Назначение масляной системы авиационного ГТД

Масляная система ГТД предназначена для осуществления непрерывной подачи масла к подшипникам, зубчатым колесам, контактным уплотнениям и к другим узлам трения с заданными величинами температуры и давления на всех режимах работы двигателя в ожиемых условиях эксплуатации. При этом, как известно, диапазон ожидаемых условий эксплуатации двигателя бывает весьма широким. Так, например, у двигателей, устанавливаемых на самолётах с дозвуковыми скоростями полёта, температура окружающей среды может изменяться от минус 60 до плюс 50 ^ОС. А у сверхзвуковых самолётов температура воздуха на входе в  двигатель в зависимости от скоростей полёта может достигать величины от 100 до 300 ^ОС. Входные условия воздушного потока и уровень газодинамических параметров в газовоздушном тракте ГТД определяют теплонапряженность двигателя, что самым непосредственным образом влияет на тепловое состояние узлов и деталей двигателя, контактирующих с маслом.

Вторым важным параметром, характеризующим ожидаемые условия работы двигателя (и соответственно его масляной системы) является диапазон высотных условий работы двигателя с заданными скоростями полёта. Очевидно, что на больших высотах обеспечение работоспособности масляной системы двигателя представляет собой непростую задачу, связанную с необходимостью предупреждения возможности возникновения кавитационных эффектов в её агрегатах, в частности, в насосах..Особенно это относится к масляным системам двигателей, устанавливаемых на самолётах, имеющих расчётную высоту полёта более 15000 м., где величина атмосферного давления весьма мала.

Следует отметить, что масло является рабочей жидкостью, используемой как для смазки трущихся элементов, так и для отвода тепла от них. При этом у современных авиационных ГТД обеспечение приемлемого теплового состояния узлов трения является существенно более важной функцией масляных систем по сравнению с обеспечением смазки трущихся поверхностей. Так, например, для смазки тяжелонагруженного радиально-упорного шарикоподшипника может оказаться достаточным весьма незначительное количество масла (не более 100 г/ч), а для съема выделяемого в нем тепла (от10 до 20 кВт) требуется подавать до 0,15 л/с масла. Поэтому в авиационном двигателестроении используют масляные системы циркуляционного типа, в которых масло бесперебойно совершает циклическое движение в замкнутом контуре.

Последующее изложение материала относится к масляным системам циркуляционного типа.

Примечание:

1 У ГТД первого поколения, имевших сравнительно невысокую теплонапряженность, обеспечение смазки узлов трения являлось более важной задачей по сравнению с проблемой их охлаждения. Поэтому масляную систему ранее именовали «системой смазки». В настоящее время такое название системы является устаревшим.

2 Известны масляные системы ГТД, в которых осуществлено воздушное охлаждение подшипников, а незначительное количество масла, подводимого к ним для смазки, удаляют из двигателя вместе с охлаждающим воздухом («смазка на выброс»). Но такие схемы могут быть использованы только в короткоресурсных двигателях специального назначения (например, в подъемных ГТД, устанавливаемых на самолетах вертикального взлета и посадки).

 

 

2. Основные требования, предъявляемые

К масляным системам

 

К масляной системе ГТД предъявляют целый ряд требований, выполнение которых необходимо для её надёжного функционирования в соответствии с назначением двигателя. В [3,7] показано, что масляная система должна обеспечивать:

- надежную подачу масла к узлам трения и его откачку во всех ожидаемых условиях эксплуатации двигателя, как на земле, так и в полете;

- минимально возможный уровень безвозвратных потерь масла;

- чистоту масла, подаваемого к узлам трения, необходимую для нормальной работы подшипников и других узлов трения;

- приемлемое тепловое состояние масла как рабочего тела;

- быстрый прогрев масла при запуске двигателя (в течение регламентированного времени до выхода на максимальный режим);

- запас масла в маслобаке, достаточный и для возвращения самолета в обратный рейс;

- отсутствие возможности перетекания масла из маслобака в двигатель при длительной стоянке;

- возможность полного слива масла из двигателя (например, в случае необходимости замены масла).

При этом агрегаты масляной системы должны иметь минимально возможную массу и должны быть компактно размещены на двигателе.

Систематизированный комплекс обязательных требований, предъявляемых к масляным системам авиационных ГТД, приведен в отраслевом стандарте на разработку таких систем [13]. В нём содержатся следующие основные требования, относящиеся к:

- функциональному назначению, принципиальной схеме и компоновке системы,

- выбору сорта масла, обеспечивающего работоспособность двигателя,

- запасу масла в маслобаке, величине прокачки масла через узлы двигателя, ограничению допустимой величины безвозвратных потерь масла,

- тепловому состоянию масла, включающему ограничение допустимой величины теплоотдачи от двигателя в масло и осуществление его эффективного охлаждения),

- чистоте внутренних полостей двигателя, омываемых маслом,

- обеспечению надёжности системы,

- системе суфлирования масляных полостей двигателя,

- контролепригодности состояния системы (уровня заявленных её параметров и сигнализации о достижении ими критического значения, степени загрязнения масляных фильтров, состояния смазываемых узлов трения, работоспособности подвижных уплотнений масляных полостей),

- удобству технического обслуживания системы и её агрегатов.

Кроме того, в указанном стандарте оговорены требования к основным видам испытаний масляной системы, которые должны быть проведены на опытном двигателе (до предъявления его на Государственные испытания) в стендовых условиях, на летающей лаборатории и при установке двигателя на самолёт.