Схемы маслосистем ГТД
Применяются две принципиальные схемы маслосистем:
- циркуляционная, в которой масло используется многократно для смазывания и охлаждения деталей, вновь возвращаясь к ним после откачки, отделения воздуха, очистки и охлаждения;
- разомкнутая (нециркуляционная), в которой масло после смазывания и охлаждения деталей выбрасывается в атмосферу.
Разомкнутую маслосистему применяют в тех случаях, когда ресурс ГТД ограничен, а цикл работы кратковременен. По сравнению с циркуляционной, ввиду отсутствия части агрегатов, она существенно проще, обладает меньшей массой, но имеет значительные безвозвратные потери масла и оказывает вредное воздействие на окружающую среду.
В разомкнутой системе смазки и суфлирования иногда вместо масла может подаваться керосин, являющийся одновременно основным топливом.
В большинстве случаев маслосистемы выполняются по циркуляционной схеме, обеспечивающей низкие безвозвратные потери масла и длительную непрерывную работу двигателя. Циркуляционные системы подразделяются на одноконтурные, в которых циркуляция происходит по схеме «бак — двигатель — бак», и двухконтурные, в которых бак в той или иной степени исключается из циркуляции масла. Любая из этих систем будет считаться открытой, если маслобак сообщается с атмосферой либо непосредственно, либо через суфлер двигателя. Сообщение верхней, расположенной над маслом, полости бака с атмосферой через суфлер обуславливается желанием снизить безвозвратные потери масла путем уменьшения его выброса в атмосферу в жидкой фазе. В открытых системах давление масла на входе в нагнетающий насос уменьшается с увеличением высоты полета, и поэтому их высотность относительно мала.
Закрытые системы обладают большей высотностью и обеспечивают ускоренный прогрев масла при запуске двигателя. В закрытых системах внутри маслобака создается избыточное по отношению к атмосферному давление. Величина избыточного давления поддерживается постоянной за счет установленного на маслобаке или трубопроводах масляной системы клапана.
Циркуляционная маслосистема любого двигателя включает в себя подачу, охлаждение, очистку и откачку масла, а также суфлирование масляных полостей с атмосферой. В зависимости от величины давления подаваемого в систему нагнетания масла маслосистемы могут быть двух вариантов.
Первый вариант - маслосистема обеспечивает постоянную подачу масла независимо от режима работы. Такая система называется «маслосистемой с регулируемым давлением масла на входе в двигатель». Для поддержания постоянной прокачки масла после нагнетающего насоса установлен редукционный клапан (иногда его называют переливным). Редукционный клапан ограничивает подвод масла сверх количества, необходимого для смазки и охлаждения узлов трения при номинальном режиме работы двигателя.
Недостаток данной маслосистемы в том, что для обеспечения работы на номинальном режиме требуется применение нагнетающего насоса, производительность которого на остальных режимах значительно превышает потребную, из-за чего значительную часть масла после выхода из насоса приходится возвращать обратно на вход в него. То есть на малых режимах работы двигателя к трущимся поверхностям подается излишнее количество масла, что ухудшает характеристики маслосистемы.
Положительным является то, что в маслосистеме с регулируемым давлением масло подводится к узлам трения в полном обьеме также и в случае аварийных утечек из нее до тех пор, пока суммарная величина прокачки и аварийных утечек не превысит подачу нагнетающего насоса. После этого начнет снижаться давление масла на входе, что приведет к срабатыванию сигнализатора минимального давления.
Второй вариант - величина давления масла зависит от частоты вращения ротора ГТД, так называемая «маслосистема с нерегулируемым давлением масла на входе в двигатель» или «полнопоточная маслосистема». Прокачка масла в этом случае зависит от частоты вращения, она всегда удовлетворяет действительную потребность узлов трения в нем, а запас нагнетающего насоса по производительности при этом незначителен.