Глава 2 - Основные параметры и требования к ГТД

базе существующего газогенератора, новой мотогондолы, реверса и т.д.

Создание модификаций ГТД различной тяги (мощности) на базе единого газогенератора рассматривается в разделе 2.5.2.

2.3.4 - Требования к используемым горюче-смазочным материалам

К горюче-смазочным материалам (ГСМ) относятся используемые в двигателе топлива, масла и гидравлических жидкостей.

2.3.4.1 - Топлива авиационных ГТД

Топливо – один из важнейших компонентов

âсистеме летательного аппарата и его СУ, являющийся основным источником получения энергии.

Основными требованиями, предъявляемыми к топливу авиационных ГТД являются:

-высокие теплотворная способность и удельный вес, обеспечивающие повышенную дальность полета при фиксированной емкости топливных баков;

-безопасность эксплуатации: безвредность топлива и продуктов сгорания для человека и окружающей среды;

-возможность применения в широком диапазоне окружающих температур (от –60 °Ñ äî + 60 °Ñ);

-высокая химическая и термическая стабильность - низкое коксообразование и нагарообразование в топливной системе и камере сгорания; обладание высоким хладоресурсом при использовании

âкачестве поглотителя тепла в системах охлаждения масла, воздуха и элементов конструкции;

-удобство использования продуктов сгорания

âкачестве рабочего тела двигателя;

-наличие в большом количестве в природе при экономически рациональных способах добы- чи и переработки;

-экономичность и безопасность наземной инфраструктуры доставки, хранения и заправки.

В настоящее время в качестве реактивных топлив наиболее распространены авиационные керосины. Они как удовлетворяют большинство указанных требований. Авиационный керосин является продуктом прямой перегонки сырой нефти и имеет в своем составе, в основном, керосиновые фракции (с добавлением более легких - лигроиновых) и различные присадки. Авиационный керосин состоит из угле-

водородов метанового ряда СnH2n+2, нафтенового ряда СnH2n, ароматического ряда СnH2n-6. и содержит

âсреднем 85 % углерода и 15 % водорода.

Марки отечественных авиационных керосинов, применяемых в качестве рабочего, дублирующего и резервного топлива приведены в таблице 2.3.4.1_1.

Таблица 2.3.4.1_1 Марки авиационных керосинов

Вид топлива		Марка топлива
Основное	ÒÑ-1		ÐÒ		Ò-6
Дублирующее	ÐÒ, Ò-8Â		Ò-8Â, ÒÑ-1		Ò-8Â, ÐÒ
Резервное	Ò-6, Ò-2		Ò-2, Ò-6		ÒÑ-1

Основные топлива предназначены для постоянной эксплуатации ГТД и должны обеспечивать работу в полном соответствии с предъявленными к ним требованиями. Дублирующие топлива применяются при отсутствии основных и должны обеспечивать работу ГТД с учетом некоторых оговоренных ограничений. Резервные топлива используются в неотложных случаях при отсутствии основных и дублирующих с учетом ограничений, в т.ч. по ресурсу.

Рекомендации по применению топлив, некоторые свойства топлив и рекомендованные ЦИАМ зарубежные заменители приведены в таблице 2.3.4.1_2.

Для предотвращения образования кристаллов льда при низких температурах к топливам могут добавляться специальные противокристаллизационные присадки: этилцеллозольв технический (жидкость И), спирт тетрагидрофурфуриловый (жидкость И-М).

В связи с ограниченностью мировых запасов нефти в будущем планируется применение так называемых альтернативных топлив - синтетического керосина (продукт переработки каменных углей), природного газа (метана) и водорода. Основные теплофизические свойства альтернативных топлив в сравнении со свойствами авиационного керосина ТС-1 приведены в таблице 2.3.4.1_3.

Необходимо отметить, что водород и метан имеют пониженную плотность в жидкой фазе и, как следствие, пониженную по сравнению с керосином объемную теплоту сгорания (метан - в 1,4 раза; водород - в 4 раза), несмотря на значительно большую массовую теплоту сгорания. Так как водород и метан являются криогенными топливами, их применение требует установки на летательном аппарате теплоизолированных криогенных топливных баков и криогенной топливной аппаратуры (тепло- обменник-газификатор, криогенный насосный аг-

78

Глава 2 - Основные параметры и требования к ГТД

	Рекомендации по применению топлив		Таблица 2.3.4.1_2
	Температура
Марка	топлива в системе	Применение	Зарубежный
топлива	двигателя, °С		заменитель
	не выше
	100,	На двигателях дозвуковой авиационной техники (с	JET A-1; JP-8;
ÒÑ-1		небольшой продолжительностью сверхзвукового
	кратковременно		ATF type JET A-1;
ÃÎÑÒ 10227-86		полета). Имеет средний уровень термической
	120	стабильности и испаряемости	Turbo Fuel A-1
Ò-2		На двигателях дозвуковой и сверхзвуковой
		авиационной техники в качестве резервного	JP-4
ÃÎÑÒ 10227-86
		топлива
	100,
		На двигателях дозвуковой авиационной техники и
	кратковременно
	120	сверхзвуковой (с небольшой продолжительностью
ÐÒ		сверхзвукового полета). Имеет высокий уровень
			JET A-1; PT; N3; PL-6
ÃÎÑÒ 10227-86		термической стабильности, улучшенные
		противоизносные свойства и средний уровень
		испаряемости
		На двигателях сверхзвуковой авиационной
		техники. Имеет высокий уровень термической
Ò-6	300	стабильности и низкий уровень испаряемости.
ÃÎÑÒ 12308-89		Обладает меньшей коррозионной активностью.
		При отрицательных температурах имеет плохие
		пусковые свойства
		На двигателях сверхзвуковой авиационной
Ò-8Â	250	техники в качестве дублирующего топлива.
ÃÎÑÒ 12308-89		Лучшие противоизносные свойства. Более
		термостабильно.

	Свойства альтернативных топлив				Таблица 2.3.4.1_3
			Топлива
Параметры	керосин	бутан	пропан	метан		водород
	ТС-1	(С4Н10)	(С3Н8)	(СН4)		(Н2)
Плотность, кг/л	0,788	0,601	0,582	0,424		0,071
Температура кипения (при	~ 410	-0,5	-42	-162		-253
атмосферном давлении), °С
Низшая теплота сгорания:
массовая, кДж/кг	43300	45640	46380	50060		121020
объемная, кДж/л	34120	27430	26990	21220		8590
Содержание в топливе:
углерода, %	85	82,7	81,7	75		-
водорода, %	15	17,3	18,3	25		100

79

Глава 2 - Основные параметры и требования к ГТД

регат и др.), а также и системы обеспечения пожа- ро-взрывобезопасности на двигателе.

Практическое использование криогенных топлив в гражданском ГТД впервые было осуществлено в «СНТК имени Н.Д.Кузнецова» (г. Самара). В 1988 г. на летающей лаборатории ТУ-155 был испытан опытный двигатель НК-88 с использованием в качестве топлива жидкого водорода, а в 1989 г. – с использованием сжиженного природного газа.

Высокий хладоресурс криогенных топлив делает привлекательным их применение для двигателей летательных аппаратов, рассчитанных на высокие сверхзвуковые скорости полета.

2.3.4.2 – Авиационные масла

Смазочные масла применяются в авиационных ГТД и редукторах для обеспечения надежной и долговечной работы узлов, в которых имеются пары трения, в первую очередь подшипников и зуб- чатых передач.

К основным функциям смазочных масел относятся:

-уменьшение трения движущихся относительно друг друга деталей;

-снижение износа трущихся поверхностей;

-отвод выделяющегося при трении тепла, а

âподшипниковых узлах роторов ГТД также отвод тепла, поступающего посредством теплопередачи от более нагретых деталей и от горячего воздуха или газа, проникающего в опору через уплотнения;

-защита деталей ГТД от коррозии.

Энергия давления масла может использоваться для управления агрегатами двигателя и воздушного винта.

Для выполнения перечисленных функций современные авиационные масла должны удовлетворять следующим основным требованиям:

- хорошие смазывающие свойства во всем диапазоне рабочих температур, обеспечивающие высокую несущую способность масляной пленки (пленка не должна исчезать при максимальных

	Основные марки авиационных минеральных масел		Таблица 2.3.4.2_1
	Максимальная
Марка масла	рабочая	Применение	Зарубежные аналоги-
	температура		заменители
	масла, °С
		Для эксплуатации и консервации авиационных
ÌÑ-8ÐÊ	150	ГТД. Вырабатывается на основе масла МС-8П,	Aeroshell Turbine Oil 3SP;
		содержит дополнительно ингибитор коррозии и	Turbonycoil 321;
ÒÓ38 1011181-88
		повышенное количество антиокислительной и	Mobil Turbo 319A-2
		антикоррозионной присадки
		Для теплонапряженных авиационных
ÌÑ-8Ï		турбореактивных двигателей. Вырабатывается из
	150	сернистых нефтей, содержит антиокислительные,	HP-8
ÎÑÒ38.01163-78
		противоизносную и антикоррозионную присадки.
		Обеспечивает легкий запуск при минус 40 °С
		Масло на загущенной основе, содержит
ÌÍ-7,5ó	150	антиокислительную, противоизносную и
ÒÓ38 101722-85		антикоррозионную присадки. Для турбовинтовых
		двигателей и редукторов
ÌÑ-8ÃÏ	150	Для использования в ГТУ для ГПА. Уступает маслу
ÒÓ38.301-19-59-95		МС-8П по низкотемпературным свойствам
ÌÑ-20		Высоковязкое масло. Вырабатывается из
	250	малосернистых нефтей, без присадок. Применяется
ÃÎÑÒ 21743-76		в смеси с маслом МС-8П на редукторах
		энергоустановок

80

Глава 2 - Основные параметры и требования к ГТД

нагрузках);

-пологая вязкостно-температурная характеристика, обеспечивающая достаточную вязкость масла при максимальных рабочих температурах и наименьшее увеличение вязкости при отрицательных температурах для обеспечения надежного запуска двигателя;

-высокая термостабильность;

-малая испаряемость при рабочих температурах;

-отсутствие коррозионного воздействия на металлы и резинотехнические изделия;

-отсутствие в составе масла токсичных веществ;

-совместимость с другими маслами;

-приемлемая стоимость.

Используемые в авиационных ГТД масла можно разделить на две основные группы - минеральные и синтетические.

	Основные марки авиационных синтетических масел			Таблица 2.3.4.2_2
	Максим.
Марка масла	рабочая	Наличие присадок	Применение	Зарубежные аналоги-
	температура			заменители
	масла, °С
			Для теплонапряженных
ÈÏÌ-10		Антиокислительные,	авиационных турбореактивных	Turbonycoil 210A;
	200	противоизносная и	двигателей. Обладает
ÒÓ38 1011299-90				Mobil Turbo 319A-2
		антикоррозионная	хорошими вязкостно-
			температурными свойствами.
			Имеет хорошие
			низкотемпературные
ÂÍÈÈ ÍÏ		Антиокислительная,	характеристики. Уступает	Turbonycoil 210A;
50-1-4ô	200		маслу ИПМ-10 по	Mobil Turbo 319A-2;
ÃÎÑÒ 13076-86		противоизносная	термоокислительной	Aeroshell Turbine Oil 390
			стабильности и смазывающей
			способности
				Castrol AERO 325;
			Для авиационных ГТД.	Exxon Turbo Oil 2389;
				Ayrex S Turbo 256;
ÂÍÈÈ ÍÏ			Вырабатывается на основе
				Mobil Jet Oil 11;
50-1-4ó	200	Комплекс присадок	масла ВНИИ НП 50-1-4ф,
				Exxon Turbo Oil 2380;
ÒÓ38.401-58-12-91			имеет улучшенные
				Aeroshell Turbine Oil 560;
			характеристики
				Turbonycoil 525-2A;
				Turbonycoil 600
ËÇ-240			Для газотурбинных и других
	175		специальных двигателей и
ÒÓ301-04-010-92
			редукторов
Á-3Â	175	Антиокислительная,	Для ГТД вертолетов, в
ÒÓ38 101295-85		противоизносная	редукторах
ÂÒ-301			Для ГТД. Обладает хорошими
	250	Антиокислительная	вязкостно-температурными
ÒÓ38 101657-85
			свойствами
ÏÒÑ-225			Для ГТД, имеет повышенную
	225	Комплекс присадок	вязкость при низких
ÒÓ38.401-58-1-90
			температурах.
Петрим			Для газоперекачивающих
	175	Комплекс присадок	агрегатов с приводом от
ÒÓ38.401-58-245-99
			авиационных двигателей

81