СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ГЛАВНОГО РЕДУКТОРА ВЕРТОЛЕТА Российский патент 1998 года по МПК F16H57/04 

Изобретение относится к авиационной технике, а более конкретно к конструктивным особенностям, относящимся к охлаждению редукторов вертолета.

Известна система охлаждения главного редуктора вертолета МИ-24 [1], основанная на продувке воздуха вентилятором сквозь масляные радиаторы, расположенные за вентилятором.

Известна также аналогичная система охлаждения главного редуктора вертолета МИ-8 [2] , содержащая воздушно-масляный радиатор, вентиляторную установку, трубопроводы, соединяющие редуктор с радиатором, датчик температуры, суфлеры, установленные на корпусе редуктора.

Среди требований по безопасной эксплуатации вертолетов имеется требование по обеспечению работоспособности редуктора в течение 30 мин после потери масла в системе его охлаждения либо при отказе системы охлаждения масла.

Эта система охлаждения не обеспечивает выполнения этого важного требования. При КПД редуктора 96-98% и при передаваемых мощностях в несколько тысяч лошадиных сил отказ системы охлаждения масла за очень короткое время приводит к разогреву редуктора и выходу его из строя.

В основу изобретения положена задача разработать систему, обеспечивающую охлаждение редуктора и, соответственно, его работоспособность в течение 30 мин при внешней потере масла или выходе из строя воздушной системы охлаждения масла редуктора.

Задача решается тем, что система охлаждения главного редуктора вертолета, содержащая воздушно-масляный радиатор, вентиляторную установку, трубопроводы, соединяющие редуктор с воздушно-масляным радиатором, датчик температуры масла, суфлеры редуктора, согласно изобретению снабжена устройством аварийного охлаждения редуктора, выполненным в виде емкости для жидкого хладагента, например воды, узла подачи хладагента, и трубопровода, соединенного с полостью для охлажденного масла маслоотстойника редуктора.

Для смазки поверхностей трения редуктора требуется незначительное количество масла, объем его подачи определяется тепловым балансом редуктора.

В случае подачи в аварийной ситуации жидкого хладагента с высокой теплотой парообразования во внутреннюю полость редуктора, а именно в полость для охлажденного масла маслоотстойника редуктора, эта смесь из оставшегося масла и хладагента насосом подается к шестерням и подшипникам редуктора. При этом функции смазки и охлаждения разделяются между смешиваемыми жидкостями. Ввиду того что в таких аварийных ситуациях вертолет не работает на тяжелых режимах, то прочности масляной пленки на поверхностях трения достаточно, чтобы разделить эти поверхности.

Ввиду того, что в редукторах современных вертолетов применяются синтетические масла с плотностью, близкой к 1 г/см³, а рабочие температуры масла редуктора около или более 100^oC, то в качестве жидкого хладагента, подаваемого в маслоотстойник редуктора, может быть успешно применена вода, так как она имеет высокую теплоту парообразования.

Следует отметить, что из патентной литературы известен способ охлаждения редуктора с жидкой смазкой (авт. св. N 1430650, кл. F 16 H 57/04, опубл. 15.10.88). Способ основан на передаче тепла от поверхностей трения редуктора через смазку к стенкам редуктора. Для повышения эффективности охлаждения в жидкую смазку добавляют хладагент, например трихлорэтан (P₁₁₃). В картере таким образом находится маслохладоновая смесь, а над поверхностью смеси находится насыщенный пар хладагента. В процессе работы редуктора выделяется тепло, которое передается маслохладоновой смеси. Так как температура кипения хладагента ниже температуры кипения смазки, хладагент превращается в пар и испаряется из смеси, заполняет пространство над поверхностью смеси и соприкасается со стенками корпуса. Стенки корпуса имеют температуру ниже точки конденсации хладагента, последний конденсируется на них, отдавая тепло стенкам и стекает в виде капель обратно в картер.

По нашему мнению, использование такого способа возможно на низкооборотных и малонагруженных редукторах, не предъявляющих высоких требований к смазке.

Способ охлаждения редуктора в аварийной ситуации с использованием воды существенно отличается от известного, так как охлаждение происходит путем испарения хладагента через суфлеры редуктора во внешнюю среду.

Наличие в системе охлаждения редуктора устройства аварийного охлаждения сообщает всей системе соответствие критериям новизны и изобретательского уровня.

Предлагаемая система охлаждения поясняется чертежом, на котором схематически изображена система охлаждения главного редуктора вертолета.

Система охлаждения главного редуктора 1 вертолета состоит из воздушно-масляного радиатора 2, вентиляторной установки 3, трубопровода 4, соединяющего радиатор 2 с редуктором 1.

Внутренний объем маслоотстойника редуктора 1 разделен на две полости 7 и 8, соединенные между собой отверстиями, находящимися в разделительной стенке маслоотстойника.

В полость 7 собирается горячее масло, а в полость 8 подается по трубопроводу 4 охлажденное масло из радиатора 2. Из полости 7 насосом 9 масло откачивается и по трубопроводу поступает в радиатор 2. Из полости 8 масло насосом 10 подается к шестерням и подшипниковым узлам.

Редуктор имеет суфлеры 11 для выравнивания давления между внутренней полостью редуктора и атмосферой и датчик температуры 12.

Вентиляторная установка 3, воздушно-масляный радиатор 2, откачивающий насос 9 объединены в систему 13 воздушного охлаждения редуктора 1.

Кроме того, система охлаждения редуктора 1 имеет устройство 14 аварийного охлаждения, состоящее из емкости 15 для жидкого хладагента, например воды, узла подачи 16 хладагента, выполненного в виде электромагнитного клапана и трубопровода 17, соединяющего устройство подачи 16 с полостью 8 охлажденного масла маслоотстойника редуктора 1.

Управляется устройство подачи 16 хладагента по команде летчика при помощи переключателя 18.

Предлагаемая система охлаждения работает следующим образом. В обычных штатных условиях полета горячее масло стекает в полость 7, из которой насосом 9 подается в воздушно масляный радиатор 2, который обдувается воздухом из вентиляторной установки 3. Из радиатора охлажденное масло по трубопроводу 4 поступает в полость 8 для охлажденного масла маслоотстойника, из которого насосом 10 подается на смазку и охлаждение редуктора.

В случае возникновения аварийной ситуации при потере масла в системе воздушного охлаждения 13 летчик по указателю обнаружит повышение температуры масла по сигналу от датчика температуры 12. В этом случае летчик переходит на охлаждение главного редуктора при помощи устройства аварийного охлаждения 14. Для этого переключателем 18 приводят в действие узел подачи 16 хладагента. Из емкости 15 будет поступать хладагент (вода) в полость 8. Перемешиваясь с остатками масла в редукторе, насосом 10 эта смесь подается для смазки и охлаждения. При этом вода, так как температура редуктора в этой ситуации выше 100^oC, испаряется через суфлеры 11 и тем самым охлаждает редуктор.

Расчеты показывают, что для главного редуктора вертолета типа МИ- 8 для его аварийного охлаждения необходимо испарить 15 л воды, что обеспечит полет вертолета в течение 30 мин для осуществления безаварийной посадки.

Выполнение такого требования обеспечит вертолету соответствие требованиям Сертификата летной годности.

Изобретение направлено на обеспечение работоспособности редуктора при отказе воздушной системы охлаждения в маслорадиаторе или потере в ней масла в течение 30 мин, необходимых для завершения полета и безаварийной посадки вертолета. Для этого система охлаждения главного редуктора вертолета имеет устройство аварийного охлаждения, выполненное в виде емкости для жидкого хладагента (например, воды), узла подачи хладагента по трубопроводу в полость маслоотстойника. Устройство аварийного охлаждения приводится в действие по команде летчика. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Система охлаждения главного редуктора вертолета, включающая воздушно-масляный радиатор, вентиляторную установку, трубопроводы, соединяющие редуктор с воздушно-масляным радиатором, датчик температуры масла, суфлеры редуктора, отличающаяся тем, что она снабжена устройством аварийного охлаждения редуктора, выполненным в виде емкости для жидкого хладагента, узла подачи хладагента и трубопровода, соединенного с полостью для охлажденного масла маслоотстойника редуктора. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что в качестве хладагента выбрана вода.