Increasing the longevity of rotary bearings in gas turbine engines with air-fuel lubrication systems

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Turbojet engines with an air-fuel lubrication system are used in small-sized high-speed aircraft. In these engines, the cooling of rotary bearings is accomplished using air extracted from the compressor, while lubrication is provided by fuel drawn from the fuel pipeline. Under fuel lubrication, bearings operate under boundary friction conditions across a wide range of rotational frequencies and loads, which results in their limited longevity and reduced maintenance intervals for gas turbine engines (GTE). This study presents a computational analysis assessing the impact of bearing size, lubricant film temperature, rotational frequency, and axial load on the longevity of bearings lubricated and cooled by the air-fuel mixture. Methods to enhance the durability of rotary bearings in GTEs lubricated and cooled by the air-fuel mixture are delineated. The findings can be applied in the design of GTEs with air-fuel lubrication systems to extend the longevity of rotary bearings and consequently increase the maintenance intervals of the engines. The results obtained in the work are the product of the United Engine Corporation (UEC) activities.

About the authors

Vitaliy N. Klimov

Branch of PJSC “UEC-Saturn” - Omsk Engine Design Bureau

Email: klimov-vitaliy-asp@yandex.ru

Candidate of Science (Engineering), Head of the Department
of Transmissions, Oil Systems and Bearings

Russian Federation, Omsk

Sergey V. Falaleev

Samara National Research University

Author for correspondence.
Email: sergey_falaleev@mail.ru

Doctor of Science (Engineering), Professor, Head of the Department of Aircraft Engine Design and Engineering

Russian Federation, Samara

References

  1. Website AMT Netherlands [Electronic resource]. – Access mode: www.amtjets.com.
  2. Website KingTech turbines [Electronic resource]. – Access mode: www.kingtechturbine.lu.
  3. Tryanov, A. E. (2011), Design features of components and systems of aircraft engines and power plants, Samara State University Publishing House, Samara, 202 p. (In Russian).
  4. Kostogryz, V. G., Dud'ev, D. Ya., Sigaylo, V. Ya., Gel'medov, A. Sh., Klimov, N. I., Kosholap, Yu. G., Bugaev, S. I., Klimov, V. N., Lihodid, P. V., Lavrik, A. S., Novikov, M. V., Valitova, Z. R. and Romanov, A. V. (2016), Malorazmernyy gazoturbinnyy dvigatel' [Small-sized gas turbine engine], Russian Federation, Pat. 2597322, IPC F02C7/06, № 2015116235/06, dec. 28.04.2015, published 10.09.2016. (In Russian).
  5. Klimov, V. N., Dud'ev, D. Ya., Sigaylo, V. Ya., Klimov, N. I. and Mashkov, Yu. K. (2019), “Investigation of the operability of the lubrication and cooling system of rotary bearings of a gas turbine engine with an air-fuel mixture”, VESTNIK of Samara University. Aerospace and Mechanical Engineering, vol. 18, №1, pp. 55-66. (In Russian).
  6. Klimov, V. N., Dud'ev, D. Ya., Sigaylo, V. Ya. and Klimov, N. I. (2019),“Improving the efficiency of the air-fuel lubrication system of a gas turbine engine”, Aircraft engines and power plants: a collection of abstracts of the All-Russian Scientific and Technical Conference of young scientists and specialists, Central Institute of Aviation Motors, Moscow, pp. 21-22. (In Russian).
  7. Sirotin, N. N., Novikov, A. S., Paykin, A. G., Sirotin, A. N. (2011), Osnovy konstruirovaniya, proizvodstva i ekspluatatsii aviatsionnykh gazoturbinnykh dvigateley i energeticheskikh ustanovok v sisteme CALS tekhnologiy : v 3 kn. Kn.1: Konstruktsiya i prochnost' GTD i EU [Fundamentals of design, production and operation of aviation gas turbine engines and power plants in the CALS technology system: in 3 books. Book.1: Design and strength of GTE and PP.], Nauka, Moscow, 1087 p. (In Russian).
  8. Klimov, V. N. (2022), Razrabotka perspektivnoy vozdushno-toplivnoy sistemy smazki gazoturbinnogo dvigatelya [Development of a promising air-fuel lubrication system for a gas turbine engine], Ph.D. Thesis, OmSTU, Omsk, Russian Federation– 133 p. (In Russian).
  9. Kodnir, D. S. (1976), Kontaktnaya gidrodinamika smazki detaley mashin [Contact hydrodynamics of lubrication of machine parts], Mashinostroenie, Moscow, 304 p.
  10. GOST 18855-2013 [State standard 18855-2013] (2014), Podshipniki kacheniya. Dinamicheskaya gruzopod"emnost' i nominal'nyy resurs [Rolling bearings. Dynamic load capacity and rated life], introduced 01.07.2015, Standartinform, Moscow, 49 p. (In Russian).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Klimov V.N., Falaleev S.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».