2. Основные требования, предъявляемые к масляным системам

К масляной системе ГТД предъявляют целый ряд требований, выполнение которых необходимо для её надёжного функционирования в соответствии с назначением двигателя. В [3,7] показано, что масляная система должна обеспечивать:

- надежную подачу масла к узлам трения и его откачку во всех ожидаемых условиях эксплуатации двигателя, как на земле, так и в полете;

- минимально возможный уровень безвозвратных потерь масла;

- чистоту масла, подаваемого к узлам трения, необходимую для нормальной работы подшипников и других узлов трения;

- приемлемое тепловое состояние масла как рабочего тела;

- быстрый прогрев масла при запуске двигателя (в течение регламентированного времени до выхода на максимальный режим);

- запас масла в маслобаке, достаточный и для возвращения самолета в обратный рейс;

- отсутствие возможности перетекания масла из маслобака в двигатель при длительной стоянке;

- возможность полного слива масла из двигателя (например, в случае необходимости замены масла).

При этом агрегаты масляной системы должны иметь минимально возможную массу и должны быть компактно размещены на двигателе.

Систематизированный комплекс обязательных требований, предъявляемых к масляным системам авиационных ГТД, приведен в отраслевом стандарте на разработку таких систем [13]. В нём содержатся следующие основные требования, относящиеся к:

- функциональному назначению, принципиальной схеме и компоновке системы,

- выбору сорта масла, обеспечивающего работоспособность двигателя,

- запасу масла в маслобаке, величине прокачки масла через узлы двигателя, ограничению допустимой величины безвозвратных потерь масла,

- тепловому состоянию масла, включающему ограничение допустимой величины теплоотдачи от двигателя в масло и осуществление его эффективного охлаждения),

- чистоте внутренних полостей двигателя, омываемых маслом,

- обеспечению надёжности системы,

- системе суфлирования масляных полостей двигателя,

- контролепригодности состояния системы (уровня заявленных её параметров и сигнализации о достижении ими критического значения, степени загрязнения масляных фильтров, состояния смазываемых узлов трения, работоспособности подвижных уплотнений масляных полостей),

- удобству технического обслуживания системы и её агрегатов.

Кроме того, в указанном стандарте оговорены требования к основным видам испытаний масляной системы, которые должны быть проведены на опытном двигателе (до предъявления его на Государственные испытания) в стендовых условиях, на летающей лаборатории и при установке двигателя на самолёт.

3. Состав агрегатов масляных систем

Существует множество схемно-конструктивных типов масляных систем ГТД. Причем, практически у каждого разработчика двигателя (и в нашей стране, и за рубежом) сложился свой отличительный стиль проектирования масляных систем. Но, несмотря на такое многообразие, анализ показывает, что практически любая масляная система авиационного ГТД для выполнения своего функционального назначения должна иметь в своем составе вполне определенный набор агрегатов. Данный вопрос ниже освещен в самых общих чертах. Более подробно роль основных агрегатов масляной системы описана в разд. 7 - 12.

Запас масла, требуемый для обеспечения работы двигателя в течение заданного времени, содержится в маслобаке. Подачу масла в двигатель осуществляют с помощью нагнетающего насоса, создающего давление на входе в разветвленную сеть распределения масла по потребителям. Непосредственно к узлам трения впрыск масла производят с помощью форсунок.

Отвод масла осуществляют откачивающими насосами, и крайне редко для откачки масла из отдельных узлов используют жидкостные эжекторы.

Прежде, чем масло вновь поступит на вход в нагнетающий насос, от него должен быть отделен воздух, содержащийся в откачиваемой масловоздушной смеси. В связи с этим в системе должно быть предусмотрено сепарирующее устройство, устанавливаемое на выходе из канала, объединяющего магистрали откачки масла из всех узлов двигателя.

Поскольку из двигателя масло возвращается подогретым, т.е. с выходной температурой более высокой по сравнению с величиной его температуры на входе в двигатель, то очевидно, что масло необходимо охлаждать. Для отвода тепла от масла в циркуляционном контуре масляной системы должна быть предусмотрена установка маслоохладителя.

Так как в процессе работы двигателя происходит загрязнение масла продуктами износа трущихся поверхностей и механическими примесями из воздуха, с которым масло контактирует в масляных полостях двигателя, то для его очистки в циркуляционном контуре должны быть установлены фильтры тонкой очистки.

Таким образом, для обеспечения нормального функционирования масляной системы ГТД необходим вышеуказанный состав агрегатов. Эти агрегаты, определенным образом связанные между собой трубопроводами, создают возможность для непрерывного поступления к узлам трения охлажденного и очищенного масла, циркулирующего по замкнутому контуру.

В связи с необходимостью осуществления контроля за состоянием функционирования масляной системы для измерений уровней температур и давлений в характерных точках циркуляционного контура устанавливают соответствующие датчики. Так, на входе масла в двигатель всегда измеряют величину его давления и, как правило, величину температуры (у некоторых двигателей производят контроль температуры масла только на выходе его из двигателя).

Следует отметить, что в масляных системах традиционно измеряют величину не абсолютного, а избыточного давления (над атмосферным).

Кроме отмеченного, в конструкции совремённых ГТД предусматривают установку датчика сигнализатора загрязнения масляного фильтра, измеряющего разность давлений масла на входе и на выходе из него.