Результат интеллектуальной деятельности: Маслосистема авиационного газотурбинного двигателя с форсажной камерой

Изобретение относится к области машиностроения и касается устройства маслосистемы авиационного газотурбинного двигателя (далее ГТД) с форсажной камерой, устанавливаемого на сверхзвуковые маневренные самолеты.

В качестве наиболее близкого аналога (прототипа) выбрана маслосистема авиационного ГТД с форсажной камерой, содержащая маслобак, сообщенный с установленным в магистрали подачи масла двухсекционным топливомасляным теплообменником с раздельными топливными полостями, сообщенными соответственно с магистралями подачи топлива в основную и форсажную камеры сгорания, и с масляными полостями, сообщенными между собой через управляемый двухпозиционный клапан, вход в который сообщен с масляной полостью секции двухсекционного топливомасляного теплообменника, топливная полость которой сообщена с магистралью подачи топлива в основную камеру сгорания, а один из двух выходов из управляемого двухпозиционного клапана сообщен с масляной полостью секции двухсекционного топливомасляного теплообменника, топливная полость которой сообщена с магистралью подачи топлива в форсажную камеру сгорания, и регулируемый дроссель (RU 2529280).

К недостатку известной маслосистемы следует отнести большую трудоемкость настройки регулируемого дросселя, в качестве которого применяется дроссельный пакет. При настройке в корпус дроссельного пакета набирается последовательно нужное количество шайб с дозирующими отверстиями малого проходного сечения и колец-проставок между ними, а по обе стороны пакета устанавливают плоские защитные фильтры, при этом часть масла из подводимых магистралей сливается и утилизируется. Следует отметить, что очень малые проходные сечения дозирующих отверстий подвержены засорению отложениями смолистых веществ и механических включений в масле, что снижает надежность работы маслосистемы.

Другой недостаток известной маслосистемы - перетечка масла на стоянке из маслобака в ГТД через зазоры в шестернях нагнетающего насоса, что может привести при запуске ГТД к падению давления масла в магистрали подачи и масляному «голоданию».

Задача изобретения - упростить настройку регулируемого дросселя и предотвратить утечку масла из маслобака в ГТД на стоянке.

Указанная задача решается тем, что известная маслосистема авиационного ГТД с форсажной камерой, содержащая маслобак, сообщенный с установленным в магистрали подачи масла двухсекционным топливомасляным теплообменником с раздельными топливными полостями, сообщенными соответственно с магистралями подачи топлива в основную и форсажную камеры сгорания, и с масляными полостями, сообщенными между собой через управляемый двухпозиционный клапан, вход в который сообщен с масляной полостью секции двухсекционного топливомасляного теплообменника, топливная полость которой сообщена с магистралью подачи топлива в основную камеру сгорания, а один из двух выходов из управляемого двухпозиционного клапана сообщен с масляной полостью секции двухсекционного топливомасляного теплообменника, топливная полость которой сообщена с магистралью подачи топлива в форсажную камеру сгорания, и регулируемый дроссель, согласно настоящему изобретению, содержит сифонный затвор, установленный в магистрали подачи масла, восходящая ветвь которого через второй выход управляемого двухпозиционного клапана сообщена с масляной полостью секции двухсекционного топливомасляного теплообменника, топливная полость которой сообщена с магистралью подачи топлива в основную камеру сгорания, а ниспадающая ветвь сообщена с масляной полостью секции двухсекционного топливомасляного теплообменника, топливная полость которой сообщена с магистралью подачи топлива в форсажную камеру сгорания, при этом регулируемый дроссель установлен в магистрали, сообщающей петлю сифонного затвора с маслобаком.

При этом выход регулируемого дросселя выведен внутрь свободного объема маслобака.

Размещение регулируемого дросселя в магистрали, сообщенной с петлей сифонного затвора дает возможность ему выполнять одновременно и функцию жиклера стравливания для сифонного затвора, что позволяет упростить конструкцию дроссельного устройства, отказавшись от использования дроссельного пакета с малыми проходными сечениями дозирующих отверстий и установить расходную шайбу с большим проходным сечением, например, 2-3 мм, при этом отпадает надобность в защитных фильтрах и сливе масла из подводимой магистрали.

Утечка масла на стоянке ГТД из маслобака через зазоры в шестернях нагнетающего насоса в масляные полости ГТД будет ликвидирована благодаря подводу воздуха из свободного объема маслобака через жиклер стравливания (он же регулируемый дроссель) в петлю сифонного затвора, установленного в магистраль подачи масла.

Технический результат изобретения - повышение надежности работы ГТД путем упрощения настройки дросселя и обеспечения стабильности давления подачи масла при запуске.

На чертеже изображена принципиальная схема маслосистемы авиационного газотурбинного двигателя с форсажной камерой сгорания.

Маслосистема включает в себя масляные полости 1 опорных подшипников ротора с установленными в них форсунками 2. В магистрали 3 подачи масла за фильтром 4 установлен топливомасляный теплообменник, состоящий из двух секций 5 и 6, топливные полости которых подключены к разным магистралям подачи топлива в камеры сгорания ГТД. Топливная полость секции 5 подключена к магистрали 7 подачи топлива в основную камеру сгорания, а топливная полость секции 6 подключена к магистрали 8 подачи топлива в форсажную камеру сгорания. Масляные полости секций 5 и 6 сообщены между собой через управляемый двухпозиционный клапан 9. Полость управления 10 управляемого двухпозиционного клапана 9 сообщена с магистралью 8 подачи топлива в форсажную камеру сгорания ГТД.

Вход 11 в управляемый двухпозиционный клапан 9 сообщен магистралью 12 с выходом из масляной полости секции 5. В упомянутом клапане имеются два выхода 13 и 14. Выход 13 через магистраль 15 сообщен с входом в масляную полость секции 6, а выход 14 сообщен с магистралью 16. В магистраль 3 подачи масла в ГТД встроен сифонный затвор, включающий в себя входящую и нисходящую ветви соответственно 17 и 18 и петлю 19.

Сифонный затвор установлен так, что восходящая ветвь 17 затвора через магистраль 16 и управляемый двухпозиционный клапан 9 подключена через магистраль 12 в масляную полость секции 5, сообщенной с магистралью 7 подачи топлива в основную камеру сгорания, а ниспадающая ветвь 18 затвора подключена через магистраль 20 в масляную полость секции 6, сообщенной с магистралью 8 подачи топлива в форсажную камеру сгорания ГТД.

Петля 19 сифонного затвора магистралью 21 сообщена с регулируемым дросселем 22, выполняющим одновременно функцию жиклера стравливания. Выход из регулируемого дросселя 22 выведен в свободный объем 23 маслобака 24. Маслосистема снабжена нагнетающим 25 и откачивающим 26 насосами, установленными на коробку 27 привода агрегатов ГТД.

При работе ГТД на бесфорсажном режиме масло из маслобака 24 поступает на вход нагнетающего насоса 25 и далее через фильтр 4 и магистраль 3 подачи масла попадает в масляную полость секции 5 теплообменника и охлажденное поступающим в нее основным топливом из магистрали 7 подводится к входу 11 управляемого двухпозиционного клапана 9. Так как режим работы бесфорсажный, давления топлива в полости нет, и затвор клапана 9 перекрывает путь масла к выходу 13 и открывает выход 14, откуда масло по магистрали 16 поступает в восходящую ветвь 17 сифонного затвора, а затем через петлю 19 и ниспадающую ветвь 18 затвора к масляным форсункам 2 в масляных полостях 1. Незначительная часть масла из петли 19 по магистрали 21 и регулируемому дросселю 22 перепускается в свободный объем 23 маслобака 24. При включении форсажного режима работы ГТД в магистрали 8 появляется форсажное топливо, которое попадает в топливную полость секции 6 теплообменника.

В полости управления 10 управляемого двухпозиционного клапана 9 растет давление и происходит переключение позиций упомянутого клапана 9: выход 14 перекрывается, а выход 13 открывается. Масло по магистрали 12 из масляной полости секции 5 через клапан 9 и магистраль 15 попадает в масляную полость секции 6 и, охлаждаясь дополнительным форсажным топливом, поступает через магистраль 20 напрямую в ниспадающую ветвь 18 сифонного затвора, что позволяет выравнить гидравлические характеристики масляных трактов течения масла при работе ГТД на двух разных режимах: форсажном и бесфорсажном.

Наличие регулирующего дросселя 22, сообщенного через магистраль 21 с петлей 19 и являющегося одновременно жиклером стравливания сифонного затвора, позволяет корректировать давление в магистрали 18 за счет дополнительного перепуска масла через дроссель 22 в свободный объем 23 маслобака 24. После останова ГТД воздух из свободного объема 23 маслобака 24 через регулируемый дроссель 22 и магистраль 21 попадает в петлю 19 сифонного затвора и разрыват струю масла между восходящей и ниспадающей ветвями 17 и 18 сифонного затвора, что исключит перетечки масла на стоянке из маслобака 24 в масляные полости 1.