Маслосистема авиационного газотурбинного двигателя

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, в частности к маслосистеме авиационного газотурбинного двигателя для учебно-тренировочных самолетов, и позволяет снять ограничения по режиму «масляное голодание» самых напряженных элементов конструкции авиационного двигателя - опорных подшипников ротора, лимитирующих его живучесть в экстремальных условиях эксплуатации. При изменении режима полета самолета (переход с нормального полета на фигурный и возврат с фигурного полета на нормальный) в системе подачи масла в двигатель происходит автоматическое переключение режимов работы двух гидравлически связанных между собой нагнетающих насосов - основного и резервного, подключенных к двум разным маслозаборникам и, расположенных в противоположных местах маслобака (верх и низ относительно горизонта), - с рабочего режима на холостой и обратно, что обеспечивает бесперебойность маслопитания двигателя. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, в частности к маслосистеме авиационного газотурбинного двигателя (ГТД) маневренного самолета.

Известна маслосистема авиационного ГТД, содержащая установленные в масляных полостях подшипниковых опор ротора форсунки и устройство для подвода к ним масла (Патент RU 2273746, МПК F02C 7/06).

В известной маслосистеме устройство для подвода масла к форсункам содержит размещенный в маслобаке подвижный инерционный маслозаборник, предназначенный для кратковременного питания маслом опорных подшипников ротора двигателя при выполнении самолетом фигурных полетов (перевернутый полет или полет с отрицательными перегрузками).

В малоразмерных авиационных ГТД, устанавливаемых на учебно-тренировочные самолеты, предназначенные для подготовки и тренировки летного состава военно-воздушных сил (ВВС), объем маслобака весьма мал (3...5 литров) и, как правило, маслобак выполняется конструктивно в едином блоке с коробкой приводных агрегатов, что не позволяет разместить в нем инерционный заборник и приводит к «масляному голоданию» опорных подшипников ротора двигателя при выполнении фигурных полетов.

Из уровня техники широко известен прием улучшения питания маслом двигателя самолета при выполнении им фигурных полетов, заключающийся к установке в линию подвода масла к форсункам масляного аккумулятора, однако он имеет низкую надежность, дает кратковременный эффект (несколько секунд подачи масла) и, кроме того, для своей зарядки изымает из небольшого по объему маслобака значительный объем масла, который не возвращается в маслосистему при нормальном полете самолета.

Задача изобретения - увеличить продолжительность и надежность питания маслом опорных подшипников ротора авиационного ГТД учебно-тренировочного самолета при выполнении им фигурных полетов. Указанная задача достигается тем, что в маслосистеме авиационного ГТД, содержащей установленные в масляных полостях подшипниковых опор ротора форсунки и устройство для подвода к ним масла, устройство для подвода масла выполнено в виде системы из двух взаимодействующих между собой нагнетающих насосов, причем вход в один из насосов подключен к маслозаборнику, установленному в нижней полости маслобака, а вход в другой подключен к маслозаборнику, установленному в верхней полости свободного объема маслобака, при этом выходы обоих насосов сообщены между собой, а вход насоса, подключенного к маслозаборнику в верхней полости свободного объема маслобака, сообщен с выходом насоса, подключенного к маслозаборнику в нижней полости маслобака.

В такой маслосистеме насос, подключенный к маслозаборнику в нижней полости маслобака, и насос, подключенный к маслозаборнику в верхней полости свободного объема маслобака, могут быть выполнены в виде единого блока.

В этой маслосистеме, по меньшей мере, любой один из нагнетающих насосов и насос откачки масла могут быть выполнены в виде единого блока.

Новым в изобретении является то, что устройство для подвода масла к форсункам выполнено в виде системы из двух взаимодействующих между собой нагнетающих насосов, причем вход в один из насосов подключен к маслозаборнику, установленному в нижней полости маслобака, а вход в другой подключен к маслозаборнику, установленному в верхней полости свободного объема маслобака, при этом выходы обоих насосов сообщены между собой, а вход насоса, подключенного к маслозаборнику в верхней полости свободного объема маслобака, сообщен с выходом насоса, подключенного к маслозаборнику в нижней полости маслобака.

Кроме того, оба нагнетающих насоса могут быть выполнены в виде единого блока. Новым является также то, что, по меньшей мере, любой один из нагнетающих насосов и насос откачки масла могут быть выполнены в виде единого блока.

Наличие в устройстве подвода масла к форсункам двух маслозаборников, установленных в противоположных местах маслобака (верх и низ относительно горизонта), и двух гидравлически связанных между собой нагнетающих насосов, подключенных к этим маслозаборникам, позволяет при изменении режима полета самолета (переход с нормального полета на фигурный и возврат с фигурного полета на нормальный) осуществить бесперебойную подачу смазки на опорные подшипники ротора двигателя.

Гидравлическая связь входа насоса, подключенного к маслозаборнику в верхней полости маслобака, с выходом насоса, подключенного к маслозаборнику в нижней полости маслобака, позволит держать в постоянной боевой готовности тот насос, который большую часть своего ресурса вынужден работать вхолостую; через него будет постоянно циркулировать часть масла, что исключит появление в насосе воздушных пробок и перегрева.

Выполнение насоса, подключенного к маслозаборнику, размещенному в нижней полости маслобака, и насоса, подключенного к маслозаборнику в верхней полости свободного объема маслобака, в виде единого блока упрощает конструкцию маслосистемы и снижает ее массу.

Выполнение, по меньшей мере, любого одного из нагнетающих насосов и насосов откачки масла в виде единого блока также снижает массу и уменьшает габариты устройства.

На чертеже изображена принципиальная схема маслосистемы авиационного ГТД.

Маслосистема содержит масляные полости 1, 2 и 3 подшипниковых опор ротора двигателя, в каждой из которых в нижней части выполнены маслозаборники 4, 5 и 6 соответственно, кроме того, масляная полость 2, где расположен упорный подшипник ротора и куда подается около 50% всей смазки, снабжена дублирующим маслосборником 7, размещенным в верхней ее части.

Каждый маслосборник системой магистралей подключен к своему насосу откачки, встроенному в единый блок откачивающих насосов 8. Каждая масляная полость 1, 2 и 3 оборудована форсунками 9, подключенными системой магистралей к устройству подвода к ним масла, выполненному в виде двух взаимодействующих между собой нагнетающих насосов - основного 10 и резервного 11. Основной насос 10 связан магистралью с маслозаборником 12, расположенным в нижней полости маслобака 13, а резервный насос 11 сообщен магистралью с маслозаборником 14, расположенным в верхней полости свободного объема маслобака. Основной 10 и резервный 11 насосы выполнены конструктивно в виде единого блока и оборудованы перепускными клапанами, соответственно 15 и 16, настроенными на разные ступени срабатывания.

Перепускной клапан 15 настроен на давление открытия 2±0,2 кгс/см². Выходы из обоих насосов сообщены между собой с помощью магистрали 17, а вход в резервный насос 11 дополнительно подключен с помощью магистрали 18 к выходу из основного насоса 10. Для отвода воздуха из масляных полостей 1, 2, 3 и маслобака 13 служит суфлер 19.

При нормальном полете самолета питание маслом опорных подшипников ротора двигателя, расположенных в масляных полостях 1, 2 и 3, обеспечивает основной насос 10, который забирает масло из маслобака 13 с помощью маслозаборника 12 и переправляет его через магистраль 17 к форсункам 9, при этом резервный насос 11 работает вхолостую, прокачивая через себя как воздух, забираемый маслозаборником 14 из верхней полости свободного объема маслобака 13, так и часть смазки, забираемой с выхода основного насоса 10 через магистраль 18. Благодаря более низкому давлению срабатывания перепускного клапана 16 относительно перепускного клапана 15 воздух, захватываемый резервным насосом 11 из маслобака 13, не будет попадать в магистраль 17, что гарантирует надежность питания маслом двигателя на нормальном режиме полета самолета. Масло, поступающее на вход резервного насоса 11 через магистраль 18, будет обеспечивать постоянную его рабочую готовность, исключая образование воздушных пробок в гидравлическом тракте насоса и исключая его перегрев. Отработанная смазка собирается в маслосборники 4, 5 и 6, откуда она откачивается насосами блока откачивающих насосов 8 и переправляется далее в маслобак 13 для повторного использования. При фигурных полетах масло под действием силы тяжести уходит в верхнюю часть свободного объема маслобака 13, где расположен маслозаборник 14. Масло от маслозаборника 14 попадает на вход резервного насоса 11 и далее через магистраль 17 к форсункам 9 под меньшим давлением, чем при нормальном полете самолета (перепускной клапан 16 настроен на меньшую ступень давления по отношению к перепускному клапану 15), что позволит значительно увеличить продолжительность питания маслом двигателя при фигурном полете. Экономное расходование масла из маслобака 13 обосновано более низкими режимами работы двигателя (без включения форсажных режимов) при выполнении фигурных полетов.

Частичное выполнение смазки в маслобаке 13 за счет возврата ее из маслосборника 7 через блок откачивающих насосов 8 позволит дополнительно увеличить продолжительность питания двигателя маслом. Воздух, попадающий через маслозаборник 12 на вход основного насоса 10, не может пройти через магистраль 17 к форсункам 9, так как он блокируется давлением масла на выходе из резервного насоса 11. Воздух, попадающий в маслобак 13 и масляные полости 1, 2 и 3, будет удален из маслосистемы через суфлер 19.

Предложенная маслосистема благодаря увеличению продолжительности и надежности питания двигателя маслом в условиях фигурных полетов самолета позволит снять ограничения по режиму «масляное голодание» самых напряженных элементов конструкции авиационного двигателя - опорных подшипников ротора, лимитирующих его живучесть в экстремальных условиях эксплуатации. Резко возрастет надежность двигателя в нештатных ситуациях, характерных для учебно-тренировочных самолетов, предназначенных для обучения и тренировки летного состава ВВС.

1. Маслосистема авиационного газотурбинного двигателя, содержащая установленные в масляных полостях подшипниковых опор ротора форсунки и устройство для подвода к ним масла, отличающаяся тем, что устройство для подвода масла выполнено в виде системы из двух взаимодействующих между собой нагнетающих насосов, причем вход в один из насосов подключен к маслозаборнику, установленному в нижней полости маслобака, а вход в другой подключен к маслозаборнику, установленному в верхней полости свободного объема маслобака, при этом выходы обоих насосов сообщены между собой, а вход насоса, подключенного к маслозаборнику в верхней полости свободного объема маслобака, сообщен с выходом насоса, подключенного к маслозаборнику в нижней полости маслобака.

2. Маслосистема по п.1, отличающаяся тем, что насос, подключенный к маслозаборнику в нижней полости маслобака, и насос, подключенный к маслозаборнику в верхней полости свободного объема маслобака, выполнены в виде единого блока.

3. Маслосистема по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, любой один из нагнетающих насосов и насос откачки масла выполнены в виде единого блока.