15. 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.

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.

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 - смесьСМ-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.

3. . 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».