某密封結(jié)構(gòu)密封介質(zhì)仿真分析及其泄漏特性試驗(yàn)研究*

郭儀翔,陳立芳,2*

(1.北京化工大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院,北京 100029;2.北京化工大學(xué) 高端機(jī)械裝備健康監(jiān)控與自愈化北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100029)

0 引 言

橡膠密封圈[1]是最常用的密封件之一,主要用于航空航天飛行器的潤滑油、燃料油以及氣體等介質(zhì)的密封。目前,常用的密封材料主要為氟橡膠、硅橡膠、氟硅橡膠等。硅橡膠有優(yōu)異的耐高低溫特性,使用溫度為-70 ℃～250 ℃?？紤]到橡膠材料的耐磨性差,故常常采用織物包裹[2,3]方式來減小橡膠材料的磨損。

但是,由于飛行器機(jī)身表面常常暴露在高載荷(溫度、壓力)工況下,從而導(dǎo)致其典型部位的密封結(jié)構(gòu)介質(zhì)使用溫度超過設(shè)計(jì)的使用溫度,因無法滿足現(xiàn)有的密封性能需求,老舊的密封方案和材料會導(dǎo)致密封機(jī)構(gòu)的失效,以及密封介質(zhì)的泄漏[4-6]。

因此,針對艙門密封件復(fù)雜的非線性力學(xué)特性[7,8],有必要采用有限元來分析其受力,并得出應(yīng)力應(yīng)變總變形等數(shù)據(jù)。國內(nèi)外相關(guān)專家就上述問題,開展了廣泛的研究。

美國美國國家航空航天局(NASA)[9]對航天飛機(jī)起落架主門進(jìn)行了環(huán)境密封測試,具體測試了密封圈在艙門不同位置、安裝板是否開槽,以及密封件是否帶有支撐圓角情況下的泄漏特性,從試驗(yàn)的角度得到了P型密封圈在不同條件下的密封泄漏規(guī)律;但該研究未開展相關(guān)的仿真分析。肖開陽等人[10]通過有限元仿真分析,總結(jié)出了P型密封圈主副密封面的密封接觸寬度與接觸應(yīng)力,隨艙門間隙與行程的變化規(guī)律,并且基于ROTH模型,推導(dǎo)出了P型橡膠圈的總泄漏模型;但研究缺少配套的試驗(yàn),因此,無法驗(yàn)證其仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。劉艷軍等人[11]通過分析金屬O型環(huán)密封接觸寬度與壓縮率關(guān)系,得出了壓縮率在一定范圍內(nèi),接觸寬度隨壓縮率的增大而增加的結(jié)論;但是在該研究中,當(dāng)壓縮率超限后,金屬O型圈存在發(fā)生塌陷的問題。李凡等人[12]分析了航天飛機(jī)機(jī)身TPS、機(jī)身開口以及控制面三部位的熱密封結(jié)構(gòu)特點(diǎn),并對航天器的熱密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行了綜合評估;但該研究并未具體指出航天器密封結(jié)構(gòu)泄漏的敏感位置。文獻(xiàn)[13]提出了一種高溫基線密封,其中熱障密封中編織的金屬彈簧管[14]為密封件的彈性結(jié)構(gòu)骨干,其目的是增強(qiáng)高溫下的密封回彈力,可以有效防止密封的失效;但是其不足之處在于,該密封件對氣密性要求不高,只能起到隔熱的作用。劉偉等人[15]針對兩種型號的艙門密封帶進(jìn)行了整體規(guī)格的壓縮實(shí)驗(yàn),將擬合的模型代入到有限元計(jì)算中,得到了門體與門框的二次接觸力隱式響應(yīng)關(guān)系;但該研究缺乏對艙門轉(zhuǎn)接位置的分析說明。文獻(xiàn)[16]研究了以耐高溫材料的編織物為基礎(chǔ)的密封件方案,并在此基礎(chǔ)上,得到了鑒定密封件及其密封系統(tǒng)性能的設(shè)備與試驗(yàn)方法;但該研究并未開展相關(guān)的試驗(yàn)。

因此,筆者在現(xiàn)有飛行器典型部位的密封泄漏研究基礎(chǔ)上,采用有限元仿真分析與試驗(yàn)相結(jié)合的技術(shù)手段,開展典型部位密封泄漏特性的研究工作。

筆者通過搭建專用的密封測控試驗(yàn)系統(tǒng),在不同工況下,對橡膠P型密封圈以及試驗(yàn)器工裝開展有限元仿真分析;同時(shí),進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn),并記錄滲透過P型密封圈的流體泄漏量,將試驗(yàn)數(shù)據(jù)與仿真結(jié)果進(jìn)行對比,總結(jié)得出泄漏量隨待測密封介質(zhì)壓縮率、開孔數(shù)目變化的一般規(guī)律。

1 待測密封件及試驗(yàn)系統(tǒng)

1.1 橡膠P型密封圈

待測橡膠圈試驗(yàn)件一共分3種類型:第一種為外徑11 mm橡膠P型圈,第2種為外徑22 mm橡膠P型圈,第3種為外環(huán)帶有不同數(shù)目底孔的外徑22 mm橡膠P型圈。3種橡膠密封件材質(zhì)均為6051號橡膠,出廠經(jīng)過了硬度測試、拉伸強(qiáng)度測試、拉斷伸長率測試以及拉斷永久變形測試。

該空間級密封材料具備良好的空間環(huán)境適應(yīng)性,同時(shí)具有良好的耐真空性能、耐紫外線和帶電粒子的輻照性能,滿足試驗(yàn)基本參數(shù)要求。

待測P型密封圈如圖1所示。

圖1 待測P型密封圈

1.2 高溫?zé)崦芊庠囼?yàn)系統(tǒng)

該試驗(yàn)器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測密封圈進(jìn)口側(cè)流量、溫度和壓力;此外,其對密封圈泄漏側(cè)氣體流量、泄漏溫度也可進(jìn)行實(shí)時(shí)測量。該試驗(yàn)裝置保證了進(jìn)口位置具有一定可調(diào)節(jié)溫度和壓力的流體環(huán)境。

熱密封試驗(yàn)測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)示意圖如圖2所示。

圖2 熱密封試驗(yàn)測控系統(tǒng)示意圖

該試驗(yàn)系統(tǒng)中,空氣壓縮機(jī)、調(diào)壓閥門、熱風(fēng)洞為密封試驗(yàn)器提供一定壓力的熱氣流輸入,待測P型圈密封件安裝在密封試驗(yàn)器內(nèi)部,輸出參數(shù)由測控系統(tǒng)實(shí)時(shí)記錄。測控系統(tǒng)以可編程控制器PLC作為控制中樞,實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)的實(shí)時(shí)通訊,試驗(yàn)數(shù)據(jù)由上位機(jī)軟件實(shí)時(shí)讀入,并準(zhǔn)確存儲。

試驗(yàn)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工作原理如圖3所示。

圖3 試驗(yàn)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工作原理

試驗(yàn)器本體主要包括上層壓蓋、加熱板、中間定位調(diào)整塊、底座,其中,底座是試驗(yàn)器本體的基礎(chǔ),其主要作用是與外置熱風(fēng)系統(tǒng)形成氣流通路,其上安裝有各種傳感器。

此外,中間定位調(diào)整塊具有不同厚度,調(diào)整塊厚度、上蓋和底座中相應(yīng)溝槽的尺寸共同組成確定壓縮率的尺寸鏈,通過更換不同厚度規(guī)格的定位調(diào)整塊,即可改變待測密封件的壓縮率,進(jìn)而針對不同壓縮率、不同壓差、不同溫度工況條件,開展待測密封件的密封性能試驗(yàn)。

2 試驗(yàn)器和P型密封圈仿真分析

由于高超聲速飛行器在上升與下降階段會產(chǎn)生巨大的氣動加熱量[17],這種帶有一定壓力和溫度的熱氣流將通過飛行器表面的蒙皮向艙內(nèi)泄漏。艙門邊緣四周的熱密封結(jié)構(gòu)是隔絕艙內(nèi)與艙外的主要屏障[18-20]。該熱密封結(jié)構(gòu)可有效防止艙外的輻照、真空等空間環(huán)境對艙內(nèi)的影響,確保航天員的生命安全和艙內(nèi)儀器儀表的正常運(yùn)行。

由于其試驗(yàn)過程需要模擬真實(shí)環(huán)境,通入高溫?zé)釟饬鳌Ｒ虼?針對試驗(yàn)器本體的傳熱分析變得尤為重要。

除此之外,在密封泄漏測試中,還需要針對P型圈的不同壓縮率開展試驗(yàn)研究。密封過程中采用緊密接觸的方式,可以最大程度地減少外部氣流的滲漏。同時(shí),通過有限元仿真手段得到接觸密封位置的等效應(yīng)力、應(yīng)變數(shù)值,依據(jù)該數(shù)據(jù)評估P型圈的熱密封性能。密封圈壓縮率按照J(rèn)BT9141.4—1999規(guī)定的計(jì)算方法定義[21]。

記錄壓縮前后厚度,壓縮率C的計(jì)算如下式所示:

(1)

式中:C—壓縮率;t0—未加載試樣厚度,mm;t1—加載后試樣厚度,mm。

2.1 試驗(yàn)器主體有限元熱分析

航天器高速運(yùn)動會產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)局部加熱效應(yīng),同時(shí)承受空氣動力學(xué)負(fù)載以及高波動壓力負(fù)載等[22-25],高溫密封件需要耐受工作溫度,并且在嚴(yán)苛的工況環(huán)境下保持其狀態(tài)穩(wěn)定,確保密封不失效。

故筆者對試驗(yàn)器本體進(jìn)行有限元穩(wěn)態(tài)熱與瞬態(tài)熱分析,通過計(jì)算機(jī)仿真方式,求解試驗(yàn)器是否能夠達(dá)到試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)溫度(熱氣流250 ℃、背板橡膠圈加熱200 ℃),從而保證該試驗(yàn)?zāi)軌蝽樌M(jìn)行。

穩(wěn)態(tài)熱力學(xué)分析[K]{I}計(jì)算如下式所示:

[K]{I}={Q}

(2)

式中:[K]—傳導(dǎo)矩陣,包括熱系數(shù)、對流系數(shù)及輻射系數(shù)和形狀系數(shù);{I}—節(jié)點(diǎn)溫度向量;{Q}—節(jié)點(diǎn)熱流向量。

瞬態(tài)熱力學(xué)分析{Q}值計(jì)算如下式所示:

(3)

在試驗(yàn)器中,熱流體的導(dǎo)熱形式主要以熱傳導(dǎo)方式進(jìn)行,試驗(yàn)器壁面和待測P型密封圈進(jìn)行熱量交換,熱傳導(dǎo)遵循傅里葉定律。

針對熱結(jié)構(gòu)的傳熱分析,二維導(dǎo)熱控制微分方程[26]計(jì)算熱流密度q″如下式所示:

(4)

式中:q″—熱流密度,W/m2;k—導(dǎo)熱系數(shù),W/(m·℃)。

對于微元熱力學(xué)能增量的計(jì)算如下式所示:

(5)

式中:左端—固體微元熱力學(xué)能的增量;右端—導(dǎo)入微元的凈熱流量;T—溫度,℃;c—熱容,J/(kg·℃);λ—熱導(dǎo)率,W/(m·℃);θ—時(shí)間增量。

有限元仿真分析結(jié)構(gòu)件參數(shù)表如表1所示。

表1 結(jié)構(gòu)件參數(shù)表

為了簡化計(jì)算過程,筆者截取模型的1/24作為分析對象(軸對稱模型)。

試驗(yàn)器1/24模型網(wǎng)格劃分結(jié)果如圖4所示。

圖4 試驗(yàn)器1/24模型網(wǎng)格劃分結(jié)果

試驗(yàn)器熱力學(xué)分析結(jié)果云圖如圖5所示。

圖5 試驗(yàn)器熱力學(xué)分析結(jié)果云圖

從圖5中可以看出:溫度最高處為上層背板加熱區(qū),溫度最低處為中間氣凝膠泄漏路徑區(qū)域;在底部增加隔熱槽,分開熱風(fēng)外腔和泄漏內(nèi)腔,同時(shí)在內(nèi)腔填充氣凝膠,模擬真實(shí)的工況環(huán)境。

仿真結(jié)果表明:試驗(yàn)器工裝背板加熱按照200 ℃單個(gè)熱源條件進(jìn)行計(jì)算,900 s試驗(yàn)器結(jié)構(gòu)基本能夠達(dá)到試驗(yàn)溫度200 ℃要求;橡膠P型圈上表面(密封面)溫度最高為199.86 ℃,底面溫度較低為155.36 ℃,滿足試驗(yàn)測試的溫度要求。

2.2 P型圈有限元壓縮分析

P型橡膠圈由超彈性材料制成,具有良好的伸縮性和復(fù)原性,被廣泛用作密封、減振部件。

橡膠材料的特性錯(cuò)綜復(fù)雜,其物化性能與金屬材料有很大差別,主要體現(xiàn)在橡膠材料的三重非線性(幾何、材料、邊界非線性)、大變形特性與不可壓縮性。雖然橡膠材料一般被模擬成不可壓縮的,但其體積模量并不是無窮大,大多數(shù)應(yīng)用背景下,采用相對不可壓縮模型與可壓縮模型并不會產(chǎn)生很大差異[27]。因此,筆者采用有限元方法對橡膠圈壓縮變形進(jìn)行分析,得到其等效應(yīng)力與等效應(yīng)變數(shù)值,分析評估橡膠圈的密封效果,避免因變形過大產(chǎn)生屈服,導(dǎo)致密封永久失效[28]。

范·米塞斯總應(yīng)變是機(jī)械結(jié)構(gòu)中應(yīng)變的總和,即通過將彈性、塑性、熱和蠕變應(yīng)變組合在一起得到總應(yīng)變,然后根據(jù)總應(yīng)變計(jì)算得出等效總應(yīng)變[29]。

范·米塞斯(Von Mises)等效應(yīng)力σ計(jì)算方式如下式所示:

(6)

式中:σ1,σ2,σ3—單元體3個(gè)方向的主應(yīng)力,MPa。

筆者針對裝配結(jié)構(gòu)進(jìn)行定性分析,為了減小計(jì)算量,縮短計(jì)算時(shí)間,在ANSYS中選取2D截面靜力分析模塊,兩種P型圈尺寸(外徑22 mm、外徑11 mm),分別對應(yīng)1%、4%、6%、10%、15%、20%、25%、42%壓縮率進(jìn)行仿真分析,結(jié)果取壓縮率10%、20%、42%。

P型圈壓縮變形有限元計(jì)算云圖如圖6所示。

圖6 P型圈壓縮變形有限元計(jì)算云圖

圖6中,黑色透明白框是P型圈原始輪廓線,云圖顯示為壓縮變形后的形狀[30，31]。

筆者分別設(shè)置壓縮量、壓縮率對應(yīng)兩種尺寸型號P型圈。其中,P-11 mm密封圈壓縮仿真計(jì)算數(shù)據(jù)表如表2所示。

表2 P-11 mm密封圈壓縮仿真計(jì)算數(shù)據(jù)表

P-22 mm密封圈壓縮仿真計(jì)算數(shù)據(jù)表如表3所示。

表3 P-22 mm密封圈壓縮仿真計(jì)算數(shù)據(jù)表

由表(3,4)可以看出:在一定范圍內(nèi),隨著壓縮率的增加,P型密封圈變形量顯著增大;密封副接觸位置應(yīng)力應(yīng)變值明顯變大,提高了裝置整體的密封性能,進(jìn)而降低了氣體泄漏量。

密封圈應(yīng)力應(yīng)變曲線如圖7所示。

圖7 密封圈應(yīng)力應(yīng)變曲線圖

由圖7可知:方框曲線密封圈(直徑11 mm)在壓縮過程中應(yīng)力應(yīng)變數(shù)值變化,隨著壓縮率的不斷增加,應(yīng)力應(yīng)變仿真計(jì)算數(shù)值單調(diào)遞增無波動;

圓點(diǎn)曲線(直徑22 mm)密封圈在壓縮過程中,15%～20%壓縮率區(qū)間上出現(xiàn)了數(shù)值的小范圍波動,呈現(xiàn)出先下降后上升的過程(這是因?yàn)槊芊馊χ睆阶兇?在壓縮過程中一定壓縮率下,橡膠P型密封圈出現(xiàn)了局部癟縮與褶皺,導(dǎo)致密封圈上下接觸表面出現(xiàn)了虛位、接觸不實(shí)的現(xiàn)象。因此,在曲線中出現(xiàn)了數(shù)值局部的下降后上升的趨勢);當(dāng)壓縮率持續(xù)增大,密封圈上下密封界面與密封結(jié)構(gòu)件又完全貼合,隨著壓縮率的增加曲線后段數(shù)值繼續(xù)單調(diào)上升;

相較于22 mm密封圈,11 mm直徑密封圈在壓縮過程中整體形變更加穩(wěn)定,所以P-11 mm橡膠圈密封性能更加優(yōu)良。

基于以上仿真分析,不同于一般的計(jì)算方法,考慮到橡膠材料的高度非線性以及結(jié)構(gòu)的各向異性,筆者構(gòu)建了材料的超彈性模型。

結(jié)合曲線可以看出,在8種壓縮條件下,兩種尺寸P型橡膠密封圈的應(yīng)力應(yīng)變數(shù)值變化趨勢相似。由此可見,該密封泄漏試驗(yàn)對于同類型待測密封件的測試具有一定的對比參考價(jià)值。

3 試驗(yàn)及結(jié)果分析

3.1 試驗(yàn)方案

為了驗(yàn)證上述有限元仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性,筆者設(shè)計(jì)了搭建的密封泄漏特性測試原理試驗(yàn)臺,如圖8所示。

圖8 密封泄漏特性測試試驗(yàn)臺

圖8中,試驗(yàn)測試用可調(diào)空壓機(jī)安裝在熱風(fēng)洞前,通過調(diào)節(jié)閥流量控制可實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)兩種壓力調(diào)節(jié)的目的。高溫?zé)犸L(fēng)洞采用翅片式碳棒干燒加熱器,最高可提供1 000 ℃加熱源,保證測試用250 ℃熱風(fēng),用來模擬飛行器高速空氣摩擦產(chǎn)生的熱氣流。熱密封測試裝置頂部由高溫背板直接加熱,采用鎳鉻合金云母加熱器提供熱源,確保待測密封圈接觸位置能夠直接加熱到200 ℃,并恒定控溫,模擬實(shí)際工況由于太陽熱輻射及結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱產(chǎn)生的熱量。

熱密封測試方案流程圖如圖9所示。

圖9 熱密封測試方案流程圖

此外,為了防止氣體向外側(cè)泄漏,試驗(yàn)器熱風(fēng)腔外側(cè)設(shè)計(jì)有密封槽,槽內(nèi)安裝有金屬石墨纏繞墊。

試驗(yàn)過程中,采用可耐受800 ℃高溫的熱電偶測溫,PLC與儀表進(jìn)行測控溫,控溫方式采用PID閉環(huán)控制。

高溫?zé)崦芊廛浖y試界面如圖10所示。

圖10 高溫?zé)崦芊廛浖y試界面

上位機(jī)軟件測控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)熱風(fēng)溫度、密封圈背板溫度、泄漏量、氣體壓力、泄漏氣體溫度數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)讀取與定向存儲功能。

3.2 不同壓縮率泄漏測試

不同壓縮率的高溫?zé)崦芊庑孤┰囼?yàn)共分兩組進(jìn)行,第一組試驗(yàn)為直徑22 mm橡膠P型密封圈的壓縮泄漏率測試試驗(yàn);第二組試驗(yàn)為直徑11 mm橡膠P型密封圈壓縮泄漏率測試試驗(yàn)。

各組試驗(yàn)分兩步進(jìn)行:(1)常溫試驗(yàn)。即在不加熱的工況下進(jìn)行兩種壓力(6.9 kPa、13.8 kPa)、不同壓縮率下的密封試驗(yàn);(2)高溫試驗(yàn)。主要通過有限元溫度場仿真,分析背板電加熱條件下,密封工裝與待測試密封件是否能夠達(dá)到目標(biāo)測試溫度。

由于現(xiàn)場測試實(shí)際加熱升溫時(shí)間與仿真結(jié)果近似,可以開展高溫工況條件下的密封泄漏測試。

試驗(yàn)條件同樣是兩種壓力、不同壓縮率的泄漏檢測,通過改變定位塊的厚度使壓縮率改變,依次測試,直至高溫下無泄漏,試驗(yàn)結(jié)束。

對于前兩組試驗(yàn),即P22 mm與P11 mm密封圈的高溫?zé)崦芊鈿饷苄詸z測試驗(yàn),兩種試樣不同壓縮率泄漏量測試曲線,如圖11所示。

圖11 兩種試樣不同壓縮率泄漏量測試曲線

由圖11可知:總體看來,兩種型號P型圈在高溫下的密封性能優(yōu)于常溫工況,加熱升溫導(dǎo)致橡膠P型圈膨脹,與上、下密封接觸界面的擠壓力更大,進(jìn)而增強(qiáng)了局部的接觸應(yīng)力,貼合更加緊密,因此密封效果更好;

隨著壓縮率的變化,外徑11 mm密封圈泄漏量更加線性,在4%壓縮率工況條件下,泄漏量已經(jīng)降至較低水平;外徑22 mm密封圈雖然隨著壓縮量的提高泄漏量也出現(xiàn)陡降趨勢,但其壓縮率在10%左右時(shí),才出現(xiàn)較大拐點(diǎn)。

由此可見,外徑11 mm密封圈的密封性能更加優(yōu)良。

3.3 密封件不同開孔數(shù)泄漏測試

在恒定壓縮率條件下(4%壓縮率),筆者對直徑為22 mm橡膠P型密封圈試驗(yàn)件開展密封圈無孔、開孔、多孔泄漏量檢測試驗(yàn)。具體的步驟與壓縮率測試相同。

為了保證密封件測試同一性,針對同一個(gè)橡膠P型圈,筆者進(jìn)行了無孔、4開孔、8開孔的密封泄漏補(bǔ)充試驗(yàn);排除其他因素的影響,只改變溫度工況與壓力工況展開測試,記錄采集數(shù)據(jù)并分析測試結(jié)果。該試驗(yàn)可深入探究不同開孔數(shù)目對泄漏量的影響規(guī)律。

最終得出的P型圈不同開孔工況泄漏量測試數(shù)據(jù),如圖12所示。

由圖12可得:高溫工況下,密封圈的密封效果優(yōu)于常溫工況;在高溫13.8 kPa壓力下,隨著開孔數(shù)目的增多,泄漏量下降直至無泄漏;

圖12 P型圈不同開孔工況泄漏量測試數(shù)據(jù)

常溫測試條件下,在6.9 kPa與13.8 kPa壓力下,其泄漏規(guī)律近似;隨著開孔數(shù)目成倍增加,泄漏量近似以相同倍率下降?？梢?一定的開孔數(shù)目對密封效果有積極影響。

4 結(jié)束語

高超聲速飛行器起落架艙門密封結(jié)構(gòu)存在流體泄漏,其密封結(jié)構(gòu)的密封介質(zhì)泄漏特性難以表征,為此,以P型橡膠密封圈為對象,筆者采用有限元仿真分析與密封試驗(yàn)相結(jié)合的方法,對密封結(jié)構(gòu)的密封泄漏特性進(jìn)行了研究。

筆者首先依據(jù)待測介質(zhì)及測試目標(biāo)制定了試驗(yàn)方案,并搭建了高溫?zé)崦芊庑孤┨匦詼y試控制系統(tǒng),然后結(jié)合有限元方法,開展了P型圈的壓縮變形仿真與試驗(yàn)器工裝的溫度場分析,最后通過試驗(yàn)測試,得到了不同工況(溫度、壓差、壓縮率)以及密封介質(zhì)結(jié)構(gòu)、不同開孔數(shù)目狀態(tài)下的泄漏量數(shù)據(jù)。

研究結(jié)果表明:

(1)待測密封介質(zhì)的高溫密封性能明顯優(yōu)于常溫工況下的密封性能;其他相同條件下,高溫工況下的泄漏量更低,密封性能更好;

(2)在橡膠密封圈彈性變形范圍內(nèi),不同氣體輸入壓力(內(nèi)外兩側(cè)壓差)條件下,隨著壓縮率的變大,泄漏量均呈現(xiàn)下降趨勢。但是,較小直徑的試驗(yàn)件密封性能更好;

(3)固定壓縮率不變,密封介質(zhì)有無開孔對其密封效果的影響明顯;在一定范圍內(nèi),氣體泄漏量隨開孔數(shù)目的增加而降低,泄漏流量與開孔數(shù)目近似呈現(xiàn)倍率線性下降關(guān)系。

在未來的研究工作中,筆者將重點(diǎn)關(guān)注飛行器熱密封結(jié)構(gòu)位置處密封介質(zhì)自身的理化性能,以使密封結(jié)構(gòu)能更好地適應(yīng)多種復(fù)雜極端工況。