Lennuki mootoriõli toitesüsteemid

Pole saladus, et lennukimootorite ehitamise üks võtmeküsimusi on laagrisõlmede valik. Olenevalt tüübist võtavad sellised seadmed vastu radiaalkoormuse, hoiavad rootori raskust ja seisavad silmitsi voolutee ja sekundaarse voolu staatiliste rõhkude mõjust tingitud aksiaalsete jõududega. Veerelaagreid kasutatakse tavaliselt lennukimootorites.

Et tagada nende katkematu töö rasketes tingimustes ja erinevatel hõõrdumisrežiimidel kokkupuutuvate osadega, on vaja ühelt poolt varustada laagrid korraliku määrimisega ja teiselt poolt piisava soojuse eemaldamisega. Soojus tekib, kuna laagrite käitamiseks kuluv võimsus muundatakse peaaegu täielikult soojusvooks. Lisaks soojendavad õhusõidukite gaasiturbiinmootorites kuumad mootoriosad – nagu põlemiskamber ja turbiin – ka laagreid.

Õlisüsteemid ja komponendid.

Lennukimootorites kasutatakse laialdaselt suletud tsirkulatsiooniga määrimissüsteemi. Üks erand sellest suundumusest on ühetoimelistel mootoritel, kus süsteem võib olla avatud ja tsirkuleerimata. Sellistes süsteemides saab kütust kasutada määrdeainena.

Tüüpiline õlivarustussüsteem sisaldab järgmisi komponente: õlipaak, toitepump, rõhualandusventiilid, filtrid, õlitorud, puhastuspumbad, õlieemaldajad ja soojusvahetid. Õlipaagist pumbatakse õli läbi toitepumba ja õlitorude, puhastatakse eelnevalt läbi filtrite ja juhitakse spetsiaalsete kanalite või düüside abil laagrisse. Laagriga suhtlemise käigus imetakse õli sisse õhku, mis moodustab õli-õhu segu. Õlieemaldusseadmesse sattudes eraldatakse õhk õlist tsentrifugaaljõudude toimel ja läbib puhastusfiltreid. Puhastatud õli siseneb soojusvahetisse. Seal saab õli jahutada õhu või kütusega. Kütusejahutus on tavaline ülehelikiirusel töötavates mootorites, kuna õhu kõrge paigalseisu temperatuur muudab õhkjahutuse kasutamise võimatuks.

Tsirkuleerivate õlisüsteemide paigutuse skeemid on erinevad. Kõige tavalisem on üheahelaline skeem, mille soojusvaheti on läbilasketorustikus (tüüp A) või soojusvahetiga toitetorustikus (tüüp B). Üheahelalisi süsteeme kasutatakse sageli siis, kui õlipaagi maht on väike. Lisaks üheahelalistele skeemidele on olemas kaheahelalised (tüüp C) ja lühisskeemid (tüüp D). Üheahelaliste süsteemide kasutamine muutub keeruliseks pika tööajaga mootorites ning suure võimsusega turboreaktiiv- ja turbopropellermootorites. Sellistel juhtudel kasutatakse kaheahelalisi skeeme. Need võimaldavad õlil liikuda skeemi "mootor-soojusvaheti-mootor" järgi ja ainult väike osa õlist (10-20%) jõuab paaki tagasi. Lühissüsteemid sarnanevad kaheahelalistele süsteemidele ja on turbopropellermootorites laialt levinud.

Disaini väljakutsed

Mootori uue määrdesüsteemi kavandamine nõuab tavaliselt keerukate ja projektispetsiifiliste väljakutsete ületamist. Esimeseks sammuks on sobiva viskoossusega õlitüübi valik. Järgmised sammud on tõhusaks jahutuseks ja määrimiseks vajaliku õlivaru ning mootori paigutuse määramine. Õlisüsteemi katkematu töö tagamine kõigis GTE töörežiimides nõuab kõigi süsteemi komponentide arvestamist. See ülesanne nõuab terviklikku lahendust, mis arvestab õli sissevõtmist paagist sobivate piirtingimustega, kindlaksmääratud pumba karakteristikute olemasolu kõigi töörežiimide jaoks ja hüdraulilist takistust õli etteandekanalite kaudu. Oluline tegur on laagrisõlme tihendite valik ja kontrollimine, mis peaks tagama minimaalse võimaliku õlilekke mootori sekundaarsesse õhkjahutussüsteemi. Soojuse tootmise õige arvutamine on üks võtmeülesandeid. Õlivarustus sõltub sellest, kui palju soojust tuleb eemaldada. Soojuse teket halvendab ka õli sisenev õhk. Kandeseina ja õli-õhu segu vaheliste soojusülekandetegurite analüüs nõuab 3D CFD simulatsiooni kasutamist. CFD on aga traditsiooniliselt ressursimahukas ja aeganõudev.

Thermal-Fluid Network GTE määrimiseks

Kogu süsteemi töörežiimi kontrollimist, aga ka kriitiliselt oluliste siirdeprotsesside mittestatsionaarset arvutamist saab tõhusalt lahendada termohüdraulilise võrgu abil. Lähenemist rakendatakse aastal AxSTREAM NET^™ tarkvara, mida saab kasutada GTE määrdesüsteemide analüüsimiseks. Kui määrimissüsteem toimib sünergias kütusesüsteemiga, jahutab kuuma õli ja külma kütuse vaheline soojusvahetus nii õli kui ka eelsoojendab kütust enne põlemist.

Iga õli-/kütusetoru saab diskreteerida erinevatel veevõtutasemetel, et saavutada tulemuste täpne jaotus vedelikuvõrgus. Soovitud temperatuure on võimalik saavutada ainult siis, kui soojusvaheti soojusülesanne on väga täpne. Selle saavutamiseks saab üksikasjalikult modelleerida soojusvaheti vedeliku ja pinna teed ning lisada need analüüsiks kogu skeemi. Soojusülekande koefitsiente saab arvutada automaatselt vastavalt iga ülesande jaoks sobivatele korrelatsioonidele.

Laagrite ülekuumenemise vältimiseks on võimalik toime tulla isegi mööduva käitumisega, nagu mootori töörežiimide järsud muutused. Kontrollige Selles raamatus lisateabe saamiseks esitleti Turbo Expo 2022-l.

Kokkuvõttes

Määrimissüsteemi projekteerimine ja analüüs on väga olulised ülesanded, mis hõlmavad mitmeid keerulisi iteratsioone püsiseisundis ja siirdetingimustes. Süsteemi paigutus sõltub mootori tüübist, selle eesmärgist, suurusest, töörežiimidest, radiaal- ja aksiaalkoormuste mõjust süsteemile ja koormuse järjestusest, laagrite valikust, määrdeainest, soojusjuhtimisest, geomeetria paigutuse projekteerimisest ja seadmete valikust ning vedeliku dünaamika ja soojusülekande protsesside analüüs süsteemis. Kõigi nende erinevate ülesannete katmiseks võib 1D termilise vedeliku võrgu modelleerimise lähenemisviis tagada vajaliku arvutustäpsuse, vähendades samal ajal projekteerimise iteratsioonide uurimisele kuluvat aega erinevates tingimustes.

Kui soovite rohkem teada saada võimaluste kohta AxSTREAM NET, võtke meiega ühendust, kirjutades meile aadressil Sales@Softinway.com

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• Platoblockchain. Web3 metaversiooni intelligentsus. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://blog.softinway.com/aircraft-engine-oil-supply-systems/