Глава 12 - Системы ГТД

гой дозировки прокачки масла его подвод к узлам трения, включая смазку подшипников качения, выполняют через калиброванные струйные форсунки. Насосы, откачивающие масло из опор и агрегатов ГТД, должны в 2…3 раза превосходить по производительности нагнетающие насосы.

Важным параметром маслосистемы является прокачка масла через двигатель, которая напрямую зависит от величины теплоотдачи в масло. Тепло

âмасло передается от соприкасающихся с ним нагретых деталей и узлов трения ГТД. Часть тепла

âмасляную систему поступает с воздухом, которым наддуваются лабиринтные уплотнения роторов и валов приводов агрегатов.

Потребная прокачка масла определяется, как:

Gì = Qì/(Ñð ∆tì), [12.6.7.4].

ãäå Qì - теплоотдача в масло;

Ñð - удельная теплоемкость масла;

∆tì - разность температуры масла на выходе из двигателя и на входе в него.

Исходя из требуемой прокачки масла через двигатель, выполняется выбор, расчет и конструирование нагнетающего и откачивающих насосов.

Теплоотдача в масло определяется расчетным методом с учетом имеющихся экспериментальных данных и опыта проектирования. Выбор системы охлаждения масла авиационного двигателя осуществляется на основании проведенных расчетов теплового состояния масляной и топливной систем, так как охлаждение масла в большинстве авиационных двигателей осуществляется в топливомасляных теплообменниках.

Важно, чтобы безвозвратные потери масла из маслосистемы ГТД не были высокими.

От их величины и заданной продолжительности полета зависит объем маслобака. Увеличение объема маслобака и заправляемого в него масла ведет к сокращению полезной нагрузки летательного аппарата. У двигателей малой размерности маслобаки иногда отсутствуют и их функции выполняют маслосборники.

Безвозвратные потери это, в основном, масло, которое удаляется в атмосферу через суфлер. Они слагаются из удаляемого вместе с воздухом масла в жидкой, каплеобразной и парообразной фазах.

Масло в жидкой и каплеобразной фазах отделяется от воздуха с помощью суфлера, пары же масла свободно проходят через него. Снижение парообразной составляющей безвозвратных потерь масла достигается уменьшением его испарения и конденсацией паров в устанавливаемом на вхо-

де в суфлер конденсаторе. Конденсатор представляет собой обычный теплообменник. Применение конденсатора является нежелательным. Целесообразно при проектировании ГТД предусмотреть мероприятия по обеспечению минимального испарения масла.

В циркуляционных маслосистемах ГТД безвозвратные потери масла, как правило, незначи- тельны и приблизительно равны 0,1 л/ч на каждые 10 кН тяги [12.6.8.4].

Количество масла, расходуемое за полет в ГТД или за определенное время работы ГТД наземного применения, определяют опытным путем по изменению уровня масла в баке и приводят в соответствующих инструкциях.

12.6.5 - Агрегаты маслосистемы

Маслосистема ГТД включает в себя различ- ные агрегаты как с приводом от двигателя, так

èнеприводные. Основными из них являются:

-бак масляный;

-насосы нагнетающие и откачивающие;

-маслоохладители;

-фильтры масляные;

-воздухоотделители;

-суфлеры.

В маслосистемах большинства двигателей широко используется принцип агрегатирования конструкции. С этой целью в одном агрегате объединяются такие узлы, как маслобак и топливо-мас- ляный теплообменник низкого давления, нагнетающий и откачивающий насосы, фильтр тонкой очистки. Это позволяет сосредоточить маслосистему в небольшом числе агрегатов, сократить количество и длины трубопроводов и соединений.

Одним из важнейших вопросов является рациональное размещение агрегатов маслосистемы на двигателе. К агрегатам должен быть обеспечен удобный доступ для их обслуживания, трубопроводные и электрические связи между ними должны иметь минимальную протяженность.

12.6.5.1 - Бак масляный

Бак масляный (далее - маслобак) предназна- чен для размещения масла. Из маслобака масло подается в маслосистему и возвращается в него после откачки. Бак предпочтительно располагать выше продольной оси двигателя, а нагнетающий маслонасос в самой нижней части двигателя. Это обеспечивает постоянный напор масла на входе в маслонасос и создает благоприятные условия работы в высотных условиях. Маслобак обслуживается

857

Глава 12 - Системы ГТД

Рисунок 12.6.5.1_1 – Маслобак двигателя ПС-90А 1 – перегородка отсека отри-

цательных перегрузок; 2 –пат- рубок забора масла; 3 – горловина заливная; 4 – фильтр; 5 – штуцер заправки под давлением; 6 –клапан поплавковый; 7 –клапан предохранительный; 8 – кран сливной; 9 – датчик уровня масла; 10 – сигнализатор минималь-

ного уровня масла; 11 – линейка мерная; 12 – фланец подвода возвращаемого из двигателя масла; 13 – патрубок суфлирования; 14 – фланец слива масла из петли

èконтролируется до и после каждого полета.

Âмаслобаке должны быть предусмотрены следующие устройства:

- заправочные; - отделения воздуха от масла;

- контроля уровня масла; - поддержания давления в баке;

- защиты от попадания посторонних предметов в бак и из него в нагнетающий насос;

- предохранения от последствий неправильного крепления крышки заливной горловины;

- питания двигателя маслом при всех возможных положениях самолета и перегрузках;

- сливные устройства.

Âмаслобаках ТВД установлены устройства для забора масла в систему флюгирования воздушных винтов.

Геометрический объем маслобака V должен превышать объем всего заправляемого в двигатель

масла VÇÀÏÐ. на 10…20%. Это необходимо из-за увеличения объема масла при нагреве и вспенивании.

На Рис. 12.6.5.1_1 приведен маслобак авиационного двигателя ПС-90А с горизонтальной перегородкой 1, отделяющей отсек отрицательных перегрузок от основного объема маслобака. При действии отрицательных перегрузок масло удерживается под перегородкой и заборный патрубок 2 остается в масле, благодаря чему смазка двигателя не прекращается.

Âгорловине 3 заливной бака установлен предохранительный фильтр 4 для задержания посторонних предметов, аналогичный фильтр (не показан) установлен и на выходе маслобака. Для обеспечения закрытой заправки маслобака авиационного двигателя предусмотрен щтуцер 5. Для автоматического прекращения закрытой заправки предусмотрен поплавковый клапан 6. Предохранительный клапан 7 защищает маслобак от разрушения при повышении давления суфлирования сверх допустимого. Сливной кран 8 должен располагаться в нижней части маслобака для полного удаления масла. Уровень масла в маслобаке контролируется датчиком 9, сигнализатором 10 минимального уровня масла и мерной линейкой 11. Патрубок забора масла 2 целесообразно располагать на 20…30 мм выше днища бака для предотвращения попадания в маслосистему механических частиц и влаги. Возвращать масло из откачивающей магистрали следует в верхнюю часть маслобака, так как это увеличивает длительность пребывания его в баке и обеспе- чивает участие в циркуляции всего предназна- ченного для этой цели масла. Возвращаемое че- рез фланец 12 в бак масло направляют на стенку маслобака под небольшим углом, благодаря чему оно стекает по ней без обильного образования пены.

Âверхней части маслобака располагаются патрубок 13 суфлирования, соединенный трубопроводом с суфлером и фланец 14 слива масла из петли 4, показанной на Рис. 12.6.3.1_1.

Маслобаки авиационных двигателей могут быть отдельным агрегатом (двигатель ПС-90А) или входить в состав блока масляных агрегатов (двигатель RB211, см. Рис. 12.6.5.1_2).

Маслобак двигателя RB211 размещается на коробке приводов и совмещен с масляными агрега-

858

Глава 12 - Системы ГТД

Рисунок 12.6.5.1_2 - Маслобак двигателя RB211 в составе блока маслоагрегатов (Печатается с разрешения Rolls-Royce plc.)

1 – фильтр сетчатый; 2 – фильтроэлемент; 3 – клапан перепускной; 4 – клапан предохранительный; 5 – стекло смотровое; 6 – заглушка сливная; 7 – клапан сливной

тами. При работе масло из маслобака через сетча-	его осмотра и промывки производят через отвер-
тый фильтр 1 подводится к нагнетающему насосу,	стие, закрытое заглушкой 6. Масло из фильтроэле-
а из него - в теплообменник (не показан). Затем	мента 2 сливается через сливной клапан 7.
масло поступает в фильтрующий элемент 2 с пе-	На Рис. 12.6.5.1_3 представлен маслобак для
репускным клапаном 3 и подается непосредствен-	ÃÒÓ.
но к подшипникам и узлам трения. В магистрали	Заправка маслобака производится открытым
нагнетания установлен предохранительный клапан	способом (через систему заправки, подсоединяе-
4 (клапан холодного запуска), защищающий сис-	мую к фланцу 1) или закрытым способом (под дав-
тему от чрезмерного давления масла.	лением через заправочный штуцер 2). Для исклю-
Уровень масла в маслобаке контролируется	чения переполнения маслобака предусмотрен
через смотровое стекло 5. Слив масла из бака для	штуцер перелива 3.

859

Глава 12 - Системы ГТД

Рисунок 12.6.5.1_3 – Маслобак ГТУ наземного применения 1 – фланец для открытой зап-

равки; 2 - штуцер для закрытой заправки; 3 - штуцер перелива; 4 – трубка с мерной линейкой; 5 - датчик-сигнали- затор уровня масла; 6 – штуцер забора масла в нагнетающий насос; 7 - штуцер подвода масла из двигателя; 8 – воздухоотделитель; 9 - заглушка; 10 - кран сливной; 11 - блок электронагревателей; 12 - датчик температуры; 13 – фланец

Уровень масла в маслобаке контролируется визуально по трубке 4 с мерной линейкой. Для этого на корпусе маслобака нанесены специальные метки - «Полный бак», «Эксплуатационный резерв» и «Масла мало». Кроме этого имеется дат- чик-сигнализатор уровня масла 5.

Через штуцер 6 масло из маслобака поступает в нагнетающий насос. Через штуцер 7 в бак возвращается откачиваемое из двигателя масло в виде масляно-воздушной смеси. Для отделения масла от масляно-воздушной смеси в баке имеется статический воздухоотделитель 8. Процесс отделения масла происходит следующим образом: откачиваемая масляно-воздушная смесь движется по спирали, частицы масла центробежной силой отбрасываются к стенке воздухоотделителя и стекают в бак, а воздух по трубопроводам суфлирования отводит-

ся в атмосферу. Отверстие, закрытое заглушкой 9, предназначено для слива масла при необходимости промывки бака. Также масло из бака может сливаться через кран 10. Для подогрева масла предусмотрены блоки электронагревателей 11. Температура масла контролируется датчиком 12. Фланцы 13 предназначены для крепления маслобака.

12.6.5.2 - Насосы масляные

В маслосистемах для нагнетания и откачки масла широко применяют шестеренчатые насосы (см. Рис. 12.6.5.2_1) [12.6.8.8], [12.6.8.9], [12.6.8.10]. При вращении шестерен масло, заполнившее впадины между зубьями во всасывающей полости, переносится в полость нагнетания и выдавливается там при входе зубьев в зацепление, в результате чего повышается давление масла на выходе из насоса. Шестеренчатые насосы компактны, обеспе- чивают высокую производительность, обладают достаточной всасывающей способностью, просты в производстве и надежны в эксплуатации. По назначению эти насосы подразделяются на подкачи- вающие (насосы подпитки), нагнетающие и отка- чивающие.

Производительность нacoca WÍÀÑ (л/мин) определяется по формуле:

Рисунок 12.6.5.2_1 – Схема работы шестеренчатого насоса (Печатается с разрешения Rolls-Royce plc.)

860

Глава 12 - Системы ГТД

		W		= 2·10–6 ·πdml			n η			необходимой прокачки масла через двигатель на
			ÍÀÑ			Ç		W	,	всех режимах его работы.
										В ряде конструкций нагнетающий и откачи-
	ãäå d - диаметр делительной окружности
										вающий насосы (именуемые секциями) или не-
	m	шестерен, мм;								сколько откачивающих насосов объединяют в од-
		- модуль, мм;								ном корпусе. На Рис. 12.6.5.2_2 представлен блок
	n	- частота вращения шестерен;								насосов, состоящий из одной нагнетающей ступе-
	lÇ	- длина зуба, мм;								ни и двух откачивающих ступеней. Каждая ступень
	ηW	- коэффициент наполнения.								шестеренного насоса состоит из пары цилиндри-
	Зная потребную производительность насоса,									ческих шестерен 1 и 2, одна из которых ведущая.
	и задаваясь величинами n, ηW				и двумя из трех раз-					Вал 3 приводной изготовлен как одно целое
	меров шестерен (d, m, lÇ), определяют третий раз-									с ведущей шестерней одной из откачивающих
	мер. Для масляных насосов ηW принимают равным									ступеней маслонасоса. Шлицевыми соединения-
	0,75…0,85 [12.6.8.2].									ми он связан с ведущими шестернями нагнетаю-
	Величина создаваемого насосом давления за-									щей и второй откачивающей ступеней. Для ис-
	висит от вязкости масла, скорости вращения шес-									ключения образования воздушных пробок в линии
	терен насоса, гидравлических сопротивлений сис-									нагнетания на маслонасосе имеется клапан 4 страв-
	темы и выбирается из условия обеспечения									ливания воздуха.

Рисунок 12.6.5.2_2 - Блок маслонасосов 1 - шестерни нагнетающей ступени; 2 – шестерни откачивающих ступеней;

3 – вал приводной; 4 – клапан стравливания воздуха, 5 – клапан редукционный

861