RU2383753C1

RU2383753C1 - Aircraft gas turbine engine oil system

Info

Publication number: RU2383753C1
Application number: RU2008127236/06A
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Голубов (RU); Александр Николаевич Голубов; Вадим Георгиевич Семенов (RU); Вадим Георгиевич Семенов; Вячеслав Николаевич Фомин (RU); Вячеслав Николаевич Фомин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн")
Priority date: 2008-07-07
Filing date: 2008-07-07
Publication date: 2010-03-10

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: invention relates to aircraft engines, particularly to maneuverable aircraft gas turbine engine (GTE) oil system. Proposed oil system comprises rotor bearing oil chambers accommodating rotor thrust bearing and nozzles connected to oil feed device made up of a system of two interacting delivery pumps, one communicating with oil intake arranged in oil tank lower space and another communicated with oil intake arranged in oil tank upper space. Note here that both pumps outlets are intercommunicated. Device feeding oil to nozzles incorporates oil accumulator with its inlet connected, in parallel and via check valve, with pipeline that communicates outlets of delivery pumps, and its outlet communicated with duplicate oil feed nozzle arranged in thrust bearing oil chamber.

EFFECT: longer acrobatic flight in case of near-zero overloads.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, в частности к маслосистеме авиационного газотурбинного двигателя (ГТД) маневренного самолета.The invention relates to the field of aircraft engine manufacturing, in particular to the oil system of an aircraft gas turbine engine (GTE) of a maneuverable aircraft.

Известна масляная система авиационного газотурбинного двигателя, содержащая масляные полости подшипниковых опор ротора, в одной из которых расположены упорный подшипник ротора и форсунки, подключенные к устройству подвода масла, выполненному в виде системы из двух взаимодействующих между собой нагнетающих насосов, один из которых сообщен с маслозаборником, установленным в нижней полости маслобака, а другой сообщен с маслозаборником, расположенным в верхней полости свободного объема маслобака, причем выходы насосов сообщены между собой.A known oil system of an aircraft gas turbine engine containing oil cavities of rotor bearing bearings, in one of which there is a thrust rotor bearing and nozzles connected to an oil supply device made in the form of a system of two pressure pumps that interact with each other, one of which is connected to the oil intake, installed in the lower cavity of the oil tank, and the other is in communication with the oil intake located in the upper cavity of the free volume of the oil tank, and the outputs of the pumps are communicated between oh.

Известная маслосистема не обеспечивает требуемую продолжительность фигурного полета самолета в случае возникновения на нем околонулевых перегрузок.The known oil system does not provide the required duration of the figured flight of the aircraft in the event of near-zero overloads.

В момент появления на самолете околонулевых перегрузок масло перемещается в среднюю часть полости маслобака, обнажая сразу оба маслозаборника, расположенных в нижней и верхней его частях. Объясняется это тем, что масло заполняет только часть объема маслобака, так как при работе двигателя масло из маслобака перемещается в двигатель на заполнение масляных магистралей, маслосборников, масляных полостей теплообменников, фильтров, клапанов и других агрегатов; кроме того, масло расходуется при работе двигателя и испаряется.When near-zero overloads appear on the plane, the oil moves to the middle part of the oil tank cavity, exposing simultaneously both oil inlets located in its lower and upper parts. This is explained by the fact that oil fills only part of the volume of the oil tank, since when the engine is running, oil from the oil tank moves to the engine to fill the oil lines, oil collectors, oil cavities of heat exchangers, filters, valves and other units; in addition, oil is consumed during engine operation and evaporates.

Поэтому при появлении на самолете околонулевых перегрузок падает давление масла на выходе из обоих нагнетающих насосов, что приводит к "масляному голоданию" опорных подшипников ротора двигателя и ограничивает продолжительность фигурного полета самолета (не более 15 с).Therefore, when near-zero overloads appear on the plane, the oil pressure at the outlet of both pressure pumps drops, which leads to "oil starvation" of the thrust bearings of the engine rotor and limits the duration of the figured flight of the aircraft (no more than 15 s).

Наиболее опасно "масляное голодание" для упорного подшипника, воспринимающего большое осевое усилие, действующее на ротор от газовых сил.The most dangerous "oil starvation" for the thrust bearing, which receives a large axial force acting on the rotor from gas forces.

Задача изобретения - увеличить продолжительность питания маслом упорного подшипника ротора при фигурных полетах самолета с околонулевыми перегрузками.The objective of the invention is to increase the duration of oil supply of the thrust bearing of the rotor during curly flights of the aircraft with near-zero overloads.

Указанная задача решается тем, что в маслосистеме авиационного ГТД, содержащей масляные полости подшипниковых опор ротора, в одной из которых расположены упорный подшипник ротора и форсунки, подключенные к устройству подвода масла, выполненному в виде системы из двух взаимодействующих между собой нагнетающих насосов, один из которых сообщен с маслозаборником, установленным в нижней полости маслобака, а другой сообщен с маслозаборником, расположенным в верхней полости свободного объема маслобака, причем выходы насосов сообщены между собой, согласно изобретению устройство для подвода масла к форсункам снабжено масляным аккумулятором, вход в который подключен параллельно через обратный клапан к магистрали, сообщающей между собой выходы нагнетающих насосов, а выход из аккумулятора сообщен с установленной в масляной полости упорного подшипника резервной форсункой подачи масла.This problem is solved by the fact that in the oil system of an aircraft gas turbine engine containing oil cavities of rotor bearing bearings, one of which contains a rotor thrust bearing and nozzles connected to an oil supply device made in the form of a system of two pressure pumps that interact with each other, one of which communicated with an oil intake installed in the lower cavity of the oil tank, and another communicated with an oil intake located in the upper cavity of the free volume of the oil tank, and the outputs of the pumps communicated between fight, according to the invention an apparatus for supplying oil to the nozzles is provided with an oil accumulator, the entrance to which is connected in parallel across the check valve to the line, interconnected outputs of the booster pump, and the output from the battery mounted in communication with the oil chamber of the thrust bearing oil supply backup nozzle.

Новым в изобретении является то, что устройство для подвода масла к форсункам снабжено масляным аккумулятором, вход в который подключен параллельно через обратный клапан к магистрали, сообщающей выходы из нагнетающих насосов, а выход из аккумулятора сообщен с установленной в масляной полости упорного подшипника дублирующей форсункой подачи масла.New in the invention is that the device for supplying oil to the nozzles is equipped with an oil accumulator, the entrance to which is connected in parallel through a non-return valve to the line communicating the exits from the injection pumps, and the outlet from the accumulator is connected to the duplicating oil nozzle installed in the oil cavity of the thrust bearing .

Наличие в устройстве подвода масла к форсункам емкости с резервным объемом смазки, сообщенной магистралью с установленной в масляной полости упорного подшипника резервной форсункой, позволит при появлении на самолете околонулевых перегрузок выдавить этот резервный объем масла под давлением из аккумулятора в одну-единственную резервную форсунку, что обеспечит надежное маслопитание самого напряженного элемента двигателя.The presence in the device for supplying oil to the nozzles of the tank with a reserve volume of lubricant, communicated by the line with a reserve nozzle installed in the oil cavity of the thrust bearing, will allow this reserve volume of oil under pressure from the battery to be squeezed out of the battery into a single reserve nozzle, which will provide reliable oil supply of the most stressed engine element.

Поскольку при околонулевых перегрузках радиальные нагрузки (вес ротора) на опорные подшипники ротора резко снижаются (ротор как бы всплывает), кратковременное "масляное голодание" на их работоспособности не отражается.Since at near-zero overloads the radial loads (rotor weight) on the supporting bearings of the rotor sharply decrease (the rotor pops up, as it were), short-term “oil starvation” does not affect their performance.

На чертеже изображена принципиальная схема масляной системы авиационного ГТД.The drawing shows a schematic diagram of the oil system of an aircraft gas turbine engine.

Масляная система включает в себя масляные полости 1, 2 и 3 подшипниковых опор ротора. В масляной полости 2 расположен упорный подшипник, воспринимающий наибольшую нагрузку - осевое усилие на ротор. В нижней части масляных полостей 1, 2 и 3 выполнены маслозаборники 4, 5 и 6 соответственно; кроме того, масляная полость 2 снабжена вторым маслозаборником 7, расположенным в верхней ее части.The oil system includes oil cavities 1, 2 and 3 of the bearing bearings of the rotor. In the oil cavity 2 there is a thrust bearing that receives the greatest load - the axial force on the rotor. In the lower part of the oil cavities 1, 2 and 3, oil inlets 4, 5 and 6 are made, respectively; in addition, the oil cavity 2 is provided with a second oil intake 7 located in its upper part.

Каждый маслозаборник 4, 5, 6, 7 системой масляных магистралей подключен к своему насосу откачки, встроенному в единый блок насосов 8.Each oil intake 4, 5, 6, 7 is connected by a system of oil lines to its pumping pump built into a single pump unit 8.

Каждая из масляных полостей 1, 2 и 3 снабжена форсунками 9, подключенными системой магистралей к устройству подвода к ним масла, выполненному в виде системы из двух взаимодействующих между собой нагнетающих насосов 10 и 11. Нагнетающий насос 10 сообщен с маслозаборником 12, расположенным внизу маслобака 13, а нагнетающий насос 11 сообщен с маслозаборником 14, установленным вверху него. Выходы из нагнетающих насосов 10 и 11 сообщены между собой магистралями 15 и 16, объединенными в единую магистраль 17, к которой параллельно подключен через обратный клапан 18 вход в масляный аккумулятор 19, оборудованный подпружиненным поршнем. Выход из масляного аккумулятора 19 магистралью 20 сообщен с резервной форсункой 21, установленной в масляной полости 2 упорного подшипника ротора. Выход из нагнетающего насоса 10 сообщен с входом в нагнетающий насос 11 через магистраль 22. Для отвода воздуха и газов из масляных полостей 1, 2 и 3 служит суфлер 23.Each of the oil cavities 1, 2 and 3 is equipped with nozzles 9 connected by a system of lines to the device for supplying oil to them, made in the form of a system of two pressure pumps 10 and 11 interacting with each other. The pressure pump 10 is in communication with an oil intake 12 located at the bottom of the oil tank 13 and the discharge pump 11 is in communication with the oil intake 14 mounted on top of it. The outputs from the injection pumps 10 and 11 are interconnected by lines 15 and 16, combined into a single line 17, which is connected in parallel through a check valve 18 to the entrance to the oil accumulator 19, equipped with a spring-loaded piston. The output of the oil accumulator 19 by the line 20 is in communication with the backup nozzle 21 installed in the oil cavity 2 of the thrust bearing of the rotor. The outlet of the discharge pump 10 is communicated with the entrance to the discharge pump 11 through the line 22. To exhaust air and gases from the oil cavities 1, 2 and 3, the breather 23 is used.

При горизонтальном полете самолета и при положительных перегрузках на нем масло из маслобака 13 через маслозаборник 12 попадает на вход нагнетающего насоса 10 и далее через магистрали 15 и 17 подводится к форсункам 9; при этом часть масла через обратный клапан 18 заполняет масляный аккумулятор 19, отжимая поршень аккумулятора вверх.With a horizontal flight of the aircraft and with positive overloads on it, the oil from the oil tank 13 through the oil intake 12 enters the inlet of the discharge pump 10 and then through the lines 15 and 17 is supplied to the nozzles 9; while part of the oil through the check valve 18 fills the oil accumulator 19, squeezing the piston of the accumulator up.

Нагнетающий насос 11 работает в холостом режиме, так как маслозаборник 14 обезмаслен. Чтобы исключить его поломку, на вход насоса поступает незначительное количество масла по магистрали 22 от выхода нагнетающего насоса 10, что позволяет поддерживать нагнетающий насос 11 в постоянной боевой готовности.The discharge pump 11 is idling, as the oil intake 14 is oil-free. To prevent its breakdown, a small amount of oil enters the pump inlet via line 22 from the outlet of the discharge pump 10, which allows maintaining the injection pump 11 in constant combat readiness.

Отработанная смазка в виде масловоздушной эмульсии из масляных полостей 1, 2 и 3 собирается в маслосборниках 4, 5 и 6 и переправляется на входы откачивающих насосов в блоке насосов откачки 8 и далее в маслобак 13 для повторного использования.Spent lubricant in the form of an air-oil emulsion from oil cavities 1, 2 and 3 is collected in oil collectors 4, 5 and 6 and sent to the inlet of the pumping pumps in the pumping unit 8 and then to the oil tank 13 for reuse.

В маслобаке 13 эмульсия сепарируется: масло стекает в нижнюю его часть к маслозаборнику 12, а воздух скапливается в верхней части маслобака и удаляется из него нагнетающим насосом 11, который по совместительству выполняет функцию суфлера для маслобака. При фигурных полетах с отрицательными перегрузками или при перевернутом полете масло под действием сил энергии или веса отбрасывается в верхний свободный объем маслобака 13.In the oil tank 13, the emulsion is separated: oil flows into its lower part to the oil intake 12, and air accumulates in the upper part of the oil tank and is removed from it by the pump 11, which, in combination, acts as a breather for the oil tank. In case of shaped flights with negative overloads or during an inverted flight, the oil is thrown into the upper free volume of the oil tank under the influence of energy or weight.

Маслозаборник 12 обнажается, а маслозаборник 14 оказывается в масляной ванне, поэтому вступает в работу нагнетающий насос 11, а нагнетающий насос 10 переходит на кратковременную холостую работу.The oil inlet 12 is exposed, and the oil inlet 14 is in the oil bath, so the pressure pump 11 comes into operation, and the pressure pump 10 switches to short-term idle operation.

Масло из нагнетающего насоса 11 теперь уже по магистралям 16 и 17 поступает к форсункам 9, при этом резервный объем в масляном аккумуляторе 19 сохраняется. Значительная часть масла, попадающая внутрь двигателя, возвращается в маслобак 13 для его восполнения с помощью насоса откачки, подключенного к маслосборнику 7 в масляной полости 2, куда поступает львиная доля всей смазки.Oil from the injection pump 11 now flows through the lines 16 and 17 to the nozzles 9, while the reserve volume in the oil accumulator 19 is maintained. A significant part of the oil that enters the engine is returned to the oil tank 13 to be filled using a pump-down pump connected to the oil collector 7 in the oil cavity 2, where the lion's share of all the lubricant enters.

При фигурных полетах самолета с околонулевыми перегрузками масло в маслобаке 13 перемещается в среднюю часть его полости, при этом обнажаются одновременно оба маслозаборника 12 и 14 и давление масла на выходе нагнетающих насосов 10 и 11 и в магистралях 15, 16 и 17 падает до нуля. Обратный клапан 18 отсекает магистраль 17 от емкости аккумулятора и под давлением подпружиненного поршня аккумулятора резервный объем смазки выдавливается через магистраль 20 в резервную форсунку 21, что исключает масляное голодание упорного подшипника ротора, установленного в масляной полости 2. При всех эволюциях самолета воздух из масляных полостей 1, 2, 3 вместе с частицами попавшей в него смазки по суфлирующим магистралям попадает на вход центробежного суфлера 23, улавливающего смазку, которая через откачивающий насос в блоке насосов откачки 8 возвращается в маслобак 13.When a plane flight with near-zero overloads, the oil in the oil tank 13 moves to the middle part of its cavity, while both the oil inlets 12 and 14 are exposed at the same time and the oil pressure at the outlet of the discharge pumps 10 and 11 and in the lines 15, 16 and 17 drops to zero. The non-return valve 18 cuts off the line 17 from the battery capacity and under the pressure of the spring-loaded piston of the battery, the reserve amount of lubricant is squeezed out through the line 20 into the reserve nozzle 21, which eliminates oil starvation of the thrust bearing of the rotor installed in the oil cavity 2. During all evolution of the aircraft, air from oil cavities 1 , 2, 3 together with the particles of grease that got into it through the venting lines, enters the inlet of the centrifugal prompter 23, which traps the lubricant, which, through the pumping pump in the pump block, achki 8 returns to the oil tank 13.

Осуществление изобретения позволит предотвратить возникновение режима "масляное голодание" упорного подшипника ротора при фигурных полетах самолета с околонулевыми перегрузками и таким образом увеличить продолжительность полетов.The implementation of the invention will prevent the occurrence of the regime of "oil starvation" of the thrust bearing of the rotor during curly flights of the aircraft with near-zero overloads and thus increase the duration of flights.

Claims

The oil system of an aircraft gas turbine engine, containing oil cavities of the rotor bearing bearings, in one of which there is a thrust rotor bearing and nozzles connected to an oil supply device made in the form of a system of two interacting injection pumps, one of which is in communication with an oil intake installed in the lower cavity of the oil tank, and the other is connected with the oil intake located in the upper cavity of the free volume of the oil tank, and the outputs of the pumps are interconnected, different This is because the device for supplying oil to the nozzles is equipped with an oil accumulator, the entrance to which is connected in parallel through a non-return valve to the line communicating with each other the outputs of the injection pumps, and the output from the battery is connected with a reserve oil nozzle installed in the oil cavity of the thrust bearing.