航空發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳輸系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展思考

李宏新，李國(guó)權(quán)

（中航工業(yè)沈陽(yáng)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研究所航空發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳輸航空科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，沈陽(yáng) 110015）

0 引言

航空發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子需以軸承來(lái)支撐，而功率提取仍以機(jī)械傳動(dòng)為基礎(chǔ)。航空發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳輸系統(tǒng)又稱(chēng)為航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械系統(tǒng)（以下稱(chēng)機(jī)械系統(tǒng)），包含傳動(dòng)系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、主軸軸承、主軸密封系統(tǒng)4大部分。隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展，機(jī)械系統(tǒng)的重要性被逐漸體現(xiàn)，成為繼壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪、加力燃燒室、控制系統(tǒng)之后的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)發(fā)展的六大部件(系統(tǒng))之一。由于新一代先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)機(jī)械系統(tǒng)提出更高更新的要求，決定了其必須具有體積小、質(zhì)量輕、安全性高、可靠性高等性能特點(diǎn)，而且其在發(fā)動(dòng)機(jī)上實(shí)現(xiàn)的功能多、組成構(gòu)件多，又決定了其在發(fā)動(dòng)機(jī)上的可靠性相對(duì)偏低。近年來(lái)，中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)已經(jīng)從測(cè)仿研制走向自行研制的道路，但與國(guó)外先進(jìn)國(guó)家相比，還存在著較大差距。

本文根據(jù)相關(guān)資料，對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并指出中國(guó)在該系統(tǒng)的研究中所存在的主要技術(shù)問(wèn)題，提出未來(lái)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展方向。

1 航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀

1.1 國(guó)外發(fā)展趨勢(shì)與特點(diǎn)概述

美、俄、英、法等國(guó)極其重視航空推進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，投入巨資進(jìn)行了一系列航空推進(jìn)技術(shù)基礎(chǔ)研究，先后為F-22、F-35、T50、EF2000等新一代戰(zhàn)斗機(jī)匹配了先進(jìn)動(dòng)力裝置，取得了顯著成效，研制出了具有代表性的推重比10一級(jí)的F119、F135、АЛ-41Ф、EJ200渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)和功質(zhì)比為10.4的T800渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)。為了滿(mǎn)足高性能發(fā)動(dòng)機(jī)的需求，在2001年，歐洲開(kāi)始了為期3年的“先進(jìn)傳動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)概念”（ATOS）研究項(xiàng)目[1]，以提升發(fā)動(dòng)機(jī)的性能、提高可靠性、降低污染、減輕質(zhì)量、降低成本和縮短研制周期。美國(guó)F100發(fā)動(dòng)機(jī)在已經(jīng)定型并裝備部隊(duì)后，與空軍簽定了部件改進(jìn)計(jì)劃（CIP），以解決在飛行過(guò)程中或生產(chǎn)期間所暴露的各種問(wèn)題，提高其可靠性、維護(hù)性和耐久性；1983年9月美國(guó)F119發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始技術(shù)驗(yàn)證機(jī)研制，至2005年12月裝備作戰(zhàn)部隊(duì)具備初步作戰(zhàn)能力（IOC），共經(jīng)歷了22年，在F119發(fā)動(dòng)機(jī)EMD階段，共組建了近100個(gè)一體化產(chǎn)品小組，其中包括5個(gè)機(jī)械系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)的一體化產(chǎn)品小組。

國(guó)外航空傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)公司在傳動(dòng)系統(tǒng)研制過(guò)程中有著完整的設(shè)計(jì)軟件及配套的各種強(qiáng)度及性能測(cè)試試驗(yàn)技術(shù)。在設(shè)計(jì)中，將各個(gè)部件的受力和變形等對(duì)其自身和相關(guān)聯(lián)部件產(chǎn)生的影響綜合考慮到強(qiáng)度計(jì)算中，比較詳細(xì)地分析傳動(dòng)部件的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)，計(jì)算方法能夠比較準(zhǔn)確地模擬真實(shí)工作情況，并通過(guò)完善的試驗(yàn)方法取得準(zhǔn)確的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，以獲得精確的應(yīng)力水平。設(shè)計(jì)的螺旋錐齒輪線速度達(dá)到了189m/s。為最大限度地提高功（推）質(zhì)比，發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)與附件采用一體化設(shè)計(jì)技術(shù)。重視高速齒輪的動(dòng)力學(xué)研究和動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，并在相應(yīng)的規(guī)范中做了明確規(guī)定。在大涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)上，開(kāi)展了齒輪傳動(dòng)風(fēng)扇的大功率傳動(dòng)技術(shù)研究和驗(yàn)證，已開(kāi)始型號(hào)研制；隨著軍用多用途殲擊機(jī)的發(fā)展，開(kāi)展了升力風(fēng)扇傳動(dòng)技術(shù)的研究，已經(jīng)應(yīng)用在F135發(fā)動(dòng)機(jī)上，使得美國(guó)聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機(jī)（JSF）F-35飛機(jī)技術(shù)得到進(jìn)一步提升。

目前，齒輪傳動(dòng)仍是發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的主要形式,但根據(jù)有關(guān)資料，國(guó)外在新型傳動(dòng)方面也進(jìn)行了大量研究，包括自由行星傳動(dòng)、面齒輪傳動(dòng)、電磁傳動(dòng)、滾柱傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)、噴氣傳動(dòng)和分流渦輪傳動(dòng)等，這些研究為發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展提供了新的思路。

從國(guó)外的公開(kāi)資料中可以看到，對(duì)潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)的研究、潤(rùn)滑系統(tǒng)部件的研究及高溫潤(rùn)滑油的應(yīng)用研究一直是航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)研究的重點(diǎn)之一。在潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)方面，其主要是在潤(rùn)滑系統(tǒng)循環(huán)量的精確設(shè)計(jì)、熱分析、軸承腔油氣二相流流動(dòng)與換熱、滑油通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析和仿真技術(shù)等領(lǐng)域開(kāi)展了大量基礎(chǔ)研究。在部件方面，各個(gè)部件從高速、高效、緊湊、輕質(zhì)量、小外廓等方面進(jìn)行先進(jìn)技術(shù)研究，將滑油箱、滑油濾、滑油供回油泵、離心通風(fēng)器、通風(fēng)活門(mén)等部件與附件機(jī)匣集成設(shè)計(jì)，并取得了成果。在高溫型（Ⅲ型）潤(rùn)滑油的研制和應(yīng)用方面，美國(guó)已成功地進(jìn)行了高溫滑油的研制，并應(yīng)用在SR71（黑鳥(niǎo)）高空偵察機(jī)J58發(fā)動(dòng)機(jī)上，使用溫度最高達(dá)到300℃。俄羅斯也開(kāi)展了高溫型潤(rùn)滑油的研制，其研制的ВТ301型高溫潤(rùn)滑油應(yīng)用到巡航導(dǎo)彈的潤(rùn)滑系統(tǒng)中，其最高使用溫度達(dá)到260℃，比現(xiàn)有Ⅱ型滑油提高了50℃。

先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)國(guó)家十分重視提高密封的性能，如應(yīng)用在壓氣機(jī)和渦輪葉尖的級(jí)間等流路的刷式密封設(shè)計(jì)，已給發(fā)動(dòng)機(jī)帶來(lái)的意想不到的收益。美國(guó)對(duì)用于二次流路、壓氣機(jī)及渦輪級(jí)間的全壽命期內(nèi)性能更穩(wěn)定的氣膜密封正在積極研究。

發(fā)達(dá)國(guó)家一直把主軸軸承看作與發(fā)動(dòng)機(jī)3大部件同等重要。在進(jìn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)主軸軸承試驗(yàn)時(shí)數(shù)已達(dá)到30余萬(wàn)小時(shí)，試驗(yàn)DN值達(dá)4百萬(wàn)，并開(kāi)發(fā)了SHABERTH和CYBEAN2個(gè)大型經(jīng)典軸承計(jì)算分析程序。從發(fā)展趨勢(shì)上看，國(guó)外新型發(fā)動(dòng)機(jī)主軸軸承結(jié)構(gòu)與發(fā)動(dòng)機(jī)總體結(jié)合越來(lái)越緊密，主軸承內(nèi)環(huán)趨向于與發(fā)動(dòng)機(jī)主軸一體化，主軸承外環(huán)與安裝邊一體化，這有助于減少零件數(shù)量、減輕發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量、提高發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性。此外，新型材料的高硬度的陶瓷滾動(dòng)體混合軸承已經(jīng)在發(fā)動(dòng)機(jī)上得到應(yīng)用，磁浮軸承也正在開(kāi)展工程應(yīng)用技術(shù)研究。

1.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

中國(guó)于20世紀(jì)60～80年代開(kāi)展了WP6、WP7、WP7甲/乙、WS6、WP13以及昆侖等航空發(fā)動(dòng)機(jī)的仿制和研制工作，經(jīng)歷了由測(cè)繪仿制、改進(jìn)改型到自行研制的發(fā)展階段，初步建立了科研生產(chǎn)和維護(hù)保障體系。步入80年代后期，結(jié)合第3代太行發(fā)動(dòng)機(jī)的研制，對(duì)推質(zhì)比8一級(jí)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行了廣泛研究，至21世紀(jì)初期實(shí)現(xiàn)了航空發(fā)動(dòng)機(jī)由第2代向第3代的歷史性跨越，并開(kāi)始第4代航空發(fā)動(dòng)機(jī)工程研制。機(jī)械系統(tǒng)的研究已逐步從測(cè)繪研制走向了自行設(shè)計(jì)的道路。林基恕于2005年編著的《航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》[2]一書(shū)較為詳細(xì)地闡述了機(jī)械系統(tǒng)4大專(zhuān)業(yè)的原理、系統(tǒng)計(jì)算、部件原理、部件設(shè)計(jì)、典型部件、狀態(tài)監(jiān)測(cè)等。該論著在中國(guó)是首次對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)的論述，標(biāo)志著中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本走出了仿制道路。另外，對(duì)滑油系統(tǒng)的防虹吸、滑油泵、防氣塞的高空性散熱器和通風(fēng)器[3-5]等進(jìn)行了深入研究；在熱分析和密封等方面一些學(xué)者也從不同方面進(jìn)行了研究[6-10]，發(fā)展了基于有限元和網(wǎng)絡(luò)法的滑油系統(tǒng)熱分析方法；對(duì)附件機(jī)匣、軸承腔等進(jìn)行了部件的熱分析方法研究；對(duì)密封的機(jī)理、特點(diǎn)及研究中的問(wèn)題進(jìn)行了分析。這些研究有力地提高了中國(guó)的設(shè)計(jì)水平，在不明顯增加傳動(dòng)系統(tǒng)質(zhì)量的條件下，傳動(dòng)總功率不斷增加，主軸承的滑油主體油溫不斷提高；刷式密封技術(shù)得到工程應(yīng)用，指尖密封取得突破性進(jìn)展。

1.3 突破關(guān)鍵技術(shù)

隨著高推比發(fā)動(dòng)機(jī)及長(zhǎng)壽命大涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展，中國(guó)對(duì)機(jī)械系統(tǒng)開(kāi)展了大量的研究工作，采取多種措施滿(mǎn)足高推質(zhì)比、長(zhǎng)壽命、高可靠性的目標(biāo)，突破了一些關(guān)鍵技術(shù)，基本建成了機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)體系，使中國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的研制上了1個(gè)新臺(tái)階，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）針對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了整體動(dòng)態(tài)特性及齒輪修形和潤(rùn)滑等方面的技術(shù)研究，開(kāi)展了附件機(jī)匣與滑油系統(tǒng)一體化技術(shù)研究，開(kāi)發(fā)了傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件，在設(shè)計(jì)階段開(kāi)展機(jī)匣及齒輪的動(dòng)態(tài)特性分析等。

（2）針對(duì)潤(rùn)滑系統(tǒng)開(kāi)展了將滑油箱等滑油附件與附件機(jī)匣一體化設(shè)計(jì)，開(kāi)展了滑油系統(tǒng)的熱分析技術(shù)研究，建立了熱分析方法，針對(duì)離心通風(fēng)器研制并使用了多種葉輪式離心通風(fēng)器，完成了蜂窩式離心通風(fēng)器的性能試驗(yàn)研究。開(kāi)展了采用小型化高可靠性傳感器監(jiān)控和預(yù)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)狀態(tài)的健康管理技術(shù)研究。

（3）刷式密封技術(shù)在設(shè)計(jì)、制造工藝、對(duì)偶摩擦涂層的篩選等方面實(shí)現(xiàn)了從無(wú)到有，并對(duì)普通型和低滯后型刷式密封進(jìn)行了一些性能與耐久性試驗(yàn)，并實(shí)現(xiàn)了工程應(yīng)用。

（4）在主軸軸承技術(shù)方面，開(kāi)發(fā)了軸承分析設(shè)計(jì)軟件，研制了多型新材料，優(yōu)化了軸承制造工藝，完善了檢測(cè)手段。

但與國(guó)外相比，在可靠性、安全性以及設(shè)計(jì)理念等方面還存在著一定的差距。

2 存在主要問(wèn)題

機(jī)械系統(tǒng)構(gòu)件多和使用環(huán)境惡劣等特點(diǎn)，決定了其在發(fā)動(dòng)機(jī)上較低的可靠性，據(jù)資料顯示，目前國(guó)內(nèi)外在役發(fā)動(dòng)機(jī)中，2/3的故障是產(chǎn)生于機(jī)械系統(tǒng)及燃油系統(tǒng)，對(duì)此，需要解決如下主要問(wèn)題：

（1）設(shè)計(jì)體系尚需要在工程應(yīng)用中不斷健全，在廣度和深度方面補(bǔ)充完善，強(qiáng)化對(duì)設(shè)計(jì)的規(guī)范作用。

（2）設(shè)計(jì)理念需要持續(xù)改變。要改變附件傳動(dòng)設(shè)計(jì)必須適應(yīng)附件的理念，要樹(shù)立附件機(jī)匣是相對(duì)總體的思想，使附件設(shè)計(jì)適應(yīng)附件機(jī)匣的轉(zhuǎn)速及外廓，采用一軸多附件優(yōu)化設(shè)計(jì)，大大減少傳動(dòng)軸數(shù)量，提高可靠性和維護(hù)性。

（3）不斷改善相關(guān)專(zhuān)業(yè)發(fā)展的制約，一部分附件設(shè)計(jì)落后，部分封嚴(yán)引氣參數(shù)、軸向力、散熱器燃油入口等邊界條件不能準(zhǔn)確給出，部分針對(duì)傳動(dòng)和軸承等系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用還有待提高。

（4）滑油系統(tǒng)附件與附件機(jī)匣一體化設(shè)計(jì)問(wèn)題，如一體化的滑油附件設(shè)計(jì)與管理、內(nèi)部流路的優(yōu)化、一體化對(duì)傳動(dòng)機(jī)匣溫度場(chǎng)與變形的影響等。

（5）一些基礎(chǔ)理論還很薄弱，如附件機(jī)匣整體振動(dòng)、噪聲及變形分析、圓錐齒輪接觸分析、修形理論、兩相流動(dòng)參數(shù)、軸承定壽等技術(shù)還不夠成熟。

（6）試驗(yàn)條件相對(duì)落后，試驗(yàn)理念有待更新。突出體現(xiàn)在模擬真實(shí)環(huán)境的能力不夠、仿真度不高，在試驗(yàn)器上暴露的問(wèn)題不充分等。

（7）加工制造方面還存在問(wèn)題。限于中國(guó)整體精密制造工業(yè)技術(shù)水平的制約，工藝精細(xì)化與規(guī)范化程度不足，有些設(shè)計(jì)要求難以達(dá)到，加工制造過(guò)程還存在著相對(duì)粗放、檢測(cè)能力不足等問(wèn)題，這也將導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性的降低。

（8）新材料難以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，如高強(qiáng)度齒輪材料缺少齒輪專(zhuān)用材料數(shù)據(jù)，新的軸承材料缺少壽命系數(shù)、材料與鍛件熱處理工藝穩(wěn)定性和工程化問(wèn)題等。

3 技術(shù)發(fā)展方向

航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的研究可分為5個(gè)方面：傳動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)；滑油系統(tǒng)技術(shù)；主軸承技術(shù)；密封技術(shù)；磁浮軸承與多電發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的設(shè)計(jì)、制造、材料和工藝等。在機(jī)械系統(tǒng)的發(fā)展方面，國(guó)內(nèi)學(xué)者也進(jìn)行了一些探討，在一定程度上探明了發(fā)展方向。林基恕等在2001年對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行了展望[11]，指明了在推比8～10一級(jí)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)發(fā)展方向。但要研制更高推比的發(fā)動(dòng)機(jī)，以及長(zhǎng)壽命、高可靠性大涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)還需要進(jìn)行更加深入地研究。李國(guó)權(quán)在2009年對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的滑油系統(tǒng)的技術(shù)與應(yīng)用進(jìn)行了綜述[12]，并對(duì)滑油系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展進(jìn)行了闡述。趙振業(yè)院士還針對(duì)中國(guó)的實(shí)際提出了抗疲勞制造技術(shù)研究，這對(duì)提高機(jī)械系統(tǒng)的可靠性具有非常重要的意義。整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)應(yīng)向幾個(gè)方面發(fā)展。

3.1 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)滿(mǎn)足高推質(zhì)比、高可靠性和長(zhǎng)壽命的設(shè)計(jì)要求

（1）針對(duì)在役發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行深化驗(yàn)證，開(kāi)展系統(tǒng)研究。重點(diǎn)針對(duì)附件機(jī)匣在工作及安裝狀態(tài)的受力變形及工作狀態(tài)進(jìn)行仿真分析，解決在役發(fā)動(dòng)機(jī)附件機(jī)匣的軸承襯套、套齒等的磨損以及高速質(zhì)載齒輪的壽命問(wèn)題；實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)在接近發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工作狀態(tài)下動(dòng)態(tài)分析，解決發(fā)動(dòng)機(jī)附件機(jī)匣傳動(dòng)系的振動(dòng)問(wèn)題；進(jìn)行齒輪振動(dòng)、齒輪修形與疲勞強(qiáng)度等技術(shù)研究，解決附件機(jī)匣的可靠性和耐久性問(wèn)題。

（2）通過(guò)理論研究、仿真、試驗(yàn)驗(yàn)證等技術(shù)途徑，實(shí)現(xiàn)附件機(jī)匣與滑油系統(tǒng)附件一體化設(shè)計(jì)技術(shù)的突破，通過(guò)轉(zhuǎn)變?cè)O(shè)計(jì)理念，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模減質(zhì)，以滿(mǎn)足高推質(zhì)比的需要，集中維護(hù)點(diǎn)，以提高維護(hù)性、減少外部管路等零件數(shù)量。

（3）開(kāi)展先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的載荷譜技術(shù)研究，進(jìn)行下一代高性能齒輪鋼的齒輪材料性能研究，進(jìn)行高速質(zhì)載齒輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)研究，以期在新材料及先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)上取得突破。

（4）開(kāi)展附件機(jī)匣整體變形分析和振動(dòng)噪聲及修形等技術(shù)研究，對(duì)齒輪軸支點(diǎn)布局形式、軸承安裝形式、機(jī)匣內(nèi)摩擦副的潤(rùn)滑等進(jìn)行深入分析。

（5）進(jìn)一步開(kāi)展傳動(dòng)系統(tǒng)軸系同心度控制與高精度齒輪制造技術(shù)和裝配技術(shù)研究，提升工藝能力。

3.2 降低滑油系統(tǒng)部件質(zhì)量和滑油消耗量，提高系統(tǒng)可靠性

（1）針對(duì)在役發(fā)動(dòng)機(jī)的滑油系統(tǒng)使用中存在的各種問(wèn)題，以提高發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性為中心進(jìn)行滑油系統(tǒng)深化驗(yàn)證工作。主要解決滑油腔回油溫度高、軸承與附件壽命增長(zhǎng)、滑油消耗量、滑油光譜金屬含量標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化等問(wèn)題。開(kāi)展軸承供油量和發(fā)熱量的關(guān)系計(jì)算分析、攪拌熱對(duì)回油溫度的影響分析、燃油系統(tǒng)/滑油系統(tǒng)/散熱系統(tǒng)的交互影響分析、對(duì)轉(zhuǎn)中介軸承最佳供油量的試驗(yàn)以及故障診斷技術(shù)等研究工作。開(kāi)展?jié)櫥到y(tǒng)軸承腔及通風(fēng)系統(tǒng)計(jì)算方法、數(shù)值模擬及仿真分析、參數(shù)測(cè)試、新結(jié)構(gòu)離心通風(fēng)器等研究和驗(yàn)證，掌握滑油系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)的分析及測(cè)量方法。

（2）應(yīng)用高速及與附件機(jī)匣一體化的附件、高效滑油散熱技術(shù)等滿(mǎn)足高推質(zhì)比的需要，探索Ⅲ型高溫潤(rùn)滑油的應(yīng)用技術(shù)研究；進(jìn)行二相流條件下的滑油系統(tǒng)的精確熱分析和系統(tǒng)全流路仿真，合理協(xié)調(diào)散熱器在燃油路中的位置，將滑油熱管理系統(tǒng)與燃油系統(tǒng)、飛機(jī)的熱管理系統(tǒng)進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)、充分協(xié)調(diào)燃油、飛機(jī)與滑油熱管理系統(tǒng)的關(guān)系，使熱管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高效、合理。

（3）進(jìn)行高效（蜂窩及金屬海綿型）油氣分離器技術(shù)以及低滑油消耗量的總體技術(shù)研究，并進(jìn)行滑油系統(tǒng)附件全壽命期試驗(yàn)研究，進(jìn)行新型滑油屑沫檢測(cè)技術(shù)研究，以適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)PHM系統(tǒng)的需要，提升發(fā)動(dòng)機(jī)視情維護(hù)能力。

3.3 延長(zhǎng)主軸密封的壽命，加強(qiáng)新型流道密封的研究

一方面，對(duì)傳統(tǒng)主軸承密封強(qiáng)化長(zhǎng)壽命和可靠性增長(zhǎng)研究，如長(zhǎng)壽命石墨密封、高低壓反轉(zhuǎn)軸間接觸式密封、反轉(zhuǎn)軸間氣膜密封技術(shù)等；另一方面，研究新型無(wú)滯后刷式密封以及指尖密封技術(shù)，提高流路密封的封嚴(yán)性能及工作的可靠性。

3.4 加強(qiáng)長(zhǎng)壽命、高負(fù)荷主軸軸承技術(shù)研究

進(jìn)行長(zhǎng)壽命主軸承設(shè)計(jì)技術(shù)、熱分析技術(shù)、軸承損傷容限分析以及檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)完善、疲勞壽命等效加速試驗(yàn)技術(shù)、磨損壽命試驗(yàn)技術(shù)、陶瓷混合軸承設(shè)計(jì)應(yīng)用的研究等。

除此之外，還要加強(qiáng)軸承材料、冶金與制造工藝等方面的研究，主要包括高強(qiáng)軸承材料及工藝、軸承表面完整性技術(shù)、抗疲勞制造技術(shù)、殘余應(yīng)力控制技術(shù)、2次淬硬技術(shù)、軸承無(wú)損檢測(cè)技術(shù)等。

3.5 開(kāi)展新技術(shù)研究

當(dāng)前，世界多電或全電發(fā)動(dòng)機(jī)研制取得了較大進(jìn)展，其中磁浮軸承與電動(dòng)滑油系統(tǒng)附件的技術(shù)研究取得突破。磁浮軸承技術(shù)代表著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子支承的1種革新方法，其成功應(yīng)用將使未來(lái)發(fā)動(dòng)機(jī)具有新的特征：發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量減輕，取消滑油系統(tǒng)和傳動(dòng)系統(tǒng)，減少功率消耗，簡(jiǎn)化軸承腔密封結(jié)構(gòu)，減小葉尖和密封間隙、減少飛機(jī)機(jī)動(dòng)飛行時(shí)轉(zhuǎn)子與機(jī)匣的偏移，減少封嚴(yán)用氣，具有優(yōu)良的振動(dòng)響應(yīng)特性，軸承可以達(dá)到無(wú)限壽命。

對(duì)此，應(yīng)重點(diǎn)進(jìn)行基礎(chǔ)和應(yīng)用研究，突破一批關(guān)鍵技術(shù)，包括高精度、高穩(wěn)定性專(zhuān)用傳感器技術(shù)、高穩(wěn)定性專(zhuān)用功率放大器技術(shù)、高溫磁浮軸承設(shè)計(jì)與制造、高性能輔助軸承設(shè)計(jì)與制造、小型化磁浮軸承電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制造、內(nèi)置式起動(dòng)/發(fā)電機(jī)與磁浮軸承集成一體化技術(shù)研究。

此外，機(jī)械系統(tǒng)還應(yīng)加強(qiáng)升力風(fēng)扇傳動(dòng)技術(shù)和齒輪傳動(dòng)風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)技術(shù)研究，解決垂直起降飛機(jī)和超大涵道比民用飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)瓶頸。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械系統(tǒng)應(yīng)著重圍繞以下方面重點(diǎn)發(fā)展：

（1）針對(duì)使用中存在的問(wèn)題，對(duì)現(xiàn)役發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行深化驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)自主保障。

（2）更新觀念，利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、材料技術(shù)以及已建成的設(shè)計(jì)體系，精確設(shè)計(jì)，從而減輕零部件質(zhì)量，簡(jiǎn)化外部管路，集中布置維護(hù)點(diǎn)，以適應(yīng)更高推質(zhì)比發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的質(zhì)量、可靠性和維護(hù)性的技術(shù)性能要求。

（3）進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)整體變形、振動(dòng)及噪聲分析、全壽命滑油系統(tǒng)附件、高性能密封及長(zhǎng)壽命軸承等機(jī)械系統(tǒng)研究，以滿(mǎn)足中、大涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)壽命、高可靠性的要求。

（4）完善滑油系統(tǒng)的檢測(cè)體系，使之適用于發(fā)動(dòng)機(jī)PHM系統(tǒng)，為發(fā)動(dòng)機(jī)從定期維護(hù)轉(zhuǎn)向視情維護(hù)奠定基礎(chǔ)。進(jìn)行高效離心通風(fēng)器及低滑油消耗量的滑油系統(tǒng)研究，滿(mǎn)足長(zhǎng)航時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)滑油系統(tǒng)的要求。

（5）跟蹤國(guó)際先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，加快磁浮軸承及多電發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)研究。

（6）開(kāi)展升力風(fēng)扇及齒輪傳動(dòng)風(fēng)扇（GTF）發(fā)動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)技術(shù)研究，為垂直起降飛機(jī)和超大涵道比民用飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

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