ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Масляные системы обеспечивают смазку подвижных соеди­нений двигателей. Смазка необходима для уменьшения трения и износа деталей, а также для поддержания нормальной темпе­ратуры трущихся деталей (подшипников, зубьев шестерен и т. д). Кроме того, используемое масло предохраняет детали от коррозии и наклепа, вымывает твердые включения, попав­шие на трущиеся поверхности, а также является рабочим телом в системах регулирования двигателя, управления винтом и др.

В маслосистему двигателя входят насосы, баки, радиаторы, фильтры, форсунки, приборы контроля, трубопроводы и ряд других агрегатов и узлов.

Надежная работа маслосистемы имеет первостепенное зна­чение для обеспечения надежности и продолжительности работы двигатетя, поэтому к ней предъявляются следующие требова­ния:

1) обеспечение подвода масла в необходимом количестве ко всем трущимся деталям;

2) поддержание температуры масла, подводимого к деталям, в допустимых пределах при любых условиях и режимах работы двигателя;

3) обеспечение непрерывной очистки и охлаждения масла при работе двигателя.

Различают следующие разновидности маслосистем:

а) циркуляционные, в которых одно и то же масло непрерыв­но циркулирует в маслосистеме;

б) нециркуляционные, в которых масло из двигателя не воз­вращается в бак, а удаляется в атмосферу.

Нециркуляционная маслосистема чрезвычайно проста. В ней отсутствуют откачивающие насосы, радиаторы, воздухоотдели­тели и ряд других агрегатов. Однако расход масла в таких си­стемах очень велик, что и ограничивает их применение. Нециркуляционные системы могут оказаться пригодными для сверх­звуковых самолетов, когда из-за высокой температуры тормо­жения потока воздуха охлаждение масла будет затруднительно, а также в подъемных ТРД, где вследствие кратковременности работы нет смысла усложнять маслосистему и т. д.

Циркуляционные системы в зависимости от способа возвра­та масла в двигатель разделяются на разомкнутые и замкнутые.

В системах первого типа все масло из двигателя направляет­ся в бак, а из бака нагнетающим насосом снова подается в дви­гатель. В системах второго типа только небольшая часть масла (10—15%) возвращается в бак для прогрева находящегося там мас­ла, а основная часть масла после охлаждения и очистки снова поступает в двигатель, минуя бак, обеспечивая тем самым уско­ренный прогрев масла при запуске двигателя.

В качестве примера замкнутой системы рассмотрим маслосистему двигателя АИ-20 (рис. 8.1).

Масло нагнетающей ступенью 1 маслонасоса через фильтры 3 и 4 подается на смазку деталей редуктора 7, подшипников 17, 18, 19 приводов и к регулятору оборотов 12.

Отработанное масло откачивается насосами 2, 20, 21 и 22 и, пройдя через воздухоотделитель 23 и маслорадиатор 15, снова подводится к нагнетающей ступени маслонасоса 1.

Если давление масла на входе в нагнетающую ступень ока­жется меньше 0,8 кГ/см², насос подпитки 16 (редукционный кла­пан которого отрегулирован на 0,8 кГ/см²) подает дополнитель­ное количество масла к ней.

Воздушная полость маслобака 14 трубкой сообщена с поло­стью лобового картера двигателя. Через центробежный суфлер 11 и трубки 13 все масляные полости маслосистемы сообщены с атмосферой.

Различают также открытые и закрытые циркуляционные си­стемы.

В открытых системах маслобак непосредственно сообщен с атмосферой. В закрытых системах имеется редукционный кла­пан, поддерживающий давление в маслобаке на 0,1—0,3 кГ/см² выше атмосферного.

То, что в маслобаке открытой системы нет избыточного дав­ления, позволяет изготавливать его из легких алюминиевых сплавов. Однако высотность такой системы мала как вследст­вие уменьшения давления масла перед нагнетающим насосом при наборе высоты, так и в результате более интенсивного пенообразования на входе в него: и первое, и второе приводит к уменьшению давления масла в системе и производительности нагнетающего насоса.

Закрытая замкнутая система имеет большую высотность — нормально работает до высоты 14000—17000 м, а также обес­печивает ускоренный прогрев масла в двигателе, но конструк­тивно является более сложной. Для повышения высотности нагнетающий насос располагают в нижней части, а маслобак в верхней части двигателя, благо­даря чему повышается давление на входе в нагнетающий на­сос. С этой же целью перед нагнетающим устанавливается под­качивающий насос.

Большое влияние на высотность оказывает гидравлическое сопротивление элементов маслосистем. Повышение гидравличе­ского сопротивления на 40—50 мм рт. ст. снижает высотность системы примерно на 1000 м. Поэтому длина трубопроводов маслосистемы должна быть как можно меньшей, а их диаметр дол­жен обеспечивать скорость масла, не превышающую 2,5—3 м/сек в нагнетающих и 2 м/сек в откачивающих трубопроводах. Не допускается также резкое изменение сечений и резкие повороты трубопроводов.

В газотурбинных двигателях применяются только подшипни­ки качения. Для их охлаждения и смазки требуется масло малой вязкости — это облегчает запуск двигателя и уменьшает затра­ту мощности на прокачку масла. В ТРД применяется масло МК-8 или трансформаторное. Освоены также масла МК-6 и МС-6.

В ТВД для омазки зубьев редуктора требуется масло повы­шенной вязкости, например турбинное или смесь масел МС-20 (или МК-22) и МК-8 (или трансформаторного).

Все эти масла нефтяные.

Основные характеристики масел приведены в табл.

Показатель	МК-8	Трансформаторное	МК-6	МС-6
Плотность r420	0,863	0,887	0,897	0,864
Вязкость кинематическая, сст:
при +100°С	2,9	2,8	2,2	2,3
при +50°С	8,7	8,1	6,6	6,2
при — 40 °С
Температура застывания, °С	-58	—55	-68	-60

В процессе эксплуатации двигателя масла МК-8 и трансфор­маторное изменяют свои физико-химические свойства. Легкие фракции этих масел испаряются, особенно при разбрызгивании в зоне нагретых подшипников, а также после остановки двига­теля (из-за повышения его температуры) и с увеличением высо­ты полета. Испарение легких фракций приводит к значительно­му увеличению вязкости масла при отрицательных температу­рах, в результате чего затрудняется запуск двигателя, возмо­жен отказ в работе некоторых агрегатов и автоматических уст­ройств, использующих масло как рабочее тело.

Нефтяные масла, кроме того, недостаточно стабильны при повышении температуры более 140—150° С. В результате окис­ления и полимеризации масла на поверхностях подшипников образуются плотные отложения, а трубопроводы маслосистемы и форсунки засоряются углеродистыми осадками. Поэтому тем­пература масла на выходе из двигателя ограничивается — она не должна превышать 120—130° С.

С увеличением степени повышения давления воздуха и ско­ростей полета возрастает температура воздуха за компрессором, что затрудняет использование воздуха для охлаждения корпу­сов В связи с этим повышается и температура подшипников. Так, например, при увеличении числа М полета с 2,2 до 2,8 тем­пература воздуха на входе в двигатель возрастает от 150 до 280° С Кроме того, только в результате аэродинамического на­грева температура масла в маслосистеме может подняться до 200° С. Таким образом, для двигателей сверхзвуковых самолетов нефтяные масла могут оказаться непригодными и потребуются новые масла, обладающие более высокой термохимической ста­бильностью. Наиболее перспективными являются синтетические масла на основе сложных диэфиров двухосновных кислот. Они имеют весьма пологую вязкостно-температурную характеристи­ку, низкую температуру застывания, хорошие антикоррозионные свойства и высокую стабильность. Расход таких масел, благодаря их низкой испаряемости, значительно меньше, чем расход неф­тяных.

Уже в настоящее время получены специальные масла, нор­мально работающие при температурах 300—350° С.

Потребная прокачка масла через двигатель определяется ко­личеством тепла, которое необходимо отвести от трущихся де­талей —подшипников, шестерен, деталей со шлицами и т. д. Тепловое состояние таких деталей определяется работой трения и теплом, полученным от других, более нагретых деталей. Количество же тепла, получаемое от других деталей, расчету не поддается. Поэтому при определении потребной прокачки масла пользуются обычно экспериментальными данными.

По данным статистики, для двигателей, находящихся в экс­плуатации, на каждые 1000 кГ тяги (для ТРД) или на 1000 л. с. мощности (для ТВД) величина прокачки масла на один подшип­ник в среднем составляет 1—2 л/мин для радиально-упорных подшипников, не подверженных нагреву соседними горячими деталями, и 2—6 л/мин для подшипников, подверженных нагреву.

Расход масла, т. е. безвозвратные потери в процессе работы ГТД слагаются из утечек через лабиринтные уплотнения и вы­броса масла через систему суфлирования.

Часовой расход масла невелик и составляет 0,25—1,0 л/ч.