МАСЛОСИСТЕМА ТУРБОРЕАКТИВНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ, РАЗМЕЩЕННЫХ НА ЛОПАСТЯХ НЕСУЩЕГО ВИНТА ВЕРТОЛЕТА
OIL SYSTEM OF TURBOJET ENGINES PLACED ON THE ROTOR BLADES OF A HELICOPTER

Изобретение относится к области авиастроения, а именно к маслосистемам двигателей, размещенных на лопастях несущего винта вертолета, и может найти применение в системах питания маслом двигателей с одновременным выполнением функции защиты лопастей несущего винта от обледенения.
Известна система охлаждения авиационных двигателей с одновременным использованием для защиты от обледенения лопаток винта летательного аппарата (патент GB556983, F01P 11/18, B64D 15/02, публикация 04.07.1942 г.), в которой внутри лопаток винта размещены секции охлаждающей системы, выполненные в виде каналов для масла, которые сгруппированы на небольших участках лопаток через равные промежутки.
В данной системе горячее масло из картера двигателя проходит через центральный вал, собирается в поддоне картера и под действием центробежных сил попадает в охлаждающие системы лопаток винта. Всасывающий насос всасывает масло обратно в картер двигателя. Таким образом, поверхность лопаток винта нагревается горячим маслом, тем самым предотвращается обледенение лопаток, а масло возвращается к двигателю охлажденным.
Недостатком данного устройства является неоднородность нагрева поверхности лопатки винта, обусловленная наличием промежутков между секциями системы охлаждения, что снижает противообледенительный эффект устройства.
Известна также маслосистема турбореактивных двигателей, установленных на лопастях несущего винта, наиболее близкая к заявляемому техническому решению [Масленников М.М., и др. «Газотурбинные двигатели на вертолетах». - М.: Машиностроение. - 1969, стр. 311, рис. 9.17], содержащая подпитывающий бак, бак-радиатор, насос, трубку суфлирования, маслопровод, уравнительный клапан. Масло к двигателям подается под действием центробежных сил из бака подпитки, расположенного на втулке винта. Обратно в этот бак масло возвращается с помощью установленного на двигателе высоконапорного насоса, который преодолевает давление, создаваемое центробежными силами в маслопроводе.
Недостатками этого устройства являются (там же, стр. 306):
- повышенное давление масла в конечной точке маслопровода, т.к. при вращении несущего винта давление масла возрастает под действием центробежных сил;
- увеличение сопротивления двигателя и утяжеление конструкции силовой установки в связи с необходимостью размещения радиатора на двигателе для охлаждения масла;
- низкая точность регулирования количества масла в системе, что затрудняет балансировку несущего винта с диаметрально расположенными на винте двигателями.
Целями технического решения изобретения являются: понижение давления масла в конечной точке маслопровода, уменьшение сопротивления двигателя, уменьшение габаритов силовой установки, повышение точности регулирования количества масла в системе.
Поставленная цель достигается благодаря тому, что маслосистема турбореактивных двигателей, размещенных на лопастях несущего винта вертолета содержит маслобак подпитки, соединенный трубопроводом подпитки с масляными системами каждого из двигателей, включающими трубопровод подачи масла к форсункам двигателя, картеры опор двигателя, соединенные суфлерной трубкой, трубопроводы откачки и нагнетания масла, насос высокого давления, маслорадиатор, трубку дренажа, и, в соответствии с изобретением, - на концевом участке трубопровода подачи масла у входа в двигатель на совместном валу с насосом высокого давления установлен гидромотор, каждый картер опор двигателя имеет плоские поддоны с нижней и внешней стораны картера, причем в месте стыка поддонов размещен заборник масла, при этом маслорадиатор выполнен в виде ряда параллельных каналов, расположенных в носовой части лопасти и по ее длине, а трубопровод подпитки от маслобака подпитки подсоединен к трубопроводу подачи масла после маслорадиатора и снабжен расходным жиклером и обратным клапаном. Причем трубка дренажа картера средней опоры размещена на уровне максимального количества масла в каждом двигателе.
Таким образом достигаются следующие цели технического решения.
Гидромотор в трубопроводе подачи масла в двигатель, установленный на совместном валу с насосом, подающем масло в лопастной радиатор, возвращает основную часть энергии, затраченной насосом нагнетания масла,, и понижает давление масла в до рабочих значений на входе в двигатель.
Выполнение охлаждающего маслорадиатора в виде ряда параллельных каналов, расположенных в носовой части лопасти несущего винта по ее длине, выполняет роль противообледенительной системы лопасти и позволяет отказаться от установки радиатора на двигателе. Это приводит к уменьшению габаритов силовой установки и уменьшению сопротивления двигателя.
Размещение трубки дренажа на уровне максимального количества масла в каждом двигателе обеспечивает постоянное количество масла в двигателях и устраняет разбалансировку лопастей несущего винта из-за разности весов масла в двигателях.
Установка расходного жиклера и обратного клапана в трубопроводе подпитки маслосистемы обеспечивает постоянное количества масла в маслосистеме.
Выполнение каждого картера с плоским поддоном с нижней ивнешней строны картера, а также расположение заборника масла в месте стыка поддонов со стенкой обеспечивает бесперебойную перекачку масла как в режиме малого газа при неподвижном несущем винте, так и на всех режимах во время вращения винта.
Устройство маслосистемы турбореактивных двигателей 1, размещенных на лопастях несущего винта 2 вертолета, поясняется чертежами:
фиг. 1 - схема маслосистемы турбореактивного двигателя, расположенного на лопасти вертолета при вращении несущего винта. Картера опор развернуты на 90° против часовой стрелки;
фиг. 2 - схема картера опоры двигателя на неподвижной лопасти;
фиг. 3 - схема картера опоры двигателя при вращении лопасти;
фиг. 4 - схема лопасти реактивного несущего винта с маслорадиатором,
фиг. 5 - вид А-А фиг. 4;
фиг. 6 - вид Т фиг. 4.
На валу 3 несущего винта (фиг. 1) установлен цилиндрический или кольцевой маслобак подпитки 4, снабженный заливной горловиной 5. Маслобак подпитки 4 соединен через трубопровод подпитки 6, в котором последовательно размещены расходный жиклер 7 и обратный клапан 8, с трубопроводом охлажденного масла 9.
На конце трубопровода 9 у двигателя установлен гидромотор 10. За гидромотором маслопровод разделяется на три трубопровода 11, подающих масло через форсунки 13 к подшипникам опор двигателя. В одном из трубопроводов 11 установлен датчик замера давления масла в двигателе 12.
Форсунки расположены в картерах 14, 15 и 16: передней, средней и задней опорах двигателя, соответственно.
Картеры 14 и 16 передней и задней опор связаны с картером 15 средней опоры суфлерной трубкой 25. Причем, на картере 15, на уровне максимального количества масла в двигателе 1, установлена дренажная трубка 26, выводящая избыток масла и газы на срез сопла (см. фиг. 1, 2 и 3).
Каждый из картеров 14, 15 и 16 имеют плоские поддоны 27 с нижней и внешней стороны картера. Причем, в месте стыка поддонов расположен заборник масла 20 (см. фиг. 1, 2 и 3). Это позволяет обеспечивать откачку и забор масла насосами 18 и 21 как при неподвижном несущем винте, так и на всех режимах вращения несущего винта. Трубопровод забора масла 17 из картеров 14 и 16 передней и задней опор, соответственно, связан с насосом откачки 18.
Откачивающий насос 18 подает нагретое масло из картеров 14 и 16 трубопроводом 19 в картер 15. Из картера 15 нагретое масло насосом высокого давления 21 через трубопровод 22 подается в лопастной радиатор 23 (см. фиг. 1 и 4). В трубопроводе 22 установлен замер температуры горячего масла 28. Поддон 27 картера 15 снабжен сливным отверстием с пробкой 29 (см. фиг. 2 и 3).
В маслосборном коллекторе 24 на выходе из маслорадиатора 22 размещен заправочный штуцер 31. Гидромотор 10 расположен на совместном валу 30 с насосом высокого давления 21. Маслорадиатор 22 выполнен в виде ряда параллельных каналов равномерно расположенных в носовой части лопасти 2 по ее длине (см. фиг. 4, 5 и 6). В носовой части лопасти в районе стыков концевых отсеков трубопроводы маслорадиатора изогнуты для уменьшения напряжения в них при изгибании лопасти (см. фиг. 3 место Т).
Расположение маслорадиатора в носке лопасти несущего винта позволяет выполнять, одновременно, функцию защиты лопасти от обледенения (противообледенительной системы).
Изобретение работает следующим образом.
При установке нового двигателя 1 на конце лопасти 2 маслосистема заправляется дозированным количеством масла через заправочный штуцер 31 (фиг. 1). В процессе эксплуатации масло заправляется в маслобак подпитки 4 через заливную горловину 5.
2
2
После запуска двигателей 1 холодное масло подается насосом 21 по трубопроводу подачи 22 через маслорадиатор 23 и гидромотор 10 к масляным форсункам 13 картеров 14, 15 и 16. При раскрутке несущего винта под действием центробежной силы давление масла в начальной части маслорадиатора и у гидроматора увеличивается. На рабочих оборотах несущего винта у реактивного вертолета В-7 может достичь 70 кг/см, а у тяжелого реактивного вертолета - 240 кг/см.
С целью понижения давления масла в двигателе на конце трубопровода 9 установлен гидромотор 10, на котором высокое давление масла понижается (срабатывается) до рабочих давлений, а крутящий момент с гидромотора совместным валом 30 передается насосу высокого давления 21, и таким образом уменьшаются затраты мощности на его привод.
После гидромотора 10 масло распределяется по масляным форсункам 13 для смазки опор двигателя. После смазки горячее масло сливается в поддоны 27 картеров 14, 15 и 16. Под действием центробежных сил капли масла отбрасывается к вертикальным стенкам поддонов 27. Из картеров 14 и 16 передней и задней опор, соответственно, по трубопроводу откачки 17 масло перекачивается насосом откачки 18 в картер 15 средней опоры. Излишки масла в картере 15 выбрасываются в атмосферу через трубку дренажа 26, тем самым устраняется разбалансировка несущего винта из-за разницы в расходе масла каждым двигателем. Отверстие под трубку дренажа 26 размещают на уровне максимального количества масла, в двигателе.
Из картера 15 масло откачивается насосом высокого давления 21 и по трубопроводу 22 поступает в маслорадиатор - противообледенительную систему лопасти 23. Горячее масло проходит через ряд параллельных трубок, расположенных в носке лопасти (см. фиг. 1, 4, 5 и 6), и охлаждается. Из трубок холодное масло попадает в масло сборный коллектор 24 и по трубопровод 9 возвращается к двигателю. В свою очередь, поверхность каждой лопасти 2 равномерно нагревается до температуры выше точки образования льда, что позволяет предотвратить ее обледенение.
Для поддержания рабочего количества масла в маслосистеме предусмотрена постоянная подпитка из маслобака подпитки 4. Из маслобака 4 масло через трубопровод 6 расходный жиклер 7 и обратный клапан 8 попадает в трубопровод охлажденного масла 9. Расходный жиклер 7 отрегулирован на максимально возможный расход масла в двигателе. Обратный клапан 8 предотвращает обратную перекачку масла в маслобак подпитки 4, что возможно на неподвижном двигателе и при малой частоты вращения несущего винта.