航空发动机机械系统技术浅析

刘金华

石家庄海山实业发展总公司 河北石家庄 050000

国内外出现的机械系统问题主要是设计、制造、装配、使用和试验方面。国内机械系统问题的主要原因是接触后磨损易发、零部件数量多结构复杂；制造和设计水平低、进行试验的方法落后等；国内的技术环境给予的重视程度和投资力度都不高等因素的共同影响。所以要机械系统运行顺畅，必须对管理、加工、试验等相关工作人员进行专业能力的培养。

1 航空发动机机械加工改进

1.1 优化整合航空发动机工序信息资源

在航空发动机机械加工中，航空发动机机件加工工序信息资源是重要的参考依据，需要在工序图中标明机件号码和信息资料，这样在后续加工中可以明确标示机件加工尺寸要求，确定刀片和刀柄的编号和位置。同时，将刀具的相关信息纳入到航空发动机机械加工工艺规程中，对加工工艺文件有效管理。此外，依托于现代化技术构建基础数据库，其中包括工艺参数库、装备库、切削机床和零件库等，对加工全过程控制的同时，实现信息资源传输和共享[1]。

1.2 加工工艺优化

在航空发动机机械加工过程中，应该对现有的加工工艺进一步创新和完善，引进质量高的工艺模板，促使机械加工构成逐渐规范化、标准化，切实提升加工效率和质量。相较于普通加工工艺而言，航空发动机机械加工工艺流程更为复杂，技术要求更高，如果借助专门的工艺模板支持，可以有效降低工艺规程难度，更好的满足机械加工要求。但是，在这个过程中需要注重由职工以分类存储在资源库中，这样在后续使用中可以快速检索获取，满足加工设计需要。

2 航空发动机机械系统技术分析

2.1 密封系统技术

密封技术主要使用在军、民用航空发动机上，在二十世纪七八十年代的美国研发了多项密封技术，如刷密封、反转气膜密封、石墨机械密封、气密封等。航空技术飞速发展，新一代的航空发动机面临新的技术挑战，航空技术结合密封技术和润滑发动机系统，使用不同的密封件使配对最优化。对于高难度的项目研究一般是航空领域的专家与其他领域的专家从航空领域开始，有成果后再移植到其他领域的同时也会借鉴其他领域的技术。汽车行业的传动与密封性技术就是通过此方法研制的。在航空发动机的发展过程中，发现使用接触式气路密封技术让发动机的效率大大提升，同时发现使用广推式密封亦可以提高发动机性能。在研究密封技术的过程中，结合密封和润滑以及发动机空气系统，让密封设计更为合理，并且效果更好[2]。

2.2 自动平衡

自动平衡装置按照控制原理和控制方式可分为被动式和主动式自动平衡装置。被动式自动平衡用于超过1阶临界的工作环境，依靠系统过临界后的自动定心特性来驱动平衡质量，在航空发动机上不适用。主动式自动平衡装置分三类：第一类是作用力式自动平衡技术，通过施加外力进行直接平衡的主动控制技术，如电磁轴承。其优点是通过对旋转主轴施加可变的径向力，能迅速抑制整机振动，包括同频及倍频振动。该类方式的局限性是一旦断电，平衡能力即丧失，重新上电需要再次执行平衡过程。此外，电磁轴承的不平衡激励力通过轴承支架传递到底座上，不能消除不平衡产生的根本原因，不适用于以薄壁结构为主的发动机。第二类是通过喷涂、注／排液等方式来改变转子质量抑制不平衡振动，其配套装置结构复杂且庞大，不适用发动机的飞行环境。第三类是通过预装的配重块实时调整转子系统质心位置，使之重回旋转中心来消除不平衡振动。该类方法中以变质量分布式自动平衡的研究最为普遍，即不改变整体转子质量而是通过在线移动内部的质量块或者液体所在位置来实现对转子质量再分布，从根本上抑制了不平衡振动的源头。

2.3 传动系统技术

传动系统是给发动机附件系统提供动力的设备，亦是国外航空发动机研究的主要方面。目前，人们对航空发动机系统的研究进一步重视，国外在研究过程中发现传动系统必须采用计算机分析技术，根据分析处理的结果设计，才可以降低系统出现的噪音。同时，满足发动机系统高速、载重与减小传动系统的体积和质量，同时延长寿命和可靠性，减少成本、增大经济可承受性。另外，在附件的设计上要用到集成电路的原理将附件整合成一个整体。这样对附件的使用量减少，并简化了机匣的结构，让系统减轻减重。我国在传递系统的研究上与国外已经建立了完整的计算机分析系统和高效的性能试验技术，其差距还很远。这些差距表现在将各个部件的受力、变形对其自身和部件作用影响综合考虑的计算机仿真与附近集成方面。这些差距的存在使国内的发动机体积和体重都非常庞大，对发动机正常运作产生影响。我国慢慢开始重视这类问题也开发了相关的软件，为国内传递系统的发展带来了很大助力[3]。

3 结语

在航空发动机械系统的设计过程中要注意许多问题，因为其机械系统的零部件数量众多，设计的专业知识技术复杂，不是一篇文章能说清的。技术人员要在设计细节上注重积累，认真分析数据，看重基础研究，不断总结系统要点，提升整个系统的设计水平，同时积极开展国际交流活动，与国外专业的航空发动机械系统方面人员进行技术交流合作。