Контроль температуры газа за турбиной проводится только по верхнему предельному значению. Параметр более чувствителен к ситуациям, связанным с ростом температуры среды, приводящему к возгоранию в окислительном тракте.
Использование сплавов на основе никеля практически решает проблему защиты от возгорании в жидкостных окислительных трактах. Однако подшипники турбонасосного агрегата, в том числе и кислородного, изготавливаются из стали. В этих условиях чрезмерные осевые нагрузки на упорный подшипник могут вызвать его повреждения с последующим возгоранием и разрушением агрегата. С целью упреждения аварии предусмотрен контроль осевого положения.
На отдельных этапах рассматривался ряд других параметров типа вибрации и углов поворота приводов регулирующих органов. Вырабатывались алгоритмы контроля как по текущему уровню параметров, так и по величине их производных по времени. Рассматривались варианты адаптивного контроля.
Уже на начальной стадии отработки стало очевидным, что задача обеспечения высокой эффективности этой следящей системы является трудной. Имели место как ложные срабатывания, так и многочисленные случаи, когда срабатывание системы выключения двигателя на стенде не предотвращало разрушений двигателя и повреждений стенда. За первые два года испытаний при 72 пусках было 34 отказа: система сработала 32 раза, из которых 3 - ложных. Из 29 выключений двигатели были сохранены в 10 случаях. Более поздняя оценка (уже за период функционирования на стенде штатной системы аварийной защиты с 1984 по 1989 г.) показала, что из 28 случаев срабатывания системы только в 6 случаях двигатели были сохранены.
Эти оценки объясняются, в основном, имевшими место при отработке быстроразвивающимися (за 0,05-0,08 с) авариями при возгораниях турбины, насоса окислителя и других агрегатов. Отказы с возгораниями составили около 70, а по статистике всех испытаний двигателей к 1990 г. - 32 %.
По оценке эффективности системы аварийной защиты двигателя РД-170 при значении надежности двигателя 0,9989 показатель безаварийности получен 0,9992 при доверии 0,9. Величина прироста 0,0003 - невысокая, но если оценивать эту величину с точки зрения возникновения аварии, ее вероятность снижается почти в четыре раза.
Существующие средства управления, диагностирования и аварийной защиты не позволяют предотвращать все типы возникающих в процессе работы двигателя аварийных ситуаций, особенно первой группы. В частности, остаются не охваченными разгары турбины и газового тракта на запуске, а также возникающие во время длительной работы трещины в роторе турбины, которые являются основным источником аварийных ситуаций.
Проводятся исследования применения индукционного вихретокового метода контроля возникновения трещин в лопатках турбины работающего двигателя, а также метода контроля сигналов акустической эмиссии работающего двигателя для предотвращения указанных типов аварийных ситуаций.
Особая актуальность этих исследований связана с повышением ресурса и многократности использования двигательных установок.
Появилась возможность использования канала контроля возгорании в окислительных трактах в составе стендовой и бортовой системы защиты. Контроль осуществляется электростатическими методами с помощью индикаторов возгорания (на ранней стадии их развития). Измеряется разность электрического потенциала между двумя электро-изолированными от корпуса зондами, введенными в поток. На самой начальной стадии возгорания фиксируется резкое возрастание сигнала.
Велась разработка системы диагностического контроля и защиты на основе замера плотности спектра частот при реальной работе. Эта система дает возможность, особенно при многократных применениях двигателя, получить информацию о разбалансе динамической системы двигателя.
Исследованиями показано, что путь повышения охвата возможных аварийных ситуаций системой аварийной защиты и диагностики является наиболее важным и относительно экономичным. Достижение коэффициента охвата значения 0,9 и выше предопределяет уверенность в разработке многодвигательных ракетно-космических транспортных систем.
Надежность и безопасность
С большим объемом статистической информации по неудачным пускам ракет-носителей появилась возможность прогнозировать вероятность аварий ракет в будущем как для усовершенствованных модификаций существующих конструкций, так и для ракет новых разработок. К такому выводу пришли американские и советские специалисты. Одинаково определились, что причиной большинства полетных происшествий являются отказы маршевой двигательной установки. Аварии из-за дефектов в конструкции возникают, как правило, во время первых пусков и из-за несовершенства технологии, неожиданно. Те или иные мероприятия по устранению возможности повторения этих дефектов не исключают, к сожалению, еще многих других видов аварий, которые могут случиться. Поэтому специалисты приходят к единому выводу, что наряду с совершенствованием технологии и сопровождающих ее методов объективного контроля на любых этапах изготовления и подготовки к пуску ракеты-носителя, необходимо создание ракет, способных функционировать даже при появлении отказов. Если этого не будет, то количество аварий в ракетной технике не снизится. Это известный вывод и существует как правило.