Глава 12 - Системы ГТД

работоспособности перед полетом и в полете как визуально, так и средствами системы автоматизированного контроля.

12.6.2 - Схемы маслосистем ГТД

Применяются две принципиальные схемы маслосистем:

-циркуляционная, в которой масло используется многократно для смазывания и охлаждения деталей, вновь возвращаясь к ним после откачки, отделения воздуха, очистки и охлаждения (см. Рис. 12.6.2.1_1);

-разомкнутая (нециркуляционная), в которой масло после смазывания и охлаждения деталей выбрасывается в атмосферу.

Разомкнутую маслосистему применяют в тех случаях, когда ресурс ГТД ограничен, а цикл работы кратковременен. По сравнению с циркуляционной, ввиду отсутствия части агрегатов, она существенно проще, обладает меньшей массой, но имеет значительные безвозвратные потери масла

èоказывает вредное воздействие на окружающую среду.

В разомкнутой системе смазки и суфлирования иногда вместо масла может подаваться керосин, являющийся одновременно основным топливом.

В большинстве случаев маслосистемы выполняются по циркуляционной схеме, обеспечивающей низкие безвозвратные потери масла и длительную непрерывную работу двигателя. Циркуляционные системы подразделяются на одноконтурные, в которых циркуляция происходит по схеме «бак – двигатель – бак», и двухконтурные, в которых бак в той или иной степени исключается из циркуляции масла. Любая из этих систем будет считаться открытой, если маслобак сообщается с атмосферой либо непосредственно, либо че- рез суфлер двигателя. Сообщение верхней, расположенной над маслом, полости бака с атмосферой через суфлер обуславливается желанием снизить безвозвратные потери масла путем уменьшения его выброса в атмосферу в жидкой фазе. В открытых системах давление масла на входе в нагнетающий насос уменьшается с увеличением высоты полета, и поэтому их высотность относительно мала.

Закрытые системы обладают большей высотностью и обеспечивают ускоренный прогрев масла при запуске двигателя. В закрытых системах внутри маслобака создается избыточное по отношению к атмосферному давление. Величина избыточного давления поддерживается постоянной за

счет установленного на маслобаке или трубопроводах масляной системы клапана.

Циркуляционная маслосистема любого двигателя включает в себя подачу, охлаждение, очистку и откачку масла, а также суфлирование масляных полостей с атмосферой. В зависимости от величи- ны давления подаваемого в систему нагнетания масла маслосистемы могут быть двух вариантов.

Первый вариант – маслосистема обеспечивает постоянную подачу масла независимо от режима работы. Такая система называется «маслосистемой с регулируемым давлением масла на входе в двигатель». Для поддержания постоянной прокач- ки масла после нагнетающего насоса установлен редукционный клапан (иногда его называют переливным). Редукционный клапан ограничивает подвод масла сверх количества, необходимого для смазки и охлаждения узлов трения при номинальном режиме работы двигателя.

Недостаток данной маслосистемы в том, что для обеспечения работы на номинальном режиме требуется применение нагнетающего насоса, производительность которого на остальных режимах значительно превышает потребную, из-за чего зна- чительную часть масла после выхода из насоса приходится возвращать обратно на вход в него. То есть на малых режимах работы двигателя к трущимся поверхностям подается излишнее количество масла, что ухудшает характеристики маслосистемы.

Положительным является то, что в маслосистеме с регулируемым давлением масло подводится к узлам трения в полном объеме также и в слу- чае аварийных утечек из нее до тех пор, пока суммарная величина прокачки и аварийных утечек не превысит подачу нагнетающего насоса. После этого начнет снижаться давление масла на входе, что приведет к срабатыванию сигнализатора минимального давления.

Второй вариант – величина давления масла зависит от частоты вращения ротора ГТД, так называемая «маслосистема с нерегулируемым давлением масла на входе в двигатель» или «полнопоточная маслосистема». Прокачка масла в этом случае зависит от частоты вращения, она всегда удовлетворяет действительную потребность узлов трения в нем, а запас нагнетающего насоса по производительности при этом незначителен.

Масло из нагнетающей ступени насоса поступает к узлам трения в заданных количествах. Количество масла сверх нормированной прокачки через двигатель сливается в коробку приводов агрегатов через жиклер, диаметр которого подбирается при первом испытании двигателя. Подбор диаметра жиклера выполняется для обеспечения

847

Глава 12 - Системы ГТД

нормируемой прокачки на номинальном режиме работы ГТД.

В случае запуска двигателя при низких отрицательных температурах нагнетаемое масло обладает высокой вязкостью и в маслосистеме его давление может достигать величин, при которых в агрегатах и трубопроводах могут возникнуть чрезмерные напряжения. Для защиты маслосистемы от высокого давления масла при холодном запуске устанавливается предохранительный клапан - клапан холодного запуска, который при давлении, превышающем рабочее, открывается и перепускает масло в коробку приводов агрегатов.

Преимущества этой схемы по сравнению с маслосистемой с регулируемым давлением масла следующие:

-существенно меньший барботаж (перемешивание) масла и, соответственно, меньшее тепловыделение;

-более эффективная по сравнению с маслосистемой с регулируемым давлением откачка масла на всех режимах работы двигателя;

-лучшие условия смазки узлов трения при низкотемпературном запуске;

-отсутствие редукционного клапана упрощает обслуживание маслосистемы.

Подвод масла с нерегулируемым давлением широко распространен в авиационных двигателях последнего поколения.

12.6.2.1 - Маслосистема с регулируемым давлением масла

Схема циркуляционной маслосистемы с регулируемым давлением масла на входе в двигатель приведена на Рис. 12.6.2.1_1 [12.6.8.1].

Масло из бака 1 поступает по всасывающей магистрали 2 к нагнетающему маслонасосу 3, проходит через фильтр 4 тонкой очистки и по трубопроводам поступает к масляным форсункам двигателя. Редукционный клапан 5 обеспечивает постоянную подачу масла на всех режимах работы ГТД. Давление и температура масла за маслонасосом контролируется датчиками 6. Использованное масло из опор роторов и коробки приводов агрегатов откачивающими маслонасосами 7 по трубопроводам 8 доставляется обратно в бак, проходя по пути воздухоотделитель 9, удаляющий воздух из вспененного масла, и теплообменник 10, снижающий температуру масла.

Для откачки масла должны быть предусмотрены достаточные проходные сечения каналов и сливных трубопроводов. Каждая сливная емкость внутри двигателя имеет свой откачивающий насос.

Все масляные полости 11 сообщаются между собой трубопроводами 8 и 12 откачки и суфлирования соответственно. Прорвавшиеся через уплотнения в масляные полости воздух и газ через центробежный суфлер 13 с баростатическим клапаном 14 выводятся в атмосферу, а масло возвращается в маслосистему.

Во избежание перетекания масла из маслобака в неработающий двигатель устанавливают обратный клапан 15 с пружиной, открывающийся в начале работы двигателя, а также применяются петлевые трубопроводы за нагнетающим насосом с дросселем, обеспечивающим разрыв струи масла при останове двигателя. Верхняя точка петлевых трубопроводов располагается выше уровня масла в маслобаке.

При любых эволюциях ЛА масло из маслобака к насосу должно поступать без перебоев. Для этого заборник масла 16 в баке часто выполняют качающимся на оси. Заборник постоянно ориентирован в сторону перемещающегося объема масла, противоположная часть этого патрубка используется для суфлирования бака. В маслобаке установлен дополнительный статический воздухоотделитель 17.

Теплообменник 10 оборудован перепускным клапаном 18, который перепускает часть масла

âбак, минуя теплообменник. Перепуск осуществляется при холодном вязком масле в начальный момент работы двигателя и в случае засорения теплообменника.

Масляные трубопроводы нагнетающей магистрали обычно выполняют с небольшим проходным сечением. Скорость движения масла в них 1,5…3 м/с. Сечения трубопроводов подвода масла от бака к нагнетающему насосу, магистралей откачки и суфлирования имеют сечения в 1,5…2 раза большие. Это необходимо из-за наличия пены

âмасле, которая образуется при попадании в него воздуха. При стандартных атмосферных условиях количество воздуха в виде пузырьков достигает до 10% от объема масла.

Âтеплонапряженных ГТД принимают меры по теплоизоляции масляных полостей и трубопроводов в горячих местах. Это необходимо для уменьшения подогрева откачиваемого масла, особенно

âзастойных зонах, а также для устранения его коксования на горячих поверхностях.

Для обеспечения работы турбовинтовых двигателей маслосистему выполняют по типу двухконтурной циркуляционной схемы, отличающейся от приведенной на Рис. 12.6.2.1_1 тем, что только небольшая часть масла (до 15%) пройдя теплообменник поступает в маслобак. Это необходимо для

848

Глава 12 - Системы ГТД

Рисунок 12.6.2.1_1 - Маслосистема с регулируемым давлением масла на входе в двигатель 1 - бак масляный; 2 - магистраль всасывающая; 3 - маслонасос нагнетающий;

4 - фильтр тонкой очистки; 5 - клапан редукционный; 6 - датчики замеров давления; 7 - маслонасосы откачивающие; 8 - магистраль откачивающая; 9 – воздухоотделитель центробежный; 10 – теплообменник; 11 – полости (масляные) двигателя; 12 - магистраль суфлирующая; 13 – суфлер центробежный; 14 – клапан баростатический; 15 – клапан обратный; 16 - заборник масла маятниковый; 17 - воздухоотделитель статический; 18 -клапан перепускной

прогрева находящегося в баке масла. Уменьшение количества циркулирующего масла ускоряет процесс его подогрева (при низких отрицательных температурах) в маслосистеме, облегчает запуск двигателя при низких температурах, повышает высотность, так как откачивающие маслонасосы и дополнительный маслонасос увеличивают давление масла на входе в нагнетающий насос. При этом упрощается система суфлирования, выполняемая открытой.

12.6.2.2 - Маслосистема с нерегулируемым давлением масла

На Рис. 12.6.2.2_1 показана централизованная маслосистема двигателя RB211 с нерегулируемым давлением масла и «холодным» маслобаком. Из маслобака 1 через грубый сетчатый фильтр (не показан) масло поступает в нагнетающую ступень блока насосов 2. От высоких давлений, превышающих 12,6…15,4 кгс/см2, маслосистема защищена

849

Глава 12 - Системы ГТД

Рисунок 12.6.2.2_1 - Маслосистема двигателя RB211 с нерегулируемым давлением масла на входе в двигатель (Печатается с разрешения Rolls-Royce plc.)

1 - забор масла из маслобака; 2 - блок маслонасосов; 3 - клапан предохранительный; 4 – фильтр; 5 - сигнализатор максимально перепада давления на фильтре; 6 - ТМТ; 7- ВМТ; 8 - слив в маслобак; 9 – воздухоотделитель; 10 - суфлер центробежный; 11 - датчик перепада давления между нагнетанием и откачкой масла;12фильтры последнего шанса

предохранительным клапаном (клапаном холодного запуска) 3, который возвращает излишнее масло обратно на вход в насос. Высокие давления в трубопроводах нагнетания могут возникнуть при низкой температуре масла или засорении фильтра.

Нагнетаемое масло очищается фильтром 4 и затем подводится на смазку узлов трения двигателя. При загрязнении фильтра срабатывает сиг-

нализатор перепада 5 и выдается сигнал. Из масляных опор двигателя масло откачивающими ступенями блока маслонасосов 2 направляется далее для охлаждения в топливо-масляный теплообменник (ТМТ) 6 и воздушно-масляный теплообменник (ВМТ) 7 и по трубопроводу 8 слива масла через воздухоотделитель 9 возвращается в бак.

850