航空發(fā)動機機械系統(tǒng)技術的探討

吳彥霖

摘要：航空發(fā)動機機械系統(tǒng)主要包括四個部分，分別是傳動技術、潤滑技術、密封技術、主軸軸承技術。航空發(fā)動機機械系統(tǒng)的復雜性技術在應用過程中容易出現(xiàn)各種故障，這是因為航空發(fā)動機內部結構非常復雜，而且在運轉過程中涉及到多個學科的相關知識，目前國內對這些具體應用技術的研究相對薄弱。研究發(fā)現(xiàn)，航空發(fā)動機運行過程中容易出現(xiàn)的問題主要集中在設計、制造、裝配以及驗證等環(huán)節(jié)，這也是后續(xù)研究應用過程中需要特別注意的地方。通過對我國現(xiàn)役發(fā)動機運行過程中出現(xiàn)的故障進行綜合性分析，發(fā)現(xiàn)其中發(fā)生頻率最高的就是機械系統(tǒng)方面的故障。導致這一情況的因素較多，主要有基礎技術相對薄弱、設計水平低、制造水平難以達到相應水平、試驗方法落后等，此外，國內對相關技術的研發(fā)程度也不夠，相應的投資力度較低，沒有做好相應的基礎工作也是一個關鍵因素。

關鍵詞：機械系統(tǒng);傳動;潤滑;密封;軸承;航空發(fā)動機

1航空運輸

航空運輸作為當前人們出行選擇的最主要的方式，因其自身的優(yōu)勢受到眾多青睞。航空運輸很少會受到自然條件的限制，在運輸速度上更是所有交通運輸中最快的，并且其收費的標準是根據(jù)運輸?shù)木嚯x決定的，因此經濟價值也相對較高。航空發(fā)動機的機械系統(tǒng)主要由傳動、潤滑、密封和軸承四部分構成，整個運輸系統(tǒng)較為復雜。國內在這一方面的研究相對薄弱，因此在機械設備的安裝、使用及維修方面出現(xiàn)的問題比較得多。為了進一步的解決這一問題，我們將對這四個系統(tǒng)進行一一的分析。

2航空發(fā)動機機械系統(tǒng)技術的探討

2.1傳動系統(tǒng)技術

傳動系統(tǒng)一直以來都是航空發(fā)動機機械系統(tǒng)研究的重點內容之一，就目前的情況來看，較為先進的航空發(fā)動機傳動系統(tǒng)是在高速運轉、重載工作、縮小體積質量、降低成本以及提高使用壽命為主要發(fā)展趨勢的。歐美等國對航空發(fā)動機的傳動系統(tǒng)有著深入的研究，并建立了比較完善的計算分析系統(tǒng)，該計算分析系統(tǒng)的出現(xiàn)可以實現(xiàn)對傳動系統(tǒng)強度和性能的檢測，從而將各個部件的受力情況等信息自動傳遞于該系統(tǒng)中，實現(xiàn)對傳動系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)分析，以此有效的模擬傳動系統(tǒng)的實際工作情況?，F(xiàn)階段，國內已經建立了較為完整的航空發(fā)動機機械計算機分析系統(tǒng)，通過將傳動系統(tǒng)的受力、變形以及對相關聯(lián)部件產生的影響利用計算機技術，可以比較準確的模擬真實機械系統(tǒng)的運行情況。同時，國內也對傳動系統(tǒng)的噪聲、振動以及聲振粗糙度加大研究力度，有效解決了因機械系統(tǒng)設計誤差帶來的噪聲問題。

2.2潤滑系統(tǒng)技術

目前潤滑系統(tǒng)的設計有二向流動、復雜換熱、彈流潤滑等難點，自20世紀以來歐美等國聯(lián)合開展了商用、軍用航空發(fā)動機潤滑系統(tǒng)的研究，改進創(chuàng)新了潤滑系統(tǒng)的材料和技術。主要有航空發(fā)動機抽成腔內的流動與換熱、潤滑系統(tǒng)的著火與防火、電驅動潤滑泵的應用等，使?jié)櫥到y(tǒng)性能得到了顯著提升。

而我國在當前階段中，對潤滑系統(tǒng)技術的研究還不是很多，但也取得了一定的成果。通過新設計提升通風器和滑油泵的工作效率，減小燃油附件體積，通過減少飛附機匣的傳動齒輪數(shù)量而減少機匣外廓尺寸，來達到潤滑系統(tǒng)的輕量化。

2.3密封系統(tǒng)技術

密封技術主要使用在商用、軍用航空發(fā)動機上，在二十世紀七八十年代的美國研發(fā)了多項密封技術，如刷密封、反轉氣膜密封、石墨機械密封、氣密封等。航空技術飛速發(fā)展，新一代的航空發(fā)動機面臨新的技術挑戰(zhàn)。需要將密封技術和潤滑技術結合起來，使用不同的密封件使配對最優(yōu)化。對于高難度的項目研究，一般是航空領域的專家與其他領域的專家從航空領域開始，有成果后再移植到其他領域的同時也會借鑒其他領域的技術。汽車行業(yè)的傳動與密封性技術就是通過此方法研制的。在航空發(fā)動機的發(fā)展過程中，發(fā)現(xiàn)使用接觸式氣路密封技術讓發(fā)動機的效率得到了提升，同時發(fā)現(xiàn)使用廣推式密封亦可以提高發(fā)動機性能。在研究密封技術的過程中，結合密封和潤滑以及發(fā)動機空氣系統(tǒng)，讓密封設計更為合理，效果更好。

2.4主軸軸承

在軸承設計分析技術方面，歐美等國擁有成熟的軸承系統(tǒng)耦合分析軟件，和大量的使用經驗數(shù)據(jù)支撐，能夠進行三維數(shù)字仿真分析與設計;大量采用了與支撐結構一體化結構的專用軸承，使軸承設計與發(fā)動機結構設計融為一體，在保持軸承基本功能的同時，還能減輕發(fā)動機質量、改善轉子振動特性;通過詳細、嚴謹、科學的計算分析，對軸承的靜態(tài)、準動態(tài)、動態(tài)的分析計算形成分析模式。在常規(guī)計算中對軸承供油噴嘴的壓力、最佳供油、表面應力等進行較準確地分析評估。其計算工具經多年完善和試驗數(shù)據(jù)修正變得更為精確。通過多年的試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計和積累，不斷豐富和完善數(shù)據(jù)庫，使軸承的設計更能滿足實際需求。通過計算分析并與數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進行對比即可估算軸承的初始壽命，并能選取正確的材料、加工參數(shù)，使軸承的實際壽命通常高于設計壽命。

結語

當前航空發(fā)動機為了滿足實際應用，需要在機械技術方面進行了大量改進和優(yōu)化，通過對航空發(fā)動機傳動、潤滑、密封、主軸軸承各方面的針對性優(yōu)化和完善，能夠有效提高發(fā)動機整體運行效率，實現(xiàn)更高的穩(wěn)定性，并能夠有效降低使用過程中的油耗，達到良好的實踐應用效果。

航空發(fā)動機的機械系統(tǒng)包含了諸多子系統(tǒng)，涉及的范圍也比較的復雜。在當前的技術發(fā)展之下，面臨的既是機遇又是挑戰(zhàn)，我們要從實際出發(fā)用數(shù)據(jù)說話，將航空事業(yè)的發(fā)展提高到一個新的階段。綜上所述，航空發(fā)動機機械系統(tǒng)的設計要更加的注重基礎方面的設計，同時積極地向其他行業(yè)學習，將適合航空發(fā)展的技術不斷的應用起來，實現(xiàn)航空事業(yè)更好的發(fā)展。

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