Некоторые особенности выбора маслоохладителей

В практике, сложившейся в отечественной авиационной промышленности, разработчики конструкций ГТД не проектируют и не изготавливают маслоохладители. Этим заняты специализированные предприятия, а двигателисты используют такие агрегаты в качестве покупных изделий.

1) При проектировании нового двигателя его разработчик, исходя из проведенной расчетной оценки ожидаемого уровня теплоотдачи в масло и анализа располагаемого хладоресурса топлива, выбирает схему охлаждения масла: топливную, воздушную или комбинированную. После этого он вступает в контакт с разработчиком теплообменной аппаратуры с целью оптимизации намеченного схемно-конструктивного решения, относящегося к охлаждению масла во всем диапазоне эксплуатационных режимов работы двигателя.

В случае чисто топливного или воздушного охлаждения масла может оказаться, что какая-либо модель серийно выпускаемого теплообменника по техническим данным (тепловым и гидравлическим характеристикам) будет пригодна для использования во вновь создаваемом ГТД. Тогда оформляют двусторонний протокол согласования применения выбранного ТМТ (или ВМТ). Ответственность за работоспособность данного агрегата несет его поставщик (при условии, что разработчиком двигателя соблюдены все заявленные параметры хладагентов и оговоренные в протоколе согласования технические требования к теплообменнику).

2) Если возникает необходимость в новом теплообменнике или комбинированной системы охлаждения масла, то разработчик ГТД оформляет соответствующее техническое задание (ТЗ). Так, например, для ТМТ в ТЗ на его разработку задают величины следующих исходных параметров на взлетном режиме работы двигателя с учетом экстремальных значений плюсовых температур окружающей среды:

– теплоотдачи в масло, кВт;

– прокачки масла, кг/с;

– прокачки (расхода) топлива, кг/с;

– температуры топлива на входе в ТМТ (при °C), °С;

– допустимой температуры масла на выходе из ТМТ, °С.

При этом также ограничивают максимально допустимые величины потерь давления топлива и масла в ТМТ.

Для ТМТ, предназначаемого к использованию в сверхзвуковом ГТД, обязательно указывают соответствующие параметры также и для режима полета с максимальным числом М, причем расчетную температуру топлива на входе в ТМТ принимают такой, какая величина у нее будет в конце длительного сверхзвукового полета (при начальной температуре топлива в баках плюс 45°С).

Для разработки ВМТ в качестве расчетного принимают взлетный режим в условиях Н=0, М=0 при температуре окружающей среды плюс 50°С. Причем, в том случае, если охлаждающий воздух в теплообменник будет поступать из вентилятора ТРДД (или из воздуходувки), то, очевидно, что температура этого воздуха может достигать 70°С.

При использовании комбинированной схемы охлаждения масла в качестве расчетного также принимают взлетный режим при максимально возможной температуре окружающей среды ( °C) и с учетом температуры топлива в баках °C.

Разработчик такой системы охлаждения определяет потребные характеристики ВМТ и ТМТ, их конструкцию и дает рекомендации по обеспечению оптимального взаимодействия этих теплообменников.

3) Для исключения повышенных потерь давления в теплообменниках у них предусматривают перепускные клапаны, устанавливаемые между входом и выходом масла (а также топлива). В качестве примера на рис.47 показана гидравлическая характеристика масляной полости ТМТ, оснащенного перепускным клапаном.

Рис.47. Гидравлическая характеристика масляной полости ТМТ

с перепускным клапаном

По желанию разработчика ГТД в конструкции теплообменников (ТМТ и ВМТ) может быть предусмотрен термостатический клапан. Он осуществляет перепуск масла мимо теплообменника, когда нет необходимости его охлаждать. И только при достижении оговоренной в технических условиях величины температуры масла (например, 40 или 60°С), клапан открывается, и масло начинает охлаждаться в теплообменнике. В качестве примера на рис.48 для двигателя НК-86, на котором установлен ТМТ 6038Т с термостатическим клапаном, показано изменение температуры масла и топлива в зависимости от температуры окружающей среды ( ).

Как видно из рассмотрения рис.48, до открытия термостатического клапана температура масла на входе в двигатель не зависела от температуры топлива, поступающего в двигатель.

Рис.48. Характер изменения температуры масла при использовании ТМТ