Результат интеллектуальной деятельности: МАСЛЯНАЯ СИСТЕМА АВИАЦИОННОГО ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

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

Известна масляная система авиационного газотурбинного двигателя, содержащая масляные полости подшипниковых опор ротора, нижние части которых снабжены маслосборниками с маслозаборниками, подключенными к насосам откачки [1].

Известная маслосистема не обеспечивает нормальное питание двигателя маслом в условиях выполнения самолетом фигурных полетов (перевернутый полет и полет с отрицательными перегрузками), так как во время эволюции самолета циркуляционный объем в маслобаке ограничен и не восполним.

При перевороте самолета и в момент появления на нем отрицательных перегрузок все масло за очень короткое время (порядка нескольких секунд) перемещается из маслобака в верхние части масляных полостей опор и не может вернуться оттуда обратно в маслобак, в результате чего наступает масляное голодание двигателя, приводящее, как правило, к поломке наиболее нагруженного элемента конструкции, воспринимающего осевое усилие на ротор двигателя, - упорного подшипника ротора.

При возврате самолета к нормальному полету масло не успевает сразу же переместиться из верхних частей масляных полостей в нижние, где размещены маслозаборники, так как во время движения вниз масло, попадая на вращающиеся элементы конструкции опор (подшипники, шестеренные передачи, валы и т. п.), отбрасывается на периферию масляных полостей и разбивается на мелкие капли, что препятствует быстрому его возврату в емкость маслобака, после чего, в свою очередь, масляное голодание наступает вновь.

Налицо явное техническое противоречие: с одной стороны, чтобы исключить масляное голодание двигателя при перевороте самолета или при действии на него отрицательных перегрузок необходимо для смазки подшипниковых опор ГТД масло из маслобака забирать; с другой стороны, чтобы исключить масляное голодание ГТД при возврате самолета на нормальный полет, масло из маслобака забирать нельзя.

Задача изобретения - замедлить снижение уровня масла в маслобаке авиационного ГТД маневренного самолета при перевернутом полете и полете с отрицательными перегрузками.

Указанная задача достигается тем, что в масляной системе авиационного газотурбинного двигателя, содержащей масляные полости подшипниковых опор ротора, нижние части которых снабжены маслосборниками с маслозаборниками, подключенными к насосам откачки масла, последовательно соединенными через систему магистралей с маслобаком, масляная полость упорного подшипника ротора оборудована в верхней части дублирующим маслосборником с маслозаборником, подключенным к автономному насосу откачки масла, сообщенному с маслобаком.

В такой маслосистеме насосы откачки масла и автономный насос откачки масла могут быть выполнены в виде единого блока.

Новым в изобретении является то, что масляная полость упорного подшипника ротора оборудована в верхней части дублирующим маслосборником с маслозаборником, подключенным к автономному насосу откачки масла, сообщенному с маслобаком.

Кроме того, насосы откачки масла и автономный насос откачки масла выполнены в виде единого блока.

Выполнение дублирующего маслосборника с маслозаборником в масляной полости упорного подшипника ротора обусловлено наибольшей нагруженностью этого элемента конструкции, а также тем, что примерно 50% от общего количества масла поступает в масляную полость упорного подшипника ротора, что в условиях фигурного полета гарантирует возврат большего количества масла в маслобак.

Выполнение в верхней части масляной полости упорного подшипника ротора дублирующего маслосборника, снабженного отдельным маслозаборником, позволяет в условиях фигурного полета, когда масло под действием силы тяжести уходит в верхнюю часть масляных полостей, постоянно подпитывать маслобак маслом, что отодвигает момент наступления масляного голодания ГТД.

Подключив дублирующий маслосборник через маслозаборник к автономному насосу откачки масла, соединенному с маслобаком, мы получаем возможность масло, которое там скапливается при перевернутом полете или в полете с отрицательными перегрузками, направить в маслобак независимо от работы основных насосов откачки масла. Поэтому дополнительная система откачки масла позволяет отодвинуть момент наступления масляного голодания как минимум на 30 секунд. Этого времени вполне достаточно для выполнения самолетом самых продолжительных фигур пилотажа, и при возврате самолета в нормальный полет масло в маслобаке будет еще оставаться, что исключит масляное голодание ГТД и в этом случае.

Выполнив основные и дополнительный автономный откачивающие насосы в едином блоке, мы значительно снижаем габариты и вес устройства.

Из уровня техники неизвестны масляные системы авиационных газотурбинных двигателей, в которых масляная полость упорного подшипника ротора оборудована в верхней своей части дублирующим маслосборником, снабженным маслозаборником, подключенным к автономному насосу откачки масла, соединенному с маслобаком. Поэтому можно сделать вывод о том, что предложенная масляная система соответствует критерию "новизны" и "изобретательского уровня".

На чертеже изображена принципиальная схема масляной системы авиационного газотурбинного двигателя.

Масляная система содержит масляные полости 1, 2 и 3 подшипниковых опор ротора двигателя, в каждой из которых в нижней части выполнены маслосборники 4, 5 и 6 соответственно, снабженные маслозаборниками 7, 8 и 9 соответственно, маслобак 10 и нагнетающий насос 11. Масляная полость 2, в которой установлен упорный подшипник ротора двигателя, оборудована дублирующим маслосборником 12, расположенным в верхней ее части и снабженным отдельным маслозаборником 13. Каждый маслозаборник 7, 8, 9 и 13 системой магистралей подключен к насосам откачки масла 14, 15, 16 и автономному насосу откачки масла 17 соответственно, которые конструктивно выполнены в едином блоке откачивающих насосов 18, выход из которого сообщен магистралью с маслобаком 10, оборудованным инерционным маслозаборником 19, сообщенным с входом нагнетающего насоса 11, выход из которого через систему магистралей подключен к форсункам подачи масла в масляных полостях 1, 2 и 3. В каждой из масляных полостей 1, 2 и 3 имеются суфлирующие заборники 20, 21 и 22, которые через систему магистралей подсоединены к центробежному суфлеру 23.

При нормальном полете самолета масло из маслобака 10 через инерционный маслозаборник 19 забирается нагнетающим насосом 11 и под давлением подается к форсункам подачи масла масляных полостей 1, 2 и 3. Отработанное масло стекает вниз в маслосборники 4, 5 и 6, откуда забирается маслозаборниками 7, 8 и 9 и передается в блок откачивающих насосов 18, который сбрасывает масло внутрь маслобака 10. Суфлирование масляных полостей подшипниковых опор ротора осуществляется с помощью суфлирующих заборников 20, 21 и 22, которые воздушно-масляную смесь транспортируют на вход центробежного суфлера 23; при этом масляная полость 2 будет дополнительно суфлироваться с помощью маслозаборника 13, который воздушно-масляную смесь транспортирует к центробежному суфлеру 23 более длинным путем - через блок откачивающих насосов 18 и маслобак 10. При перевернутом полете самолета или полете с отрицательными перегрузками находящееся в масляных полостях 1, 2 и 3 масло под действием силы тяжести уйдет из маслосборников 4, 5 и 6 в верхнюю часть полостей, при этом масло из маслосборника 5 попадет в маслосборник 12; масло, находящееся в маслобаке 10, вместе с инерционным маслозаборником 19 также переместится в верхнюю его часть. Подача масла в масляные полости 1, 2 и 3 подшипниковых опор ротора будет продолжаться и в этих условиях, так как расходуемый из маслобака 10 объем масла будет частично восполняться возвратом той его части, которая поступает в масляную полость 2, а это около 50% всего расхода масла в ГТД.

Предложенная маслосистема позволит отодвинуть режим масляного голодания ГТД при выполнении самолетом эволюции не менее чем на 30 секунд, что обеспечит выполнение самолетом самых сложных фигур и исключит масляное голодание двигателей при возврате самолета к нормальному полету.

Источники информации

1. М.М. Бич, Е.В. Вейнберг, Д.Н. Сурнов "Смазка авиационных газотурбинных двигателей". М.: Машиностроение, 1979. С.34, рис.3.1.б.