國(guó)內(nèi)外航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)分析

中國(guó)航發(fā)哈爾濱東安發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司 黑龍江 哈爾濱 150066

引言

在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展中，其復(fù)雜性強(qiáng)、精密度高，又有著很多的零部件，而且關(guān)聯(lián)密切，所以設(shè)計(jì)者在制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，要具備專業(yè)知識(shí)，還要使用較多零部件，進(jìn)而達(dá)到其技術(shù)性要求。所以對(duì)技術(shù)者要求較高，必須掌握專業(yè)技能，才能推動(dòng)航空領(lǐng)域的進(jìn)步。我國(guó)科技人員要加強(qiáng)重視，進(jìn)行技術(shù)研究，全面掌握航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)，如傳動(dòng)系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、密封系統(tǒng)、主軸軸承等，吸取國(guó)外技術(shù)研究的優(yōu)秀經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國(guó)實(shí)際情況，進(jìn)行研發(fā)，提高研發(fā)單位、研發(fā)人員能力，彌補(bǔ)在荷載、裝配、試驗(yàn)、方法中的不足，解決基礎(chǔ)能力缺乏的問(wèn)題，全面提高我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)能力，進(jìn)行有效改進(jìn)，促進(jìn)航空領(lǐng)域的快速發(fā)展。

一、傳動(dòng)系統(tǒng)

在航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)中，重難點(diǎn)內(nèi)容就是傳動(dòng)裝置，也是關(guān)鍵部分，受到航空領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。目前，針對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)外的發(fā)展趨勢(shì)、要求，首先要保證它可以正常運(yùn)作，并在此基礎(chǔ)上，在最小領(lǐng)域內(nèi)，控制其重量和體積，從而使其整體使用周期提高，穩(wěn)定性增強(qiáng)，而且能使成本降低，經(jīng)濟(jì)得到有效提高。

目前，針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)，機(jī)械系統(tǒng)的傳動(dòng)系統(tǒng)，國(guó)外研究較為先進(jìn)，計(jì)算分析系統(tǒng)已經(jīng)得到完善設(shè)置，能夠有效檢測(cè)設(shè)備的性能、強(qiáng)度，計(jì)算具體部件，考慮其受力變形狀況，并納入范圍，進(jìn)而從靜態(tài)、動(dòng)態(tài)兩方面，有效分析傳動(dòng)系統(tǒng)工作情況，確保結(jié)果的真實(shí)、準(zhǔn)確，清楚模擬、得到機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)行狀況[1]。隨著時(shí)代發(fā)展，齒輪技術(shù)得到迅速進(jìn)步和拓展，對(duì)研究傳動(dòng)系統(tǒng)起到很大程度的促進(jìn)作用，包含聲震粗糙度、震動(dòng)、噪音等等，可以清晰、客觀評(píng)價(jià)由于形態(tài)誤差，對(duì)齒輪造成影響，從而造成的噪音問(wèn)題，而且能夠分析不同齒輪，其構(gòu)件使用的特征，考慮壽命、疲勞實(shí)驗(yàn)，以此為基礎(chǔ)，獲得齒輪SN曲線，對(duì)齒輪的壽命做出具體、準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，增加疲勞強(qiáng)度，使應(yīng)用效果得到有效提高。對(duì)于噴油潤(rùn)滑，針對(duì)齒輪磨損情況，進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)不同噴油的情況下，齒輪在工作時(shí)，產(chǎn)生的溫度變化進(jìn)行分析，還要對(duì)磨損情況進(jìn)行分析，從而制定最佳方案，進(jìn)行噴油工作，進(jìn)而使齒輪壽命得到很大提高。在試驗(yàn)研究中，可得出較多數(shù)據(jù)，從而在以后設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)工作時(shí)，給予一定依據(jù)，不但可以使整體效果得到提高，而且能夠?qū)崿F(xiàn)一定經(jīng)濟(jì)效益。

當(dāng)然，在研究傳動(dòng)系統(tǒng)中，和國(guó)外相比，我國(guó)還比較落后，有一定差距，其不足之處，就是附件設(shè)計(jì)、傳動(dòng)機(jī)匣、齒輪咬合等，而且，針對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)，其整體設(shè)計(jì)、技術(shù)應(yīng)用等，也有一定問(wèn)題，對(duì)實(shí)際情況的需求，很難進(jìn)行滿足。航空發(fā)動(dòng)機(jī)，有著比較復(fù)雜的組成結(jié)構(gòu)，附件也比較多，轉(zhuǎn)速有一定差異，所以在設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，比較困難，容易受其他因素影響。

二、潤(rùn)滑系統(tǒng)

潤(rùn)滑系統(tǒng)就是在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，為了確保其順利工作，在其內(nèi)部，需要摩擦的表面，涂抹上一層機(jī)油，或者是油脂，把這些作為潤(rùn)滑劑，在構(gòu)成發(fā)動(dòng)機(jī)的不同金屬間，形成油膜，使金屬間的摩擦力有效減少，進(jìn)而減小功率耗損，使磨損力度得到有效降低，增長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)壽命。發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部是否潤(rùn)滑，直接影響著其運(yùn)行狀態(tài)，所以隨著時(shí)間前進(jìn)，潤(rùn)滑系統(tǒng)的發(fā)展，逐漸精細(xì)化。在國(guó)外的發(fā)展研究中，從上世紀(jì)之后，部分歐美國(guó)家具備先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，如美國(guó)等，對(duì)于潤(rùn)滑系統(tǒng)的重要性提高認(rèn)識(shí)，開始展開研究。在本世紀(jì)初，一些歐盟國(guó)家，主要是歐洲國(guó)家，如意大利、德國(guó)、法國(guó)、英國(guó)等等，展開合作，針對(duì)軍事領(lǐng)域和商業(yè)領(lǐng)域，所需用的航空發(fā)動(dòng)機(jī)，對(duì)于其潤(rùn)滑系統(tǒng)開展研究，不斷創(chuàng)新仿真技術(shù)，研究新材料，無(wú)數(shù)次進(jìn)行試驗(yàn)，最終在技術(shù)了有了一定突破，獲得較好成果。為了增強(qiáng)防火功能，就創(chuàng)新設(shè)計(jì)了新型電驅(qū)動(dòng)潤(rùn)滑油泵，增強(qiáng)潤(rùn)滑系統(tǒng)功能。

目前，潤(rùn)滑技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展中，仍比較落后，但隨著各國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷融合發(fā)展，我國(guó)對(duì)潤(rùn)滑系統(tǒng)也提高了重視，從不同方面加大研究力度，開展?jié)櫥夹g(shù)研究[2]。在使用超高溫潤(rùn)滑油時(shí)，分析發(fā)動(dòng)機(jī)在此種情況下的狀態(tài)，進(jìn)而在空氣系統(tǒng)、軸承腔隔熱方面，對(duì)造成的影響進(jìn)行評(píng)估，同時(shí)，還要研究散熱器技術(shù)、適滑油箱，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)重量的有效減輕，使用性能得到很好提升。而且，對(duì)于整體設(shè)計(jì)，還有空氣系統(tǒng)，也要進(jìn)行一定考慮。在進(jìn)行熱計(jì)算時(shí)，要不斷創(chuàng)新，做到精確計(jì)算。要充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，如計(jì)算機(jī)等，對(duì)計(jì)算方法進(jìn)行優(yōu)化，要對(duì)軸承腔進(jìn)行試驗(yàn)，了解其熱傳遞性能，還要了解在不同附件內(nèi)，溫度、載荷譜兩者的聯(lián)系。在檢測(cè)潤(rùn)滑系統(tǒng)時(shí)，要不斷完善體系，積極對(duì)潤(rùn)滑系統(tǒng)開展檢測(cè)，排查安全隱患，從而對(duì)存在的問(wèn)題，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，從而制定措施，進(jìn)行解決，降低事故發(fā)生率。同時(shí)，研究檢測(cè)傳感器也要加大力度，有效推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)PHM系統(tǒng)的運(yùn)行。

三、密封系統(tǒng)

在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中，對(duì)于密封技術(shù)，有很高的要求，所以在西方國(guó)家，花費(fèi)大量人力、物力、財(cái)力，研究密封技術(shù)。國(guó)外開展專門項(xiàng)目，對(duì)密封技術(shù)進(jìn)行研究。它包括多種內(nèi)容，有蓖齒密封、石墨密封、氣膜密封、刷密封、反轉(zhuǎn)密封等等，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐探究，對(duì)其實(shí)用的效果進(jìn)行測(cè)試。目前，盡管航空發(fā)動(dòng)機(jī)用途不同，但與此相聯(lián)系的密封技術(shù)，在實(shí)際情況中，都可以滿足需求，無(wú)論是軍用發(fā)動(dòng)機(jī)，或者是民航發(fā)動(dòng)機(jī)，都有可以起到很好的效果。新時(shí)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展，針對(duì)密封技術(shù)，需求也變得更高，特別是環(huán)境相對(duì)惡劣的時(shí)候，如高速、高溫、低溫等等，對(duì)相關(guān)參數(shù)要求更高，而且還要保證其磨損率，做到較低磨損，甚至是無(wú)磨損，發(fā)熱要進(jìn)行一定控制，做到低發(fā)熱，增長(zhǎng)使用壽命，這些都是目前航空發(fā)動(dòng)機(jī)面臨的要求[3]。所以要加強(qiáng)改進(jìn)密封技術(shù)，有針對(duì)性的提高性能，在材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行改進(jìn)，增強(qiáng)密封效果，保證其整體的有效性，最終實(shí)現(xiàn)使用周期長(zhǎng)，密封壓差高，密封速度快，使用溫度高，更好滿足社會(huì)和人們的需求。

在西方國(guó)家，研究密封技術(shù)時(shí)，地點(diǎn)大多選擇的是企業(yè)、專業(yè)水平較強(qiáng)院校，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，還有專門研制機(jī)構(gòu)，總結(jié)分析發(fā)動(dòng)機(jī)研制過(guò)程和成果。長(zhǎng)期以來(lái)，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械系統(tǒng)中，應(yīng)用較多的密封系統(tǒng)，就是刷式密封，這項(xiàng)技術(shù)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)工作中有一定優(yōu)點(diǎn)，可以使運(yùn)行效率得到整體有效提高，而且有著非常好的安全性、穩(wěn)定性。在我國(guó)，對(duì)這項(xiàng)技術(shù)也進(jìn)行了一定開展、研究，分析了承受壓差、具體過(guò)盈量、跑道圖層、刷絲材料等等，并開展深入研究，同時(shí)，在密封之后，也研究了刷絲大小、發(fā)熱的排放等等，針對(duì)刷絲表面，也加強(qiáng)研究了其處理技術(shù)。通過(guò)這些研究，有效應(yīng)用這種密封技術(shù)，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，實(shí)現(xiàn)整體性能的有效提升，而且耗油率也能進(jìn)行有效降低。

四、主軸軸承

對(duì)于主軸軸承，它對(duì)機(jī)械旋轉(zhuǎn)體可以進(jìn)行有效支撐，使航空發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，產(chǎn)生的摩擦力，得到有效降低，從而有效保障發(fā)動(dòng)機(jī)的順利運(yùn)行。在國(guó)外研究中，對(duì)于主軸軸承，其分析軟件是非常專業(yè)的，軸承系統(tǒng)可以得到準(zhǔn)確研究，而且隨著時(shí)間發(fā)展，研究也在不斷進(jìn)行，積累了大量數(shù)據(jù)、大量資料，而且積累了非常豐富的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于三維數(shù)字，有效進(jìn)行仿真研究、設(shè)計(jì)。同時(shí)，設(shè)計(jì)制造主軸軸承時(shí)，二次碎硬得到廣泛應(yīng)用，這項(xiàng)技術(shù)的實(shí)施，對(duì)于在制造過(guò)程中，出現(xiàn)的剩余應(yīng)力，可以做到合理、有效解決。在軸承表層，硬度性能也有了很好的提高，所以對(duì)于應(yīng)力要求，可以實(shí)現(xiàn)很好滿足。

目前，軸承技術(shù)在我國(guó)受到重視，逐漸開展研究，發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)、軸承研發(fā)，這兩個(gè)部門展開合作，進(jìn)行全面溝通交流，要滿足實(shí)際需求，并在此基礎(chǔ)上，針對(duì)應(yīng)用要求，制定更加規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)。要進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)，從而得到大量數(shù)據(jù)，以此為依據(jù)，對(duì)于軸承應(yīng)用，設(shè)置數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)[4]。而且，還要研究專業(yè)技術(shù)，這也是非常重要的，在開展設(shè)計(jì)工作的過(guò)程中，要關(guān)注工作環(huán)境，減少其他零件的操作，破壞軸承。

五、結(jié)束語(yǔ)

目前，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的開展中，為了滿足人們需求，針對(duì)機(jī)械系統(tǒng)，做出很大改進(jìn)，在主軸軸承、密封技術(shù)、潤(rùn)滑技術(shù)、傳動(dòng)技術(shù)等方面，進(jìn)行一定優(yōu)化和改善，從而在航空發(fā)動(dòng)機(jī)工作中，使運(yùn)行效率得到很大提高，運(yùn)行更加穩(wěn)定，耗油率得到一定降低，應(yīng)用效果非常好。