Состав агрегатов масляных систем

Существует множество схемно-конструктивных типов масляных систем ГТД. Причем, практически у каждого разработчика двигателя (и в нашей стране, и за рубежом) сложился свой отличительный стиль проектирования масляных систем. Но, несмотря на такое многообразие, анализ показывает, что практически любая масляная система авиационного ГТД для выполнения своего функционального назначения должна иметь в своем составе вполне определенный набор агрегатов. Данный вопрос ниже освещен в самых общих чертах. Более подробно роль основных агрегатов масляной системы описана в разд. 7 - 12.

Запас масла, требуемый для обеспечения работы двигателя в течение заданного времени, содержится в маслобаке. Подачу масла в двигатель осуществляют с помощью нагнетающего насоса, создающего давление на входе в разветвленную сеть распределения масла по потребителям. Непосредственно к узлам трения впрыск масла производят с помощью форсунок.

Отвод масла осуществляют откачивающими насосами, и крайне редко для откачки масла из отдельных узлов используют жидкостные эжекторы.

Прежде, чем масло вновь поступит на вход в нагнетающий насос, от него должен быть отделен воздух, содержащийся в откачиваемой масловоздушной смеси. В связи с этим в системе должно быть предусмотрено сепарирующее устройство, устанавливаемое на выходе из канала, объединяющего магистрали откачки масла из всех узлов двигателя.

Поскольку из двигателя масло возвращается подогретым, т.е. с выходной температурой более высокой по сравнению с величиной его температуры на входе в двигатель, то очевидно, что масло необходимо охлаждать. Для отвода тепла от масла в циркуляционном контуре масляной системы должна быть предусмотрена установка маслоохладителя.

Так как в процессе работы двигателя происходит загрязнение масла продуктами износа трущихся поверхностей и механическими примесями из воздуха, с которым масло контактирует в масляных полостях двигателя, то для его очистки в циркуляционном контуре должны быть установлены фильтры тонкой очистки.

Таким образом, для обеспечения нормального функционирования масляной системы ГТД необходим вышеуказанный состав агрегатов. Эти агрегаты, определенным образом связанные между собой трубопроводами, создают возможность для непрерывного поступления к узлам трения охлажденного и очищенного масла, циркулирующего по замкнутому контуру.

В связи с необходимостью осуществления контроля за состоянием функционирования масляной системы для измерений уровней температур и давлений в характерных точках циркуляционного контура устанавливают соответствующие датчики. Так, на входе масла в двигатель всегда измеряют величину его давления и, как правило, величину температуры (у некоторых двигателей производят контроль температуры масла только на выходе его из двигателя).

Следует отметить, что в масляных системах традиционно измеряют величину не абсолютного, а избыточного давления (над атмосферным).

Кроме отмеченного, в конструкции совремённых ГТД предусматривают установку датчика сигнализатора загрязнения масляного фильтра, измеряющего разность давлений масла на входе и на выходе из него.

 

Взаимосвязь масляной системы с системой суфлирования

Масляных полостей двигателя

В корпусах опор роторов любого ГТД его масляные полости отделены от воздушных с помощью подвижных уплотнений, устанавливаемых между валами и статором. (Здесь и далее под термином «опора» следует подразумевать силовые корпусы турбокомпрессора, внутри которых встроены подшипники валов).

 Типы используемых в опорах ГТД уплотнений многообразны, но наиболее часто применяют лабиринтные и контактные графитовые уплотнения. Такие уплотнения по сути предназначены для исключения возможности утечек масла из масляных полостей опор двигателя, и они входят в состав этих узлов, являясь элементами их конструкции. Поскольку уплотнения не связаны с функционированием циркуляционного контура масляной системы, рассмотрение их конструктивных особенностей не включено в данное учебное пособие.

Как известно, для того, чтобы предотвратить утечку масла через любое уплотнение, величина давления воздуха перед ним должна быть больше величины давления внутри масляной полости, т.е. должен быть создан определённый перепад давления. При создании достаточного перепада давления воздух будет непрерывно проникать внутрь масляных полостей опор, препятствуя утечкам масла из них в предмасляную воздушную полость.. Очевидно, что для исключения возможности накопления в масляных полостях воздуха, которое приводило бы к уменьшению перепада давления на уплотнениях (в пределе до нуля), необходимо непрерывно осуществлять равновесный отвод воздуха из масляных полостей как на постоянных, так и на переменных режимах работы двигателя. Эту функцию выполняет система суфлирования.

Возможны различные варианты схем суфлирования масляных полостей двигателя – от объединенной системы отвода воздуха из всех масляных полостей до автономного суфлирования каждой из них. Способы отвода указанного воздуха и соответствующие конструктивные решения, относящиеся к системам суфлирования, многообразны. В учебном пособии [8] приведены основные принципы проектирования систем суфлирования ГТД и подробно исследована взаимосвязь масляной системы с системой суфлирования масляных полостей двигателя.

Данный вопрос является весьма важным, т.к. работоспособность масляной системы в значительной мере зависит от её взаимодействия с системой суфлирования. В частности, это связано с тем, что система суфлирования формирует уровни давлений в масляных полостях опор, коробок приводов и маслобака. А это оказывает непосредственное влияние на количественное распределение масла по потребителям, особенно в тех случаях, когда в масляных полостях опор компрессора и турбины на взлётном режиме будет иметь место различный уровень давлений. И от того, как с помощью системы суфлирования сформировано состояние величин давлений в масляных полостях опор в высотных условиях, зависит эффективность работы нагнетающего и особенно откачивающих насосов. Выбор схемы суфлирования масляных полостей двигателя самым непосредственным образом оказывает влияние на функционирование маслобака. Кроме того, система суфлирования оказывает влияние на процесс сепарации откачиваемой из узлов двигателя масловоздушной смеси.

Вопросы взаимодействия масляной системы с системой суфлирования детально рассмотрены в [8].