傳動齒輪箱高溫條件下獨立潤滑設計

姬廣勛 楊云鵬 范銳

摘 要：傳動齒輪箱是飛機動力系統中重要的傳動部件之一，傳動齒輪箱使用性能和工作的可靠性，直接決定了動力系統甚至整機的性能和工作可靠性，對整機的工作具有極大的影響。本文從傳動齒輪箱功能需求角度出發，論述了傳動齒輪箱獨立潤滑系統設計思路，并進一步闡述飛機附件機匣高溫條件下潤滑設計。

關鍵詞：機匣;高溫;潤滑

第一章 傳動齒輪箱潤滑系統分類

傳動齒輪箱滑油系統分為獨立滑油系統和共用滑油系統兩大類型，目前國外先進戰機的附件傳動機匣都采用獨立的滑油系統，也就是傳動齒輪箱的滑油系統和發動機滑油系統各自獨立工作，兩者之間沒有關聯，傳動齒輪箱采用獨立滑油系統方便飛機和發動機的裝配和維護，反映目前技術發展的趨勢

例如，國外戰機中，俄制戰機SU27系列、MIG29系列傳動齒輪箱均為共用滑油的普通潤滑系統，而最新的T50傳動齒輪箱為獨立潤滑系統;美制最新型的F18和F22等少數傳動齒輪箱采取高溫潤滑系統技術，其他型號戰機研制時間較早，均為共用滑油的普通潤滑系統。

從上述情況看，國外對傳動齒輪箱高溫潤滑系統研究和采用早于國內，已經具備了實用性的技術，而國內相關研究剛剛起步。

第二章 傳動齒輪箱獨立潤滑系統的用途

提高主發動機維護性的需要，傳動齒輪箱可以采用和發動機共用滑油系統，也可以采用獨立潤滑系統。共用滑油系統由發動機上的供油泵供油，使用統一的回油泵實現發動機和飛機附件機匣的回油，共用滑油系統結構相對簡單。但是近年來戰機技術的發展，一個顯著的標志就是傳動齒輪箱動力組件功能的完善，這個技術進步的前提是集成式輔助動力系統技術的成熟，輔助動力系統已經成為現代軍民用飛機不可缺少的關鍵設備，輔助動力系統技術發展站和傳動齒輪箱動力組件功能的完善也產生了巨大的經濟效益，主要體現在以下幾個方面：

提高了先進戰斗機的自足能力（指飛機不依賴地面支持設備完成地面維護、主發動機起動以及在較長時間內提供輔助功率的能力）;

在地面主發動機不工作時就可向飛機電、空調等系統提供能源，完成飛機地面維護檢測等任務，因此延長了主發動機的使用壽命和降低了飛機的全壽命維護費用;

現代先進作戰飛機普遍采用了電傳操縱和主動控制技術，要求在所有飛行條件下不間斷地向飛行控制系統提供電能和液壓能，特別是在空中當/或主液壓系統或主電源系統失效，甚至主發動機失效后幾秒內能立即提供應急的液壓動力和（或）應急電力。

第三章 獨立滑油系統設計

結構設計思路

3.1 ?循環方式

傳動齒輪箱獨立的滑油系統可以采取采用反向循環設計。

3.2 ?供油系統設計

傳動齒輪箱獨立滑油系統的供油系統采用滑油增壓泵壓力供油，設置滑油調壓活門，調整滑油壓力，維持系統正常穩定的滑油壓力;根據反向循環系統的要求，在滑油供油路上設置燃滑油散熱器，實現滑油的冷卻;設置滑油濾，完成滑油過濾，保證傳動齒輪箱對滑油的清潔度要求。供油系統附件包括滑油箱、滑油增壓泵、調壓活門、燃滑油散熱器、滑油濾等部件。供油系統的流路是滑油箱→增壓泵→散熱器→滑油濾→傳動齒輪箱各噴嘴。

3.3 ?回油系統設計

傳動齒輪箱需要設置回油泵以完成機匣回油。回油泵與供油泵一起集成設計為滑油供、回油泵組。在回油泵的入口設置滑油濾網，保證滑油泵的安全工作。在傳動齒輪箱上回油管路附近設置放油磁塞，方便放油和取樣。在回油系統回油路上（滑油箱內）設置滑油的金屬屑末信號器。傳動齒輪箱回油系統相對簡單，不需要設置動壓式的油氣分離器。

3.4 ?傳動齒輪箱通風系統

傳動齒輪箱獨立滑油系統補氣系統包含壓縮空氣瓶、單向活門、腔壓傳感器等，工作原理為：在傳動齒輪箱腔壓低于某個規定數值時，壓縮空氣瓶通過單向活門自動向傳動齒輪箱中補氣，維持滑油泵的最低工作壓力。

但是對比發動機的通風系統，傳動齒輪箱通風系統則存在顯著的不同，由于發動機篳齒密封引氣的要求，導致發動機通風系統獲得源源不斷的引氣，而傳動齒輪箱獨立滑油系統通風系統無法獲得引氣補充，這將導致如果機匣在高空存在氣體泄露情況下，最終的氣壓將不能維持滑油泵的最低工作壓力，滑油泵將最終不能穩定工作，因此針對傳動齒輪箱獨立滑油系統需設計專門的補氣系統。

3.5 ?滑油的選擇

傳動齒輪箱更傾向于優先選用和發動機使用的滑油一致的牌號以降低 維護成本。

第四章 傳動齒輪箱滑油系統針對高溫工作條件下設計

4.1 ?耐高溫類型傳動齒輪箱滑油系統的意義

21世紀未來戰爭將突破傳統的作戰領域，作戰空域將延伸到鄰近空間空域，適應臨近空間飛行作戰的高速武器裝備，如高速偵察機、高速轟炸機、空天飛機、高速巡航導彈是未來的主要裝備，高速武器裝備航程遠、速度快、結構簡單、性能卓越，威力強大，難以防御。

由于高速飛行器動力附件傳動系統工作的特殊性，配裝高速飛行器動力附件傳動系統的附件傳動系統使用狀態和使用環境和普通的渦輪噴氣發動機相比已經發生了重大的變化，例如，高速飛行帶來的氣動高溫，對傳動齒輪箱的性能都存在較大的影響，因此，在傳動齒輪箱滑油系統考慮耐高溫性能具有現實的意義。

4.2 ?耐高溫技術要求

考慮高馬赫速飛行的影響，高速飛行器附件傳動系統使用狀態和使用環境和目前在役飛機相比已經發生了很大的變化，主要體現在環境溫度提高，由于氣動加熱，高速飛行器的飛機附件傳動系統的環境溫度可以達到320℃，遠遠高于目前在役飛機附件機匣環境溫度179℃，對機匣殼體材料、齒輪材料都提出新的要求，發動機高速度大過載，加速度大對齒輪潤滑存在影響，需要對適應干運轉、潤滑不良條件的齒輪熱處理或加工技術進行研究，同時動力附件傳動系統的滑油工作溫度可達250℃溫度，遠高于現役飛機的200℃，對滑油系統的耐高溫性能提出新的要求。

第五章 結論

本文從傳動齒輪箱功能需求角度出發，論述了傳動齒輪箱獨立潤滑系統設計思路，并進一步闡述飛機附件機匣高溫條件下潤滑設計，形成了傳動齒輪箱獨立滑油系統設計思路，對實際的設計工作具有指導的作用。

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