтвержденными. 
 
1.4. Периодические испытания 
 
 Общая наработка двигателя в процессе предъявительских и приемосдаточных испытаний обычно не превышает 4...5 ч. Этой наработки естественно недостаточно для проверки надежности работы ГТД в течение гарантируемого 
срока службы. 
Поэтому для полноценной проверки качества серийного производства ГТД 
проводятся периодические испытания на выборочных двигателях, определяемых 
представителем заказчика. 
Количество периодических испытаний в зависимости от объема годового 
выпуска должно составлять: при годовом выпуске менее 50 двигателей данного 
типа – одно периодическое испытание в два года; при годовом выпуске от 50 до 
150 двигателей – одно периодическое испытание в год; при годовом выпуске более 150 двигателей – до двух периодических испытаний в год, если периодические испытания не отменены специальным решением. 
 
 
7 
 

Эта группа испытаний делится на три вида: 
• Заводские периодические испытания по проверке ресурса и данных (комиссионные, квартальные или полугодовые). 
Периодические испытания проводятся в объеме и последовательности, 
установленных программой испытаний. 
• Типовые испытания проходят по аналогичной программе, однако цель их 
другая – проверка допустимости изменений, вводимых серийным заводом за 
прошедший период. Необходимость конструктивных и технологических изменений возникает в связи с увеличением ресурса, повышением надежности, а также 
при совершенствовании и удешевлении производства на серийном заводе. Это 
одна из основных задач серийного производства – снизить его трудоемкость и стоимость. Технологические изменения обязательно согласовываются с разработчиком и заказчиком. 
• Специальные (например, высотно-скоростные) испытания. В них проверяют соответствие высотных данных серийного двигателя стендовой контрольной цифре. Эти испытания проводят в термобарокамере или аэродинамической 
трубе ЦИАМ. К специальным испытаниям также относятся испытания по проверке газодинамической устойчивости, с наддувом и подогревом воздуха на 
входе и ряд других. 
Периодические испытания для двигателей, имеющих ресурс более 600 ч, 
периодические испытания проводятся по программе эквивалентно-циклических 
испытаний. При этом наработка в циклах, на режимах выше максимально продолжительного, переменных, а также количество запусков должны соответствовать установленному ресурсу, но не более чем за 1200 ч работы по типовому полетному циклу. Программой испытаний устанавливается величина минимальной 
суммарной наработки за периодическое испытание. 
При стабильном производстве двигателей, соответствии их нормам безотказности, начиная с 3-го года выпуска, такие испытания по согласованию 
с разработчиком, изготовителем и представительством Заказчика могут не проводиться. 
8 
 

Двигатель для проведения периодических испытаний выбирается из числа 
2-5 двигателей, изготовленных в контролируемом календарном периоде (или из 
контролируемого количества), прошедших приемосдаточные испытания. 
При неудовлетворительных результатах периодических испытаний все 
принятые и неотгруженные двигатели возвращаются изготовителю на доработку 
(замену), а все принятые и отгруженные двигатели за контролируемый календарный 
период, в которых могут быть дефекты, обнаруженные при периодических испытаниях, должны быть доработаны или заменены годными в порядке, определенном совместным решением. Повторные испытания проводятся в полном объеме 
периодических испытаний на доработанных или вновь изготовленных двигателях 
после выполнения мероприятий по устранению дефектов. При этом вместе с извещением о предъявлении двигателя должны быть предоставлены материалы, подтверждающие устранение дефектов, выявленных при периодических испытаниях, и принятии мер по их предупреждению. 
 
1.5. Эксплуатационные испытания 
 
 Для решения задачи увеличения ресурса ГТД, годящихся в эксплуатации на 
борту ЛА, проводят их испытания с использованием самолетов-лидеров. Сложившаяся методика их проведения обеспечивает получение надежных результатов и сохранение безопасности полетов. На рис. 1.1 приведена взаимосвязь видов 
испытаний авиационных ГТД и шов их жизненного цикла. 
Испытания двигателей должны проводиться на основных или дублирующих марках топлива и масла, указанных в ТУ на двигатель. Во время испытаний 
двигателя периодически проводится анализ топлива и масла, взятых из двигателей, по документации разработчика. Основные виды испытаний опытных и серийных ГТД представлены на рис. 1.1. 
 
9 
 

 
 
Рис. 1.1. Виды испытаний авиационных ГТД 
 
 
10