航空發動機機械系統技術的分析

王貴春

（黑龍江省機械科學研究院，哈爾濱 150040）

在航空發動機機械系統當中主要包括四個部分，分別是主軸軸承、密封系統、滑動系統、潤滑系統，這造成航空發動機結構十分復雜，在運行的時候可能會產生各種各樣的故障，造成航空器在運行的過程中無法得到保障，為了讓航空事業在發展的過程中不會由于發動機故障而受到影響，分析航空發動機機械技術是非常有意義的，可以從根本上提高航空發動機的性能。

1 傳動系統技術

傳動系統主要是給發動機附件系統提供動力的設備。伴隨航空事業快速發展，人們對航空發動機系統的研究進一步加強，傳動系統逐漸變成一項非常重要的研究內容。在外國研究傳動系統技術的過程中發現，設計傳動系統的時候，一定要采用計算機分析系統，依照該系統分析出來的結果設計傳動系統，這樣可以減小整個系統出現的噪音。另外，在設計附件的過程中需要根據集成電路的相關原理把附件整合成一個整體，這樣能降低附件的使用數量，進一步簡化整個機匣的結構，使系統的重量減輕、體積縮小，另也可以讓整個系統的性能得到進一步提升。我國在研究傳動系統的過程中，整體科學技術水平和國外相比差距還比較明顯，這種差距主要體現在計算機仿真與附件集成等諸多方面，因為這些差距的存在，我國發動機的體積和重量都非常大，而且會對發動機正常運行產生一定的影響，對我國航空事業的快速發展相當不利。這些年以來，我國逐漸重視這一問題，并且開發完成相應的軟件，這就給我國設計傳動系統提供了很大的幫助。

2 潤滑系統

潤滑系統的設計牽涉的知識面相對比較廣，主要有潤滑、二向流動、復雜換熱等比較偏且難度相對比較大的學科。21世紀初，英國、法國、德國、比利時、意大利等歐洲國家研究了商用及軍用航空發動機傳動潤滑系統，耗時了整整八年，改進了潤滑系統當中的很多材料和技術，并且獲得了非常大的技術成果，主要包含了航空發動機的潤滑系統著火、防火，新型潤滑泵以及潤滑系統的設計，發動機軸承艙內部的流動情況，金屬海綿、高效離心通風機等相關技術，并且逐漸在一些商用發動機中得到了試用和實際使用。

未來航空發動機的負荷會慢慢升高，潤滑系統帶走熱量的工作負擔也在增加，而飛機攜帶的機載設備也需要進行散熱，這就會造成發動機的燃油溫度提高，需要進一步分析系統熱技術，使燃油系統和飛機的設計更加優良合理，這樣才能更好散發產生的熱量，分配到系統狀態的每一個運行點當中，計算出的滑油腔的溫度場需要更加準確，只有這樣才能使每一個摩擦副的供油量分配更加合理，確保效果達到要求，又不會出現更多的攪拌熱。

3 密封技術

不管是從軍用航空角度分析，還是從民用航空角度分析，密封技術對于發動機來說都是十分重要的，當前的密封技術基本上能夠達到軍用與民用航空發動機使用的要求，然而新一代航空發動機密封技術正面臨新技術的挑戰，為了促進航空事業快速發展，需要進一步結合密封技術和潤滑發動機空氣系統，特別是分析和研究基礎設施，使不同密封件的配對情況達到最優化。發動機性能研究的過程中，伴隨很多接觸式氣路密封技術的使用，發動機的效率逐漸得到提升，現在國內很多專業公司都可以生產，而且規模在慢慢擴大，而研究和推廣刷式密封，可以進一步提高航空發動機的性能。

與此同時，下一代航空發動機的氣路密封技術的研究正在面臨著更大的參數挑戰，特別是在結構設計和材料應用等方面需要進行進一步的計算和分析，才能達到未來發動機在密封技術方面的要求，這些參數主要包含了更高的使用溫度、密封壓差進一步增大、要求的使用壽命更長、磨損情況要求更低等。表1為下一代密封技術需求指標。

表1 下一代密封技術需求指標

發達國家在研究航空發動機的密封技術的過程中，主要委托院校及一些專業化的公司進行開發，由國家發動機研制部門進行統一管理和匯總，進一步結合密封和潤滑專業及發動機空氣系統，不單單可以使密封設計更為合理，而且能夠使其效果更好。特別需要注意研究基礎設施，尤其是一些密封材料、涂層、表面處理手段、結構密封方法。并且需要對最小磨損量、最佳密封效果、最低發熱量進行研究和分析。

4 主軸軸承

在研究和設計航空發動機的軸承的過程中，統一設計軸承和發動機可以確保在實現軸承基本功能的基礎上，進一步減輕發動機的重量。聯合開發發動機和軸承，需要制定出相關的流程，并且建立起航空發動機的數據庫，技術融合的過程中，需要充分考慮工作環境的合理性，而且在設計安裝軸承的過程中，需要做好溝通工作，使發動機和軸承的設計更加合理。一般情況下，軸承的使用壽命要比其他設備的使用壽命長。

在基礎研究軸承的過程中，需要依照軸承運行工作中產生的損傷以及出現的表面殘余應力情況進行實驗和分析，根據各種材料的疲勞極限的研究，來進一步完善和豐富應用理論，并且可以通過強化材料表面的手段，進一步提高使用強度，以便延長軸承的壽命。

5 結語

航空發動機的機械系統中有許多零部件，技術相對比較復雜，在設計過程中可能會出現很多問題。所以，相關人員一定要從細節出發，通過數據進行驗證，更好地對航空發動機進行分析和研究。另外，要做好國際合作，在航空發動機

機械專業研究領域進行進一步技術交流。

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