Газотурбинный двигатель

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к газотурбинным двигателям, предназначенным для эксплуатации на сверхзвуковых самолетах. Газотурбинный двигатель содержит корпус, турбокомпрессорную группу, включающую установленный в опорных и опорно-упорных подшипниках ротор не менее чем с одной турбиной, компрессором, по меньшей мере, одну камеру сгорания, реактивное сопло, систему автоматического управления и снабженные насосными группами топливную и масляную гидравлические системы. Насосная группа масляной системы включает, по меньшей мере, один нагнетающий насос и блок откачивающих насосов, соединенных с упомянутыми агрегатами двигателя и между собой магистралями всасывания и нагнетания масла. Масляная система содержит перепускной клапан, подключенный параллельно нагнетающему насосу, и топливомасляный теплообменник, установленный в магистрали нагнетания. Подшипники и упомянутый блок приводных агрегатов снабжены масляными полостями, сообщенными с магистралью нагнетания масла, предпочтительно, через форсунки, а масляная система снабжена также масляным баком, сообщенным с магистралью всасывания посредством маслозаборника, и, предпочтительно, снабжена воздухоотделителительными устройствами. Технический результат, обеспечиваемый изобретением, состоит в повышении надежности и стабильности работы двигателя за счет более стабильной работы масляной системы во всем диапазоне допустимых температур, что достигается понижением рабочей температуры масла в топливомасляном теплообменнике при одновременном подогреве топлива, что повышает КПД двигателя. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к газотурбинным двигателям, предназначенным для эксплуатации на сверхзвуковых самолетах, летающих при высоких скоростях (M>2,3).

Известен авиационный газотурбинный двигатель, включающий маслосистему, содержащую нагнетающий насос с магистралями всасывания и нагнетания масла, перепускной клапан, подключенный к системе параллельно насосу, и топливомасляный теплообменник, установленный в магистрали нагнетания (патент RU №2328609, F02C 7/06, 2008 г.).

Недостатком известного двигателя является нестабильность его работы и возможность перегрева масла в экстремальных условиях работы двигателя с разложением части масла и возможность образования хлопьев от пригара при перегреве выше критической температуры (≈200°C), что может привести к выходу из строя маслосистемы и двигателя в целом и ограничивает надежность и сроки его работы без профилактики и ремонта.

Задачей настоящего изобретения является повышение надежности газотурбинного двигателя в сложных условиях эксплуатации на летательном аппарате и в стационарных условиях в качестве силового привода газоперекачивающих установок.

Поставленная задача решается за счет того, что газотурбинный двигатель, согласно изобретению содержит корпус, турбокомпрессорную группу, включающую установленный в опорных и опорно-упорных подшипниках ротор не менее чем с одной турбиной, соосно соединенной с компрессором с возможностью передачи крутящего момента, по меньшей мере, одну камеру сгорания, реактивное сопло, систему автоматического управления, по меньшей мере, с одним командным блоком и исполнительными механизмами агрегатов двигателя, а также, подчиненные ей системы подачи воздуха и охлаждения двигателя, и снабженные насосными группами топливную, и масляную гидравлические системы, при этом насосная группа масляной системы включает, по меньшей мере, один нагнетающий насос и блок откачивающих насосов, соединенных с упомянутыми агрегатами двигателя и между собой магистралями всасывания и нагнетания масла, кроме того, масляная система содержит перепускной клапан, подключенный параллельно нагнетающему насосу, и топливомасляный теплообменник, установленный в магистрали нагнетания так, что выход из топливомасляного теплообменника параллельно подсоединен к входу в перепускной клапан, выход из которого подключен к полости всасывания нагнетающего насоса параллельно магистрали всасывания масла, при этом подшипники и упомянутый блок приводных агрегатов снабжены масляными полостями, сообщенными с магистралью нагнетания масла, предпочтительно, через форсунки, а масляная система снабжена также масляным баком, сообщенным с магистралью всасывания посредством маслозаборника, и, предпочтительно, снабжена воздухоотделителительными устройствами.

При этом система автоматического управления двигателя может быть снабжена датчиками контроля рабочих параметров агрегатов и рабочих тел гидравлических и аэродинамических систем, включая датчики контроля, температуры, давления, частоты вращения, вибрации и смещения элементов агрегатов.

По меньшей мере, один из насосов насосной группы, предпочтительно, нагнетающий насос масляной гидравлической системы может быть выполнен героторным.

Масляная система может быть снабжена стояночным клапаном, установленным на магистрали нагнетания после нагнетающего насоса по ходу движения масляного потока.

Масляная система может быть снабжена, по меньшей мере, одним масляным фильтром, установленным на магистрали нагнетания перед топливомасляным теплообменником.

Воздухоотделительные устройства могут включать разделитель воздуха, установленный в верхней части маслобака.

Воздухоотделительные устройства масляной системы могут включать суфлер для отвода воздуха, установленный на всасывающей магистрали и сообщенный с масляной полостью блока приводных агрегатов.

Технический результат, обеспечиваемый приведенной совокупностью признаков, состоит в повышении надежности и стабильности работы двигателя за счет более стабильной работы масляной системы во всем диапазоне допустимых температур, что достигается понижением рабочей температуры масла в топливомасляном теплообменнике при одновременном подогреве топлива, что повышает КПД двигателя.

Сущность изобретения поясняется фиг.1, где изображена принципиальная схема газотурбинного двигателя с масляной системой.

Газотурбинный двигатель 1 содержит корпус, турбокомпрессорную группу, включающую установленный в опорных и опорно-упорных подшипниках 2 ротор не менее чем с одной турбиной 3, соосно соединенной с компрессором 4 (условно показана одна пара турбина-компрессор) с возможностью передачи крутящего момента, по меньшей мере, одну камеру сгорания 5, реактивное сопло 6, систему автоматического управления, по меньшей мере, с одним командным блоком и исполнительными механизмами агрегатов двигателя, а также, подчиненные ей системы подачи воздуха и охлаждения двигателя.

Газотурбинный двигатель 1 также содержит снабженные насосными группами топливную и масляную гидравлические системы. Насосная группа масляной системы включает, по меньшей мере, один нагнетающий насос 7 и блок 8 откачивающих насосов, соединенных с упомянутыми агрегатами двигателя и между собой магистралями 9 и 10 соответственно всасывания и нагнетания масла. Масляная система содержит перепускной клапан 11, подключенный параллельно нагнетающему насосу 7, и топливомасляный теплообменник 12, установленный в магистрали 10 нагнетания так, что выход из топливомасляного теплообменника 12 параллельно подсоединен к входу в перепускной клапан 11. Выход из перепускного клапана 11 подключен к полости 13 всасывания нагнетающего насоса 7 параллельно магистрали 9 всасывания масла. Подшипники 2 и упомянутый блок приводных агрегатов снабжены масляными полостями 14, 15, 16 и 17 соответственно, сообщенными с магистралью 10 нагнетания масла, предпочтительно, через форсунки. Масляная система снабжена также масляным баком 18, сообщенным с магистралью 9 всасывания посредством маслозаборника 19, и, предпочтительно, снабжена воздухоотделительными устройствами.

Система автоматического управления двигателя снабжена датчиками контроля рабочих параметров агрегатов и рабочих тел гидравлических и аэродинамических систем, включая датчики контроля, температуры, давления, частоты вращения, вибрации и смещения элементов агрегатов.

По меньшей мере, один из насосов насосной группы, предпочтительно, нагнетающий насос 7 масляной гидравлической системы выполнен героторным.

Масляная система снабжена стояночным клапаном 20, установленным на магистрали 10 нагнетания после нагнетающего насоса 7 по ходу движения масляного потока.

Масляная система снабжена, по меньшей мере, одним масляным фильтром 21, установленным на магистрали 10 нагнетания перед топливомасляным теплообменником 12.

Воздухоотделительные устройства включают разделитель 22 воздуха, установленный в верхней части маслобака.

Воздухоотделительные устройства масляной системы включают суфлер 23 для отвода воздуха, установленный на магистрали 9 всасывания и сообщенный с масляной полостью 17 блока приводных агрегатов.

Работа двигателя осуществляется следующим образом.

При работе двигателя масло из масляного бака 18 через маслозаборник 19 поступает на вход нагнетающего насоса 7 по магистрали 9 всасывания и подается им в магистраль 10 нагнетания. Под действием давления масла, создаваемого нагнетающим насосом 7, открывается стояночный клапан 20, и масло через фильтр 21 проходит на вход топливомасляного теплообменника 12. На выходе из теплообменника 12 поток масла раздваивается и до 85% масла по магистрали 10 нагнетания подается к форсункам в масляные полости 14, 15, 16 и 17, а ≈15÷25% охлажденного масла через магистраль 24 подводится к входу перепускного клапана 11.

Из перепускного клапана 11 масло по магистрали 25, минуя магистраль 9 всасывания, сразу же попадает во всасывающую полость 13 нагнетающего насоса 7, поскольку давление масла на выходе из клапана значительно выше давления масла в магистрали 9 всасывания (оно может быть ниже атмосферного). Горячий воздух, попадающий в масляный бак 18 через разделитель 22 воздуха, и воздух, проникающий через уплотнения в проточной части двигателя в масляные полости 14, 15, 16 и 17, будет удален в атмосферу через суфлер 23.

Таким образом, за счет более стабильной работы масляной системы во всем диапазоне допустимых температур, достигаемой понижением рабочей температуры масла в топливомасляном теплообменнике при одновременном подогреве топлива, повышается КПД двигателя и надежность его работы.

1. Газотурбинный двигатель, характеризующийся тем, что содержит корпус, турбокомпрессорную группу, включающую установленный в опорных и опорно-упорных подшипниках ротор не менее чем с одной турбиной, соосно соединенной с компрессором с возможностью передачи крутящего момента, по меньшей мере, одну камеру сгорания, реактивное сопло, систему автоматического управления, по меньшей мере, с одним командным блоком и исполнительными механизмами агрегатов двигателя, а также подчиненные ей системы подачи воздуха и охлаждения двигателя и снабженные насосными группами топливную и масляную гидравлические системы, при этом насосная группа масляной системы включает, по меньшей мере, один нагнетающий насос и блок откачивающих насосов, соединенных с упомянутыми агрегатами двигателя и между собой магистралями всасывания и нагнетания масла, кроме того, масляная система содержит перепускной клапан, подключенный параллельно нагнетающему насосу, и топливомасляный теплообменник, установленный в магистрали нагнетания так, что выход из топливомасляного теплообменника параллельно подсоединен к входу в перепускной клапан, выход из которого подключен к полости всасывания нагнетающего насоса параллельно магистрали всасывания масла, при этом подшипники и упомянутый блок приводных агрегатов снабжены масляными полостями, сообщенными с магистралью нагнетания масла предпочтительно через форсунки, а масляная система снабжена также масляным баком, сообщенным с магистралью всасывания посредством маслозаборника, и предпочтительно снабжена воздухоотделительными устройствами.

2. Газотурбинный двигатель по п.1, отличающийся тем, что система автоматического управления двигателя снабжена датчиками контроля рабочих параметров агрегатов и рабочих тел гидравлических и аэродинамических систем, включая датчики контроля, температуры, давления, частоты вращения, вибрации и смещения элементов агрегатов.

3. Газотурбинный двигатель по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один из насосов насосной группы, предпочтительно нагнетающий насос масляной гидравлической системы, выполнен героторным.

4. Газотурбинный двигатель по п.1, отличающийся тем, что масляная система снабжена стояночным клапаном, установленным на магистрали нагнетания после нагнетающего насоса по ходу движения масляного потока.

5. Газотурбинный двигатель по п.1, отличающийся тем, что масляная система снабжена, по меньшей мере, одним масляным фильтром, установленным на магистрали нагнетания перед топливомасляным теплообменником.

6. Газотурбинный двигатель по п.1, отличающийся тем, что воздухоотделительные устройства включают разделитель воздуха, установленный в верхней части маслобака.

7. Газотурбинный двигатель по п.1, отличающийся тем, что воздухоотделительные устройства масляной системы включают суфлер для отвода воздуха, установленный на всасывающей магистрали и сообщенный с масляной полостью блока приводных агрегатов.