航空发动机机械系统技术探索

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摘要：航空发动机机械系统技术专业性强，而且具有较强的复杂性，在运行过程中容易出现多种故障，因此需要对其进行专业性分析和探究。本文主要介绍了航空发动机机械系统技术主要的四个部分，分别是传动技术、润滑技术、密封技术和主轴轴承技术，分析了以上四个部分技术的发展现状及其未来发展趋势。

关键词：机械系统；传动；润滑；密封；轴承；航空发动机

航空发动机机械系统主要包括四个部分，分别是传动技术、润滑技术、密封技术、主轴轴承技术。航空发动机机械系统技术在应用过程中容易出现各种故障，这是因为航空发动机内部结构非常复杂，而且在运转过程中涉及到多个学科的相关知识，而且国内对这些具体应用技术的研究相对薄弱。研究发现，航空发动机运行过程中容易出现的问题主要集中在设计、制造、装配以及验证等环节，这也是后续研究应用过程中需要特别注意的地方。通过对我国现役发动机运行过程中出现的故障进行综合性分析，发现其中发生频率最高的就是机械系统方面的故障。导致这一情况的因素较多，具体包括基础技术相对薄弱、设计水平低、制造水平难以达到相应水平、试验转配手段落后等，此外，国内对相关技术的研发程度也不够，相应的投资力度较低，没有做好相应的基础工作也是一个关键因素。

1传动系统

传动系统是航空发动机机械系统技术的一个关键组成部分，也是一个研究重点。当前航空发动机机械系统技术的一个发展趋势就是要确保传动系统满足高速和重载工作条件，不仅如此，还需要能够实现减少传动系统整体体积和质量的效果，这种设计有助于提高航空发动机整体使用寿命和稳定性，还可以降低成本，提高经济效益。国外专家对航空发动机传动系统的研究比较深入，已经建立了比较完整的计算分析系统，还可以对相关设备的强度和性能进行检测，并将具体部件的受力变形情况纳入整体考虑范围，还可以实现对传统系统动态和静态运行的有效分析，从而准确模拟机械系统的工作情况。近年来，随着齿轮动态技术的进一步发展，带动了传动系统相应技术的研究，具体包括其噪音、振动以及声震粗糙度等，能够准确评估分析齿轮因为形态误差导致的噪音等问题；还可以针对齿轮构件的使用特点进行分析，在此基础上得出齿轮的S-N曲线，准确预测具体齿轮的寿命，这有助于提高齿轮的整体应用效果。针对喷油润滑，相关研究人员通过进行磨损实验，分析不同喷油状态下齿轮在运行过程中温度变化情况以及磨损情况，并得到最佳的喷油方案，提高齿轮使用寿命。以上这些实验研究得到大量数据，为后续传动系统设计运行提供了大量依据，一方面能够提高其整体使用效果，另一方面还可以达到良好经济性。我国航空发动机传动系统技术的不足之处在于齿轮咬合仿真、传动机匣与相应附件的一体化设计等方面，此外，传动系统的整体动态设计以及新型传动技术的应用也存在一定局限性，难以满足实际需要。由于航空发动机整体结构比较复杂，存在众多附件，而且其转速存在差异，导致针对航空发动机的传动系统设计也比较困难，受到多个因素影响。

2润滑系统

航空发动机内部的润滑系统涉及到多方面知识，具体包括二相流动、弹流润滑、复杂换热等，这些知识属于相对边缘的内容，而且存在较大难度，关系这些方面的研究和理论成果较少，不能提供有效借鉴。随着针对航空发动机整体设计技术的优化和进步，相应的润滑系统也需要达到更高水平。基于此，很多欧美国家对航空发动机的润滑系统进行了深入研究，并取得一系列研究成果，这些成果主要包括航空发动机轴承腔内的流动和换热、润滑系统的着火和防火操作等，此外还包括电驱动的润滑泵的应用以及对应的润滑系统及其设计，金属海绵高效离心通风技术等，这些技术逐步被用于航空发动机的实践过程中，并发挥出良好效果，从整体上提高了航空发动机的性能和使用效果。

3密封技术

航空发动机对密封技术要求较高，这也促使西方航空大国投入大量人力和财力进行研究，主要研究内容是关于航空发动机的综合高性能涡轮发动机技术，并在这个项目中集中攻关相关的密封技术。密封技术可以分为多种，具体包括刷密封、气膜密封、反转气膜密封、石墨机械密封、篦齿密封等，在研究这些技术的基础上，进一步将其进行实践探究和实验，测试其实用效果。当前，针对不同用途的航空发动机，相应的密封技术均能满足其实际需要，不管是民用发动机，还是军用发动机，均能得到良好应用效果。下一代航空发动机对密封技术提出了更高要求，尤其是在相关参数方面面临更加恶劣的环境，这包括高温、高速等，并要求航空发动机能够实现较低磨损或者无磨损、低发热、更长使用寿命的实践效果。基于此，密封技术需要进一步发展改进，需要从具体结构设计、材料选择等方面进行针对性提升，从而有效提高其密封的整体性能效果，达到更高的使用温度、更快的密封速度，以及更高的密封压差，更长的使用寿命等。西方发达国家对航空发动机密封技术的研究主要在相关的企业或者对应院校中开展，并将研究成果集中到对应的研制部门进行总结。近年来，在航空发动机的密封技术方面，应用较为广泛的是刷式密封技术，这种密封技术能有效提高航空发动机的整体运行效率，并达到良好的稳定性安全性效果。国内针对刷式密封技术的研究也得到开展，并针对刷丝材料、跑道涂层、具体过盈量、单级承受压差等进行了深入研究分析，还针对密封后发热的排放、刷丝的大小等进行研究，对刷丝表面的处理技术进行研究。这些研究能够促使刷式密封技术得到有效应用，并帮助航空发动机提高整体性能，还可以有效降低油耗率。

4主轴轴承

在轴承设计分析技术方面，国外发达国家拥有成熟的轴承系统耦合分析软件，和大量的使用经验数据支撑，能够进行3维数字仿真分析与设计；大量采用了与支撑结构一体化结构的专用轴承，使轴承设计与发动机结构设计融为一体，在保持轴承基本功能的同时，为减轻发动机质量、改善转子振动特性等作出了重要贡献。详细、严谨、科学的计算分析，对轴承的静态、准动态、动态的分析计算形成分析模式。在常规计算中对轴承供油喷嘴的压力、最佳供油、表面应力等进行较准确地分析评估。其计算工具经多年完善和试验数据修正变得更为精确。通过多年的试验数据统计和积累，数据库数据齐全，使轴承的设计更能满足实际需求。通过计算分析并与数据库的数据进行对比即可估算轴承的初始寿命，并能选取正确的材料、加工参数，使轴承的实际寿命通常高于设计寿命。当前航空发动机为了满足实际应用需要在机械技术方面进行了大量改进和优化，具体包括传动技术、润滑技术、密封技术、主轴轴承技术等方面的优化，通过对航空发动机传动、润滑、密封、主轴轴承各方面的针对性优化和完善，能够有效提高发动机整体运行效率，实现更高的稳定性，并能够有效降低使用过程中的油耗，达到良好的实践应用效果。

参考文献：

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作者:林小凤 单位:广州民航职业技术学院