Oljeforsyningssystemer for flymotorer

Det er ingen hemmelighet at et av hovedproblemene i bygging av flymotorer er valget av lagerenheter. Avhengig av typen mottar slike enheter den radielle belastningen, holder vekten av rotoren og møter aksiale krefter på grunn av virkningen av strømningsbanen og sekundærstrømmens statiske trykk. Rullelager er ofte brukt i flymotorer.

For å sikre uavbrutt drift under vanskelige forhold og forskjellige friksjonsmodi med kontaktdeler, er det nødvendig å gi lagrene med riktig smøring på den ene siden og tilstrekkelig varmefjerning på den andre. Varme genereres fordi kraften som forbrukes til å drive lagre nesten i sin helhet omdannes til en varmestrøm. Videre, i gassturbinmotorer til fly, varmer varme motordeler - som forbrenningskammeret og turbinen - også opp lagrene.

Oljesystemer og komponenter.

I flymotorer er et lukket sirkulasjonssmøresystem mye brukt. Ett unntak fra denne trenden kan finnes i enkeltvirkende motorer, hvor systemet kan være åpent og ikke-sirkulerende. I slike systemer kan drivstoff brukes som smøremiddel.

Et typisk oljeforsyningssystem inkluderer følgende komponenter: oljetank, forsyningspumpe, trykkreduksjonsventiler, filtre, oljeledninger, rensepumper, oljeavtakere og varmevekslere. Fra oljetanken pumpes oljen gjennom tilførselspumpen og oljerørene, forhåndsrenses gjennom filtre og føres til lageret ved hjelp av spesielle kanaler eller dyser. I prosessen med interaksjon med lageret suges luft inn i oljen, som danner en olje-luftblanding. En gang i oljeutløseren skilles luften fra oljen ved hjelp av sentrifugalkrefter og passerer gjennom rensefiltrene for rensing. Den rensede oljen kommer inn i varmeveksleren. Der kan oljen kjøles med luft eller drivstoff. Drivstoffkjøling er vanlig i motorer som opererer i supersoniske moduser, siden den høye luftstagnasjonstemperaturen gjør bruken av luftkjøling uholdbar.

Det finnes ulike ordninger for utformingen av sirkulerende oljesystemer. Det vanligste er et enkeltkretsskjema med varmeveksler i renseledningen (type A), eller med varmeveksler i tilførselsledningen (type B). Enkeltkretssystemer brukes ofte når oljetankkapasiteten er lav. I tillegg til enkeltkretsordninger er det to-krets (type C) og kortslutning (type D). Bruken av enkeltkretssystemer blir vanskelig i motorer med lang driftstid, og i turbojet- og turbopropmotorer med høy effekt. I slike tilfeller brukes to-krets ordninger. Disse lar oljen bevege seg i henhold til "motor-varmeveksler-motor"-ordningen, og bare en liten del av oljen (10–20%) går tilbake til tanken. Kortslutningssystemer ligner på to-kretssystemer, og har blitt utbredt i turbopropmotorer.

Designutfordringer

Å designe et nytt smøresystem for en motor krever vanligvis å overvinne komplekse og prosjektspesifikke utfordringer. Valg av oljetype med passende viskositet er det første trinnet. De neste trinnene er å bestemme nødvendig oljetilførsel for effektiv kjøling og smøring, og motoroppsett. Å sikre uavbrutt drift av oljesystemet i alle driftsmoduser for GTE krever vurdering av alle systemkomponenter. Denne oppgaven krever en omfattende løsning som tar hensyn til inntaket av olje fra tanken med passende grenseforhold, tilgjengeligheten av etablerte pumpeegenskaper for alle driftsmoduser, og hydraulisk motstand gjennom oljetilførselskanalene. En viktig faktor er valg og verifisering av lagermonteringstetninger, som skal sikre minst mulig oljelekkasje inn i motorens sekundære luftkjølesystem. Riktig beregning av varmeutvikling er en av hovedoppgavene. Oljetilførselen vil avhenge av hvor mye varme som må fjernes. Varmeutviklingen blir også svekket av at luft kommer inn i oljen. Analysen av varmeoverføringskoeffisienter mellom lagerveggen og olje-luftblandingen krever bruk av 3D CFD-simulering for å fullføre. Imidlertid er CFD tradisjonelt ressurskrevende og tidkrevende.

Termisk-væskenettverk for GTE-smøring

Arbeidsregimets verifisering av hele systemet, samt den ikke-stasjonære beregningen av kritisk viktige forbigående prosesser, kan effektivt adresseres ved hjelp av et termisk-hydraulisk nettverk. Tilnærmingen er implementert i AxSTREAM NETT^™ programvare, som kan brukes til å analysere GTE-smøresystemer. Når smøresystemet virker i synergi med drivstoffsystemet, vil varmeveksling mellom varm olje og kaldt drivstoff både kjøle ned oljen og forvarme drivstoffet før forbrenning.

Hvert olje/drivstoffrør kan diskretiseres ved forskjellige utvinningsnivåer, for å oppnå en nøyaktig fordeling av resultater gjennom væskenettverket. Ønskede temperaturer kan ikke nås med mindre den termiske oppgaven i varmeveksleren er svært presis. For å oppnå dette kan varmevekslervæske og overflatebaner modelleres i detalj og legges til hele skjemaet for analyse. Varmeoverføringskoeffisientene kan beregnes automatisk i henhold til passende korrelasjoner for hver oppgave.

Selv forbigående oppførsel, som brå endringer i motordriftsmoduser, kan håndteres for å forhindre at lagre overopphetes. Sjekk ut dette papiret presentert på Turbo Expo 2022 for mer informasjon.

Oppsummert

Design og analyse av smøresystem er svært viktige oppgaver som involverer en rekke komplekse iterasjoner under steady-state og forbigående forhold. Arrangementet av systemet avhenger av motortype, dens formål, størrelse, arbeidsregimer, påvirkningen av radielle og aksiale belastninger på systemet og lastrekkefølgen, lagervalg, smøremiddel, termisk styring, design av geometriarrangementer og utstyrsvalg, og analyse av fluiddynamikk og varmeoverføringsprosesser i systemet. For å dekke alle disse forskjellige oppgavene, kan en 1D termisk-væske-nettverksmodelleringstilnærming gi den nødvendige beregningsnøyaktigheten samtidig som den reduserer tiden brukt på å utforske design-iterasjoner under forskjellige forhold.

Hvis du ønsker å lære mer om mulighetene til AxSTREAM NETT, ta kontakt ved å sende oss en e-post på Sales@Softinway.com

• SEO-drevet innhold og PR-distribusjon. Bli forsterket i dag.
• Platoblokkkjede. Web3 Metaverse Intelligence. Kunnskap forsterket. Tilgang her.
• kilde: https://blog.softinway.com/aircraft-engine-oil-supply-systems/