航空發動機機械系統技術淺析

劉金華

石家莊海山實業發展總公司 河北石家莊 050000

國內外出現的機械系統問題主要是設計、制造、裝配、使用和試驗方面。國內機械系統問題的主要原因是接觸后磨損易發、零部件數量多結構復雜；制造和設計水平低、進行試驗的方法落后等；國內的技術環境給予的重視程度和投資力度都不高等因素的共同影響。所以要機械系統運行順暢，必須對管理、加工、試驗等相關工作人員進行專業能力的培養。

1 航空發動機機械加工改進

1.1 優化整合航空發動機工序信息資源

在航空發動機機械加工中，航空發動機機件加工工序信息資源是重要的參考依據，需要在工序圖中標明機件號碼和信息資料，這樣在后續加工中可以明確標示機件加工尺寸要求，確定刀片和刀柄的編號和位置。同時，將刀具的相關信息納入到航空發動機機械加工工藝規程中，對加工工藝文件有效管理。此外，依托于現代化技術構建基礎數據庫，其中包括工藝參數庫、裝備庫、切削機床和零件庫等，對加工全過程控制的同時，實現信息資源傳輸和共享[1]。

1.2 加工工藝優化

在航空發動機機械加工過程中，應該對現有的加工工藝進一步創新和完善，引進質量高的工藝模板，促使機械加工構成逐漸規范化、標準化，切實提升加工效率和質量。相較于普通加工工藝而言，航空發動機機械加工工藝流程更為復雜，技術要求更高，如果借助專門的工藝模板支持，可以有效降低工藝規程難度，更好的滿足機械加工要求。但是，在這個過程中需要注重由職工以分類存儲在資源庫中，這樣在后續使用中可以快速檢索獲取，滿足加工設計需要。

2 航空發動機機械系統技術分析

2.1 密封系統技術

密封技術主要使用在軍、民用航空發動機上，在二十世紀七八十年代的美國研發了多項密封技術，如刷密封、反轉氣膜密封、石墨機械密封、氣密封等。航空技術飛速發展，新一代的航空發動機面臨新的技術挑戰，航空技術結合密封技術和潤滑發動機系統，使用不同的密封件使配對最優化。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。汽車行業的傳動與密封性技術就是通過此方法研制的。在航空發動機的發展過程中，發現使用接觸式氣路密封技術讓發動機的效率大大提升，同時發現使用廣推式密封亦可以提高發動機性能。在研究密封技術的過程中，結合密封和潤滑以及發動機空氣系統，讓密封設計更為合理，并且效果更好[2]。

2.2 自動平衡

自動平衡裝置按照控制原理和控制方式可分為被動式和主動式自動平衡裝置。被動式自動平衡用于超過1階臨界的工作環境，依靠系統過臨界后的自動定心特性來驅動平衡質量，在航空發動機上不適用。主動式自動平衡裝置分三類：第一類是作用力式自動平衡技術，通過施加外力進行直接平衡的主動控制技術，如電磁軸承。其優點是通過對旋轉主軸施加可變的徑向力，能迅速抑制整機振動，包括同頻及倍頻振動。該類方式的局限性是一旦斷電，平衡能力即喪失，重新上電需要再次執行平衡過程。此外，電磁軸承的不平衡激勵力通過軸承支架傳遞到底座上，不能消除不平衡產生的根本原因，不適用于以薄壁結構為主的發動機。第二類是通過噴涂、注／排液等方式來改變轉子質量抑制不平衡振動，其配套裝置結構復雜且龐大，不適用發動機的飛行環境。第三類是通過預裝的配重塊實時調整轉子系統質心位置，使之重回旋轉中心來消除不平衡振動。該類方法中以變質量分布式自動平衡的研究最為普遍，即不改變整體轉子質量而是通過在線移動內部的質量塊或者液體所在位置來實現對轉子質量再分布，從根本上抑制了不平衡振動的源頭。

2.3 傳動系統技術

傳動系統是給發動機附件系統提供動力的設備，亦是國外航空發動機研究的主要方面。目前，人們對航空發動機系統的研究進一步重視，國外在研究過程中發現傳動系統必須采用計算機分析技術，根據分析處理的結果設計，才可以降低系統出現的噪音。同時，滿足發動機系統高速、載重與減小傳動系統的體積和質量，同時延長壽命和可靠性，減少成本、增大經濟可承受性。另外，在附件的設計上要用到集成電路的原理將附件整合成一個整體。這樣對附件的使用量減少，并簡化了機匣的結構，讓系統減輕減重。我國在傳遞系統的研究上與國外已經建立了完整的計算機分析系統和高效的性能試驗技術，其差距還很遠。這些差距表現在將各個部件的受力、變形對其自身和部件作用影響綜合考慮的計算機仿真與附近集成方面。這些差距的存在使國內的發動機體積和體重都非常龐大，對發動機正常運作產生影響。我國慢慢開始重視這類問題也開發了相關的軟件，為國內傳遞系統的發展帶來了很大助力[3]。

3 結語

在航空發動機械系統的設計過程中要注意許多問題，因為其機械系統的零部件數量眾多，設計的專業知識技術復雜，不是一篇文章能說清的。技術人員要在設計細節上注重積累，認真分析數據，看重基礎研究，不斷總結系統要點，提升整個系統的設計水平，同時積極開展國際交流活動，與國外專業的航空發動機械系統方面人員進行技術交流合作。