Масляные системы. Схемы масляных систем. Одноконтурная схема

Надежность работы силовой установки во многом зависит от условий смазки трущихся поверхностей двигателя и достаточного отвода тепла от его агрегатов и деталей. Смазка, подвижных соединений двигателя необходима для уменьшения трения и износа деталей, предохранения их от коррозии, отвода тепла, выделяющегося при трении, а также для выноса твердых включений, которые образуются между трущимися поверхностями. Прекращение подачи масла, даже кратковременное, приводит к перегреву двигателя, разрушению его подшипников, заклиниванию ротора ГТД или обрыву шатунов ПД.

Требования:

1. Обеспечение надежной подачи масла в двигатель на всех режимах его работы в широком диапазоне скоростей, высот полета и температур окружающего воздуха.

2. На летательном аппарате с несколькими двигателями каждая силовая установка должна иметь автономную масляную систему. Это способствует улучшению компактности системы, сокращается длина трубопроводов, повышается надежность работы двигателя.

3. Возможность охлаждения масла с минимальными затратами мощности на работу охлаждающих устройств. При наличии в системе масляных радиаторов необходимы специальные устройства, обеспечивающие автоматическое поддержание температуры масла в заданных пределах.

4. Возможность ускоренного прогрева масла. Время прогрева зависит от количества циркулирующего в системе масла. Это время не должно превышать времени прогрева двигателя до вывода его на повышенный режим.

5. Отсутствие выбросов масла через дренаж и переполнения двигателямаслом на всех режимах его работы на земле и в полете.

6. Исключение возможности перетекания масла из бака в неработающий двигатель.

7. Достаточная прочность, вибростойкость, герметичностьтрубопроводов и их соединений, а также небольшие гидравлические сопротивления элементов масляной системы.

8. Количество масла в системе должно быть достаточным для обеспечения полета наибольшей продолжительности при максимально возможном расходе масла двигателем. Для летательных аппаратов с ПД и ТВД должен сохраняться еще запас масла для флюгирования воздушных винтов.

9. Обеспечение минимального расхода масла за полет. Расход масла ГТД обусловлен в основном уходом испарившихся фракций через суфлер в атмосферу и утечками его через уплотнения. На ПД, кроме того, часть масла сгорает в цилиндрах. Для современных ГТД расходы масла незначительны и составляют примерно 1,5—3 кГ/ч. Для ПД расходы масла зависят от мощности двигателя и колеблются в диапазоне 10—15 Г/л.с.-ч.

10. Обеспечение надежной очистки масла от механических примесей и газов. Это достигается наличием в масляной системе фильтров и воздухоотделителей. Фильтрующие элементы должны иметь тонкость фильтрации, определяемую техническими условиями на данный тип двигателя, а грязеемкость, достаточную для работы без очистки в течение срока, который предусмотрен регламентом технического обслуживания. На случай преждевременного засорения фильтрующего элемента в конструкции фильтра необходимо предусматривать специальные клапаны, перепускающие масло через фильтр без предварительной очистки.

11. Безопасность в пожарном отношении, которая обеспечивается, прежде всего, герметичностью системы. Кроме того, современные ГТД оборудованы специальными системами, которые при возникновении пожара на силовой установке подают огнегасящую жидкость внутрь двигателя (в зону редуктора и масляных полостей).

12. При заполнении системы маслом в трубопроводах и агрегатах не должны образовываться воздушные пробки, так как они могут приводить к нарушению работы двигателя.

13. Обеспечение свободного подхода к отдельным агрегатам, возможность замера количества масла в баке на земле и в полете, быстрая заправка и полный слив масла из системы. Масляная система не должна затруднять проведение технического обслуживания, выполнение монтажных и демонтажных работ.

14. Трубопроводы и арматура масляной системы должны быть окрашены в коричневый цвет с указанием стрелками направления потока масла.

Схемы масляных систем.

В настоящее время наиболее широкое распространение получили два типа масляных систем: одноконтурные и двухконтурные. Первые применяются преимущественно на летательных аппаратах с ПД и ТРД, вторые — с ТВД.

Одноконтурная схема.

Одноконтурная масляная система выполняется по следующей схеме циркуляции масла: бак-двигатель-радиатор-бак.

Трубопровод от бака до нагнетающего насоса носит название магистрали всасывания. Этот участок должен быть по возможности прямым, коротким и большого диаметра.

Для улучшения условии работы нагнетающего насоса, что особенно важно на режимах запуска при холодном масле, бак должен устанавливаться выше насоса и как можно ближе к нему. Так как фильтры во всасывающей магистрали заметно повышают ее сопротивление и тем самым понижают высотность масляной системы, их установки следует избегать, несмотря на целесообразность с точки зрения защиты системы от пыли и других механических частиц, попадающих в бак.

Участок масляной системы от нагнетающего до откачивающего насоса является внутренней магистралью двигателя. На этом участке масло после очистки в фильтрах обеспечивает смазку подшипников ротора двигателя, различных приводов и в ряде случаев используется как рабочая жидкость в автоматических устройствах. Дополнительная очистка масла производится фильтрами, установленными перед форсунками подачи масла к подшипникам, в автоматических регуляторах и других агрегатах. Иногда на выходе масла из двигателя устанавливают сетчатые фильтры, предохраняющие откачивающие насосы от попадания в них механических частиц. Появление металлической стружки на поверхности этих фильтров, является обычно первым признаком, позволяющим судить о ненормальностях в работе двигателя.

Для предотвращения перетекания масла из бака через зазоры нагнетающего насоса в неработающий двигатель, за насосом часто располагают запорный клапан, открывающийся при давлении, превышающем статический напор масла перед насосом, На участке внутренней магистрали устанавливают датчики температуры и давления масла.

Часть системы от откачивающих насосов до масляного бака называется откачивающей магистралью. На этом участке расположены радиатор, воздухоотделитель и другие устройства, обеспечивающие подготовку масла к повторному циклу. Центробежный воздухоотделитель устанавливают обычно перед радиатором. Это вызвано тем, что в горячем масле облегчается процесс воздухоотделення, а также улучшается теплоотдача радиатора при протекании через него масла, очищенного от воздушных включений. Кроме того, центрифуга создает напор, достаточный для преодоления гидравлических сопротивлений радиатора и других агрегатов, установленных на откачивающей магистрали.

На некоторых типах силовых установок масло до поступления в радиатор подводится к стойкам входного корпуса компрессора и в специальную масляную проставку двигателя. В стойках и проставке масло частично охлаждается поступающим в двигатель воздухом, а затем направляется в топливно-масляный радиатор, откуда после охлаждения поступает в бак. На отдельных типах летательных аппаратов с ТРД применяют топливно-масляные агрегаты. В корпусе такого агрегата, одновременно являющегося и емкостью для масла, обычно устанавливают топливно-масляный радиатор, топливный и масляный фильтры, устройства для забора масла и суфлирования бака. Такая компоновка позволяет осуществить в одном агрегате охлаждение масла, фильтрацию топлива, а также непрерывную подачу масла к насосам двигателя при различных эволюциях летательного аппарата и действии отрицательных перегрузок.