Сведения о маслах, используемых в авиационных ГТД

Смазочные масла для турбореактивных двигателей должны отвечать следующим требованиям:

- надежное смазывание всех узлов и агрегатов двигателя с минимальным износом в пределах заявленных рабочих температур;

- пологая вязкостно-температурная кривая и хорошая прокачиваемость при низких температурах (пусковые свойства масла должны обеспечивать надежный запуск двигателя без подогрева до температуры минус 40°С);

- однородный и стабильный фракционный состав, что обусловливает минимальную испаряемость фракций и сохраняет вязкостные характеристики масла в течение всего времени работы двигателя (целесообразно применять смазочные масла узкого фракционного состава);

- высокие антиокислительные свойства и минимальное окисление в двигателе при рабочих температурах 150-200°С и выше;

- минимальная вспениваемость, высокая температура самовоспламенения;

- неагрессивность по отношению к металлам, сплавам, резинотехническим изделиям, покрытиям, клеям и другим материалам.

Все используемые авиационные масла можно разделить на три группы:

- маловязкие;

- средневязкие;

- масла с повышенной вязкостью.

 

15.1. Маловязкие масла

К данной категории относятся минеральные масла МС-8п, МС-8рк а также синтетические масла ИПМ-10 и ВНИИ НП-50-1-4у (4ф).

Масло МС-8п (ОСТ 38 101163-78) - наиболее широко применяемое масло на нефтяной основе с комплексом высокоэффективных присадок. Производят из западно-сибирских и смеси западно-сибирских и приуральских нефтей. Предназначено для ГТД дозвуковых самолетов, у которых температура масла на выходе из двигателя не более 150°С. Его используют также для консервации маслосистем авиационных двигателей. Масло МС-8п было разработано взамен снятых с производства масел МК-8 и МК-8п, оно значительно превосходит их по ряду эксплуатационных показателей, в частности, по вязкости при низких температурах, термоокислительной стабильности и ресурсу работы.

Масло МС-8рк (ТУ 38.1011181-88) - рабочеконсервационное масло на базе масла МС-8п с добавлением ингибитора коррозии. Предназначено для смазывания и консервации авиационных двигателей. Равноценно маслу МС-8п по эксплуатационным показателям и значительно превосходит его по консервационным характеристикам. При консервации маслосистем авиационных двигателей срок защиты составляет: для масла МС-8п - 1 год, для масла МС-8рк - 4-8 лет.

Масло ИПМ-10 (ТУ 38.101299-90) - синтетическое углеводородное с комплексом высокоэффективных присадок. Работоспособно в интервале температур от -50 до +200 °С. Применяют в теплонапряженных газотурбинных двигателях сверхзвуковых самолетов (МиГ-29, Су 27, Ту-22М, Ту-160) и в гражданской дозвуковой авиации (Як-42, Ил-96) с температурой масла на выходе из двигателя до 200 °С.

Масло ВНИИНП-50-1-4ф (ГОСТ 13076-86) - синтетическое диэфирное с присадками, повышающими противоизносные свойства и термоокислительную стабильность. Применяют в двигателях с температурой масла на выходе до 175°С.

Масло ВНИИНП-50-1-4у (ТУ 38.401-58-12-91) - синтетическое диэфирное, содержащее эффективную композицию антиокислительных присадок, позволяющих применять масло при температуре от -60 до 200°С с кратковременным перегревом до 225°С.

 

15.2. Средневязкие масла

Такое условное название можно дать маслам, имеющим при температуре 100°С кинематическую вязкость - 5 сСт. Именно этот уровень вязкости необхо­дим для силовых установок, в состав которых входит редуктор (например, у вертолетов) или тяжело нагруженные коробки приводов.

Масло Б-ЗВ (ТУ 38.101295-85) - синтетическое на основе сложных эфиров пентаэритрита и жирных кислот с комплексом присадок. Применяют в газотурбинных двигателях, редукторах вертолетов и другой технике с температурой масла на выходе из двигателя до 175°С. Обладает высокими смазывающими свойствами, но ему присущи два существенных недостатка:

      - большая величина кинематической вязкости при низких температурах, что негативно влияет на пусковые свойства двигателя;

      - из масла в процессе наработки выпадает нерастворимый осадок, заби­вающий масляные фильтры.

Масло ЛЗ-240 (ТУ 301-04-010-92) по сравнению с маслом Б-ЗВ более термостабильно, но не­сколько уступает ему по смазывающей способности. Оно работоспособно при максимальной температуре 200 °С. Данному маслу присущ только первый из отмеченных недостатков, свойственных маслу Б-ЗВ. Поэтому его применение представляется более предпочтительным. Но в настоящее время производство этого масла является ограниченным.

Масло ПТС-225 (ТУ 38.401-58-1-90) - синтетическое работоспособно в интервале температур от -60 до +225°С и кратковременно до 250°С.

По основным эксплуатационным характеристикам масло ПТС-225 превосходит все отечественные товарные авиационные масла. Оно может быть использовано вместо большинства масел в ГТД. Для потребителей, оно найдет широкое применение в авиационной технике. Однако промышленное производство данного масла до настоящего времени не начато.

 

15.3. Масла с повышенной вязкостью

В турбовинтовом двигателе НК-12 и его модификациях (самолеты ТУ-95, АН-22) применяется Маслосмесь СМ-8 (смесь минеральных масел МС-20 и МС-8п в пропорции 50 на 50%, обеспечивающей ей вязкость ~7,5 сСт при температуре 100°С).

В редукторах вертолетов МИ-6 и МИ-8 для летней эксплуатации до температуры -10 °С используют смесь указанных масел СМ-11,5 - 75%МС-20 и 25%МС-8п, для зимней эксплуатации - смесь СМ-8 - 50%МС-20 и 50%МС-8п.

Масло МС-20 - остаточное, селективной очистки, вырабатывается из малосернистых парафиновых и беспарафиновых нефтей. Характеризуется высокой вязкостью, хорошими смазывающими свойствами, отличной адгезией, температурой вспышки выше 265°С, но слишком высокой вязкостью при низких температурах.

15.4. Масло для теплонапряженных конвертированных ГТД

В последние десятилетия авиационные ГТД (с определенной доработкой) нашли широкое применение в качестве приводов электрогенераторов и нагнетателей газоперекачивающих агрегатов (ГПА). Такие конвертированные двигатели, созданные в 70-е годы, отличались относительно невысокой теплонапряженностью. В их масляных системах использованы минеральные масла Тп-22 (и его модификации) и МС-8П. Но на двигателях, созданных в 90-е годы, стало возможным применение только синтетических масел. Это явилось следствием интенсификации тепловых нагрузок в них, вызванных необходимостью повы­шения коэффициента полезного действия (у этих двигателей температура газа перед турбиной возросла на 300°С, а степень повышения давления воздуха в компрессоре увеличилась более, чем вдвое).

Поскольку авиационные синтетические масла являются дорогостоящими, РАО «Газпром» обратилось во ВНИИ НП с просьбой разработать на договор­ных началах для этих двигателей более дешевое масло, но близкое к маслу ИПМ-10 по трибологическим характеристикам и термостабильности. Такое масло было создано. Оно получило условное название «Петрим» (ТУ38.401-58-245-99).

Данное масло длительно работоспособно при температуре на выходе из двигателя до 175°С и кратковременно - до 200 °С. По смазывающей способно­сти оно не уступает маслу ИПМ-10. При этом стоимость масла «Петрим» в два с лишним раза меньше, чем масла ИПМ-10.

 

15.5. Теплофизические свойства авиационных масел

В таблицах (Приложение А) приведены теплофизические свойства ряда авиационных масел широко используемых в эксплуатации авиационных ГТД. Эти данные могут быть использованы при проведении тепловых и гидравлических расчетов в процессе проектирования масляных систем ГТД.

Заключение

В данном пособии произведена систематизация существующей информации, относящейся к проектированию масляных систем авиационных ГТД,

Выделены типичные принципиальные схемы масляных систем, оценены их достоинства и недостатки. Проведен анализ по рациональному выбору конструктивных элементов масляной системы, т.к. их выбор оказывает непосредственное влияние на надёжность, и эксплуатационную технологичность ГТД.

Приведена методика расчета геометрических размеров приводного центробежного воздухоотделителя (центрифуги), даны рекомендации по выбору конструкции данного агрегата.

Представлены материалы, относящиеся к проектированию системы охлаждения масла в циркуляционном контуре масляной системы. Отмечены конструктивные особенности топливомасляных и воздухомасляных теплообменников. Показаны условия их использования. Освещены вопросы выбора комбинированной схемы охлаждения масла в современных теплонапряженных авиационных ГТД

Проведён анализ конструктивных особенностей откачивающих, нагнетающих и подкачивающих масляных насосов шестеренного типа. Рассмотрены их скоростные и высотные характеристики. Показаны некоторые реализованные варианты размещения насосов в конструкциях ГТД. Выделены принципиальные различия используемых конструкций насосов, предназначенных для различных условий работы.

Большое внимание уделено вопросам обеспечения требуемой чистоты масла в масляных системах авиационных двигателей. Показано современное состояние и тенденции развития, направленные на повышение тонкости фильтрации масла и на использование заменяемых фильтроэлементов.

Освещены вопросы взаимодействия системы суфлирования с масляной системой.

В пособии помещён перечень отечественных масел, используемых в авиационных ГТД и в конвертируемых двигателях, используемых в качестве наземных энергоприводов. В приложении приведены теплофизические свойства масел, которые необходимыл для проведения тепловых и гидравлических расчётов.

Материалы данного пособия могут быть использованы студентами при изучении курса «Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок».

 

Список литературы

 

1.   Поликовский В.И. Самолетные силовые установки. Учебн. пособие. М., Оборонгиз, 1952г.

2. Скубачевский Г.С. Авиационные газотурбинные двигатели. Конструкция и расчет деталей. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1981.

3. Домотенко Н.Т., Кравец А.С. Масляные системы газотурбинных двигателей, М., Транспорт, 1972г.

4. Юдин Е.М.. Шестерённые насосы. Основные параметры и их расчёт, М., Машиностроение, 1964г.

5.. Рахальский В.А,. Сурнов Д.П. Основы теории и расчёт лопаточно-шестерённых насосов, М.,МАИ, 1979г.

6. Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей: Учебник для студентов вузов по специальности «Авиационные двигатели и энергетические установки»/ Вьюнов С.А., Гусев Ю.В., Карпов А.В. и др.; Под общ. ред. Хронина Д. В.,М.: Машиностроение, 1989.

7. Бич М.М., Вейнберг Е.В., Сурнов Д.Н. Смазка авиационных газотурбинных двигателей, М., Машиностроение,1979 г.

8. Трянов А.Е., Гришанов О.А., Бутылкин С.В. Проектирование систем суфлирования масляных полостей авиационных ГТД, учебное пособие СГАУ, Самара, 2006г.

9. Хурумова А.Ф., Назарова Т.М., Трянов А.Е., Меджибовский А.С., Хусейнова А.И., Рыкунова О.В., Комисарова Т.М., Смазочные масла для приводов и нагнетателей газоперекачивающих агрегатов. Учебное пособие, М., ВНИИ НП, 1996.

10. Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Правила выполнения гидравлических и пневматических систем. ГОСТ 2.704 – 76

11. ЕСКД. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению. ГОСТ 2.701 – 84

12. Масла для авиационных газотурбинных двигателей. Отраслевой стандарт. ОСТ 1 00148 − 75

13. Системы масляные газотурбинных двигателей самолетов. Общие технические требования. Отраслевой стандарт. ОСТ 1 00969 – 80

14. Насосы масляные шестерённые газотурбинных двигателей. Общие технические требования. Отраслевой стандарт, ОСТ 1 01050 − 84

15. Колёса зубчатые цилиндрические авиационные. Отраслевой стандарт. ОСТ 1 41671-91

16. Нормы летной годности двигателей воздушных судов, Авиационные правила, часть 33.

17. Производственно-массовый журнал «Энергетик-2», Екатеринбург, 1999 г.

18. Результаты теоретических и экспериментальных исследований приводных центробежных воздухоотделителей с целью создания метода их расчета. ЛИИ, отчёт № 46-90-III, г. Жуковский,, 1990г.

19. Перспективы повышения тонкости фильтрации масла в масляных системах создаваемых двигателей «НК»,ОАО «СНТК им. Н.Д.Кузнецова», отчёт № 001.13845, Самара, 2005г.

20. О выборе рациональной схемы охлаждения масла для двигателя НК-93, ОАО «СНТК им. Н.Д.Кузнецова»,отчет № 001.10205, 1989г.

21. Об ассортименте масел для авиационных ГТД и о повышении требований к ним, ОАО «СНТК им. Н.Д.Кузнецова»,техническая справка № 001.13251, 2002г.

22. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям, М., Машиностроение, 1975г.

23. Трубы для трубопроводов систем двигателей. Перечень-ограничитель ОПД Т1-83

24. Старцев Н.И. Трубопроводы газотурбинных двигателей. М., Машиностроение,1976г.

 

 

 

     Приложение А

 

−  Плотность масел (кг/м³)                                                                                Таблица 1

Темпе- ратура °С	МС-8п	МС-8рк	ИПМ-10	ВНИИ НП  50-1-4у  50-1-4ф	Б-3В	Смесь 75%МС20+ 25%МК-8	Смесь 50 %МС20+ 50 %МС-8п	Петрим
-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200	905,4 898,7 892,0 885,3 878,6 871,9 865,2 858,5 851,8 845,1 838,4 831,7 825,3 818,3 811,6 804,9 798,1 791,4 784,7 778,0 – – – – –	909,0 901,5 895,0 888,5 881,5 875,0 868,5 862,0 855,0 849,0 842,0 836,0 830,0 823,5 817,0 810,0 804,0 797,5 791,3 785,0 – – – – –	865,2 858,6 852,1 845,5 839,0 832,4 825,8 819,2 812,6 806,0 799,3 792,7 786,1 779,5 772,9 766,3 759,7 753,1 746,4 739,8 733,2 726,6 720,0 713,4 706,8	968,1 960,8 953,5 946,2 938,9 931,6 924,3 917,0 909,7 902,5 895,2 887,9 880,7 873,4 866,2 858,9 851,6 844,4 837,1 829,8 822,6 815,3 808,0 – –	1042,3 1034,6 1026,8 1019,1 1011,3 1003,5 995,8 988,0 980,3 972,5 964,7 957,0 949,2 941,5 933,7 925,9 918,2 910,4 902,7 894,9 887,1 879,4 871,6 − −	928 922 915 909 902 896 889 882 876 869 863 856 849 843 836 830 823 817 810 804 – – – – –	921 915 909 903 897 891 885 879 873 867 861 855 849 843 837 831 825 819 813 807 − − − − –	892 885 878 871 864 857 850 843 836 829 822 815 808 801 794 787 780 773 766 759 752 745 738 731 724

 

 

Кинематическая вязкость масел (мм²/с)                                          Таблица 2

Темпе- ратура °С	МС-8п	МС-8рк	ИПМ-10	ВНИИНП 50-1-4у 50-1-4ф	Б-3В	Смесь 75%МС20+ 25%МК-8	Смесь 50%МС20+ 50%МС-8п	Петрим
-40 -38 -35 -34 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200	2810 2210 1577 1420 894 325 141 70,8 39,3 23,9 15,9 11,1 8,1 6,1 4,9 3,9 3,2 2,7 2,3 2,1 1,8 1,6 1,4 – – – – –	4280 − 2130 − 1200 390 178 86,6 47,2 27,4 18,0 12,4 9,01 6,74 5,27 4,25 3,42 2,99 2,56 2,22 1,93 1,71 1,53 – – – – –	1405 1160 886 814 571 255 123 66,1 39,2 24,7 16,8 12,1 9,0 6,9 5,5 4,5 3,7 3,5 2,8 2,4 2,1 1,9 1,7 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1	1810 1280 1038 853 581 242 117 33,3 37,8 23,8 16,3 11,8 8,5 6,9 5,5 4,5 3,8 3,2 2,8 2,5 2,2 1,9 1,7 1,5 1,4 1,3 – –	− 8020 − 4820 2970 1200 420 200 107 61,7 38,9 25,6 17,8 12,9 9,8 7,62 6,06 5,00 4,12 3,48 3,00 2,59 2,28 2,01 1,80 1,62 − −	– – – – – 14850 4500 1600 700 320 170 95 75 40 28 20 15 11,5 9 7,4 6 5 4,2 3,7 3,2 – – –	– – – – – 9000 2500 880 330 260 85 50 32 21 15 11 8,2 6,6 5,2 4,2 3,55 3 – – – – – –	1405 1160 886 814 571 255 123 66,1 39,2 24,7 16,8 12,1 9,0 6,9 5,5 4,5 3,7 3,5 2,8 2,4 2,1 1,9 1,7 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1

 

 

 

 Коэффициенты теплопроводности масел, Вт/м °С                                     Таблица 3

Температура определения °С	МС-8п	ИПМ-10	ВНИИНП 50-1-4у 50-1-4ф	Б-3В	Смесь 75 МС20+ 25%МК-8	Смесь 50%МС20+ 50%МС-8п	Петрим
-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200	0,1328 0,1312 0,1296 0,1279 0,1263 0,1247 0,1231 0,1215 0,1199 0,1183 0,1167 0,1151 0,1135 0,1120 0,1105 0,1089 0,1073 0,1057 0,1041 − − − − −	0,1503 0,1482 0,1468 0,1454 0,1435 0,1435 0,1418 0,1382 0,1364 0,1346 0,1328 0,1310 0,1292 0,1274 0,1257 0,1240 0,1223 0,1205 0,1187 0,1170 0,1152 0,1135 0,1118 0,1101	0,1568 0,1548 0,1528 0,1506 0,1487 0,1468 0,1449 0,1430 0,1410 0,1390 0,1370 0,1350 0,1330 0,1311 0,1292 0,1273 0,1254 0,1234 0,1215 0,1196 0,1177 0,1158 − −	0,1581 0,1562 0,1543 0,1528 0,1510 0,1492 0,1474 0,1456 0,1438 0,1420 0,1402 0,1384 0,1366 0,1348 0,1330 0,1312 0,1294 0,1276 0,1258 0,1240 0,1222 0,1205 − −	0,1480 0,147 4 0,146 7 0,146 0,1453 0,1446 0,14 40 0,143 3 0,142 6 0,1419 0,1412 0,140 6 0,139 9 0,139 2 0,1385 0,1378 0,137 2 0,136 5 0,135 8 0,1351 0,1344 0,133 8 0,133 1 0,132 4	0,1360 0,135 4 0,134 7 0,134 0,1333 0,1330 0,1328 0,1326 0,1324 0,1315 0,1308 0,1302 0,1296 0,1290 0,1281 0,1274 0,1270 0,1263 0,1254 0,1250 0,1245 0,1235 0,1234 0,1229	0,149 0,147 0,145 0,144 0,142 0,142 0,140 0,137 0,135 0,133 0,131 0,130 0,128 0,126 0,124 0,123 0,121 0,119 0,117 0,116 0,114 0,112 0,110 0,109

 

 

 

Удельная теплоемкость масел, Дж/кг °С                                 Таблица 4

Темпе- ратура °C	МС-8п	МС-8рк	ИПМ-10	ВНИИНП  50-1-4у  50-1-4ф	Б-3В	Смесь 75%МС20+ 25%МК-8	Смесь 50%МС20+ 50%МС-8п	Петрим
-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200	– 1720 1755 1795 1832 1870 1910 1950 1985 2020 2060 2100 2135 2175 2210 2250 2280 2325 2360 2400 – – – – –	1732 1783 1794 1826 1857 1889 1921 1953 1986 2018 2051 2084 2117 2151 2184 2218 2252 2286 2321 2356 – – – – –	– – – – – – 2065 2100 2135 2170 2205 2240 2275 2310 2345 2375 2415 2450 2485 2520 2550 2590 2625 2660 2695	– 1755 1783 1810 1837 1867 1900 1925 1950 1980 2010 2040 2065 2095 2125 2150 2180 2210 2235 2265 2295 2330 2350 – –	− 1720 1750 1775 1800 1826 1854 1880 1903 1925 1950 1980 2000 2030 2055 2080 2105 2130 2155 2180 2205 2230 2260 − −	1564 1609 1654 1699 1744 1789 1834 1879 1924 196 9 2014 20 59 210 4 214 9 2194 – 2239 2284 2329 2374 2419 – – – – –	1591 1633 1674 1716 1758 1800 1842 1884 1926 1967 2009 2051 2093 2135 2177 2219 2260 2302 2344 2386 – – – – –	1828 1859 1890 1921 1952 1982 2013 2044 2075 2105 2136 2167 2198 2228 2259 2290 2321 2352 2382 2413 2444 2475 2505 2536 2567

 

 

Трянов Анатолий Ефимович

КОНСТРУКЦИЯ
МАСЛЯНЫХ СИСТЕМ АВИАЦИОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

 

Учебное пособие

 

Редакторская обработка а

Компьютерная верстка

Доверстка

 

 

Подписано в печать _________г. Формат_60х84 1/8__________.

Бумага офсетная. Печать офсетная.

Усл. печ.л... Усл. кр.-отт Печ..л. _.

Тираж ____ экз. Заказ _______.ИП- ____/2007

 

 

Самарский государственный

аэрокосмический университет.

443086 Самара, Московское шоссе, 34.

 

Изд-во Самарского государственного

аэрокосмического университета.

443086 Самара, Московское шоссе, 34.