國內外航空發動機機械系統的關鍵技術分析

中國航發哈爾濱東安發動機有限公司 黑龍江 哈爾濱 150066

引言

在航空發動機的發展中，其復雜性強、精密度高，又有著很多的零部件，而且關聯密切，所以設計者在制造航空發動機時，要具備專業知識，還要使用較多零部件，進而達到其技術性要求。所以對技術者要求較高，必須掌握專業技能，才能推動航空領域的進步。我國科技人員要加強重視，進行技術研究，全面掌握航空發動機機械系統關鍵技術，如傳動系統、潤滑系統、密封系統、主軸軸承等，吸取國外技術研究的優秀經驗，結合我國實際情況，進行研發，提高研發單位、研發人員能力，彌補在荷載、裝配、試驗、方法中的不足，解決基礎能力缺乏的問題，全面提高我國航空發動機技術能力，進行有效改進，促進航空領域的快速發展。

一、傳動系統

在航空發動機機械系統技術中，重難點內容就是傳動裝置，也是關鍵部分，受到航空領域的廣泛關注。目前，針對傳動系統，國內外的發展趨勢、要求，首先要保證它可以正常運作，并在此基礎上，在最小領域內，控制其重量和體積，從而使其整體使用周期提高，穩定性增強，而且能使成本降低，經濟得到有效提高。

目前，針對航空發動機，機械系統的傳動系統，國外研究較為先進，計算分析系統已經得到完善設置，能夠有效檢測設備的性能、強度，計算具體部件，考慮其受力變形狀況，并納入范圍，進而從靜態、動態兩方面，有效分析傳動系統工作情況，確保結果的真實、準確，清楚模擬、得到機械系統運行狀況[1]。隨著時代發展，齒輪技術得到迅速進步和拓展，對研究傳動系統起到很大程度的促進作用，包含聲震粗糙度、震動、噪音等等，可以清晰、客觀評價由于形態誤差，對齒輪造成影響，從而造成的噪音問題，而且能夠分析不同齒輪，其構件使用的特征，考慮壽命、疲勞實驗，以此為基礎，獲得齒輪SN曲線，對齒輪的壽命做出具體、準確預測，增加疲勞強度，使應用效果得到有效提高。對于噴油潤滑，針對齒輪磨損情況，進行試驗，對不同噴油的情況下，齒輪在工作時，產生的溫度變化進行分析，還要對磨損情況進行分析，從而制定最佳方案，進行噴油工作，進而使齒輪壽命得到很大提高。在試驗研究中，可得出較多數據，從而在以后設計傳動系統工作時，給予一定依據，不但可以使整體效果得到提高，而且能夠實現一定經濟效益。

當然，在研究傳動系統中，和國外相比，我國還比較落后，有一定差距，其不足之處，就是附件設計、傳動機匣、齒輪咬合等，而且，針對傳動系統，其整體設計、技術應用等，也有一定問題，對實際情況的需求，很難進行滿足。航空發動機，有著比較復雜的組成結構，附件也比較多，轉速有一定差異，所以在設計傳動系統時，比較困難，容易受其他因素影響。

二、潤滑系統

潤滑系統就是在發動機運行時，為了確保其順利工作，在其內部，需要摩擦的表面，涂抹上一層機油，或者是油脂，把這些作為潤滑劑，在構成發動機的不同金屬間，形成油膜，使金屬間的摩擦力有效減少，進而減小功率耗損，使磨損力度得到有效降低，增長發動機壽命。發動機內部是否潤滑，直接影響著其運行狀態，所以隨著時間前進，潤滑系統的發展，逐漸精細化。在國外的發展研究中，從上世紀之后，部分歐美國家具備先進發動機技術，如美國等，對于潤滑系統的重要性提高認識，開始展開研究。在本世紀初，一些歐盟國家，主要是歐洲國家，如意大利、德國、法國、英國等等，展開合作，針對軍事領域和商業領域，所需用的航空發動機，對于其潤滑系統開展研究，不斷創新仿真技術，研究新材料，無數次進行試驗，最終在技術了有了一定突破，獲得較好成果。為了增強防火功能，就創新設計了新型電驅動潤滑油泵，增強潤滑系統功能。

目前，潤滑技術在我國的發展中，仍比較落后，但隨著各國經濟的不斷融合發展，我國對潤滑系統也提高了重視，從不同方面加大研究力度，開展潤滑技術研究[2]。在使用超高溫潤滑油時，分析發動機在此種情況下的狀態，進而在空氣系統、軸承腔隔熱方面，對造成的影響進行評估，同時，還要研究散熱器技術、適滑油箱，實現發動機重量的有效減輕，使用性能得到很好提升。而且，對于整體設計，還有空氣系統，也要進行一定考慮。在進行熱計算時，要不斷創新，做到精確計算。要充分利用現代信息技術，如計算機等，對計算方法進行優化，要對軸承腔進行試驗，了解其熱傳遞性能，還要了解在不同附件內，溫度、載荷譜兩者的聯系。在檢測潤滑系統時，要不斷完善體系，積極對潤滑系統開展檢測，排查安全隱患，從而對存在的問題，可以及時發現，從而制定措施，進行解決，降低事故發生率。同時，研究檢測傳感器也要加大力度，有效推進發動機PHM系統的運行。

三、密封系統

在航空發動機中，對于密封技術，有很高的要求，所以在西方國家，花費大量人力、物力、財力，研究密封技術。國外開展專門項目，對密封技術進行研究。它包括多種內容，有蓖齒密封、石墨密封、氣膜密封、刷密封、反轉密封等等，在此基礎上，進行實驗、實踐探究，對其實用的效果進行測試。目前，盡管航空發動機用途不同，但與此相聯系的密封技術，在實際情況中，都可以滿足需求，無論是軍用發動機，或者是民航發動機，都有可以起到很好的效果。新時代航空發動機的發展，針對密封技術，需求也變得更高，特別是環境相對惡劣的時候，如高速、高溫、低溫等等，對相關參數要求更高，而且還要保證其磨損率，做到較低磨損，甚至是無磨損，發熱要進行一定控制，做到低發熱，增長使用壽命，這些都是目前航空發動機面臨的要求[3]。所以要加強改進密封技術，有針對性的提高性能，在材料選擇、結構設計等方面進行改進，增強密封效果，保證其整體的有效性，最終實現使用周期長，密封壓差高，密封速度快，使用溫度高，更好滿足社會和人們的需求。

在西方國家，研究密封技術時，地點大多選擇的是企業、專業水平較強院校，進行實驗研究，還有專門研制機構，總結分析發動機研制過程和成果。長期以來，在航空發動機機械系統中，應用較多的密封系統，就是刷式密封，這項技術在航空發動機工作中有一定優點，可以使運行效率得到整體有效提高，而且有著非常好的安全性、穩定性。在我國，對這項技術也進行了一定開展、研究，分析了承受壓差、具體過盈量、跑道圖層、刷絲材料等等，并開展深入研究，同時，在密封之后，也研究了刷絲大小、發熱的排放等等，針對刷絲表面，也加強研究了其處理技術。通過這些研究，有效應用這種密封技術，在航空發動機工作時，實現整體性能的有效提升，而且耗油率也能進行有效降低。

四、主軸軸承

對于主軸軸承，它對機械旋轉體可以進行有效支撐，使航空發動機運行時，產生的摩擦力，得到有效降低，從而有效保障發動機的順利運行。在國外研究中，對于主軸軸承，其分析軟件是非常專業的，軸承系統可以得到準確研究，而且隨著時間發展，研究也在不斷進行，積累了大量數據、大量資料，而且積累了非常豐富的經驗，對于三維數字，有效進行仿真研究、設計。同時，設計制造主軸軸承時，二次碎硬得到廣泛應用，這項技術的實施，對于在制造過程中，出現的剩余應力，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，所以對于應力要求，可以實現很好滿足。

目前，軸承技術在我國受到重視，逐漸開展研究，發動機設計、軸承研發，這兩個部門展開合作，進行全面溝通交流，要滿足實際需求，并在此基礎上，針對應用要求，制定更加規范的標準。要進行大量實驗，從而得到大量數據，以此為依據，對于軸承應用，設置數據庫系統[4]。而且，還要研究專業技術，這也是非常重要的，在開展設計工作的過程中，要關注工作環境，減少其他零件的操作，破壞軸承。

五、結束語

目前，在航空發動機的開展中，為了滿足人們需求，針對機械系統，做出很大改進，在主軸軸承、密封技術、潤滑技術、傳動技術等方面，進行一定優化和改善，從而在航空發動機工作中，使運行效率得到很大提高，運行更加穩定，耗油率得到一定降低，應用效果非常好。