航空发动机机械系统技术的探讨

吴彦霖

摘要：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的复杂性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，目前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，發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，主要有基础技术相对薄弱、设计水平低、制造水平难以达到相应水平、试验方法落后等，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。

关键词：机械系统;传动;润滑;密封;轴承;航空发动机

1航空运输

航空运输作为当前人们出行选择的最主要的方式，因其自身的优势受到众多青睐。航空运输很少会受到自然条件的限制，在运输速度上更是所有交通运输中最快的，并且其收费的标准是根据运输的距离决定的，因此经济价值也相对较高。航空发动机的机械系统主要由传动、润滑、密封和轴承四部分构成，整个运输系统较为复杂。国内在这一方面的研究相对薄弱，因此在机械设备的安装、使用及维修方面出现的问题比较得多。为了进一步的解决这一问题，我们将对这四个系统进行一一的分析。

2航空发动机机械系统技术的探讨

2.1传动系统技术

传动系统一直以来都是航空发动机机械系统研究的重点内容之一，就目前的情况来看，较为先进的航空发动机传动系统是在高速运转、重载工作、缩小体积质量、降低成本以及提高使用寿命为主要发展趋势的。欧美等国对航空发动机的传动系统有着深入的研究，并建立了比较完善的计算分析系统，该计算分析系统的出现可以实现对传动系统强度和性能的检测，从而将各个部件的受力情况等信息自动传递于该系统中，实现对传动系统的静态和动态分析，以此有效的模拟传动系统的实际工作情况。现阶段，国内已经建立了较为完整的航空发动机机械计算机分析系统，通过将传动系统的受力、变形以及对相关联部件产生的影响利用计算机技术，可以比较准确的模拟真实机械系统的运行情况。同时，国内也对传动系统的噪声、振动以及声振粗糙度加大研究力度，有效解决了因机械系统设计误差带来的噪声问题。

2.2润滑系统技术

目前润滑系统的设计有二向流动、复杂换热、弹流润滑等难点，自20世纪以来欧美等国联合开展了商用、军用航空发动机润滑系统的研究，改进创新了润滑系统的材料和技术。主要有航空发动机抽成腔内的流动与换热、润滑系统的着火与防火、电驱动润滑泵的应用等，使润滑系统性能得到了显著提升。

而我国在当前阶段中，对润滑系统技术的研究还不是很多，但也取得了一定的成果。通过新设计提升通风器和滑油泵的工作效率，减小燃油附件体积，通过减少飞附机匣的传动齿轮数量而减少机匣外廓尺寸，来达到润滑系统的轻量化。

2.3密封系统技术

密封技术主要使用在商用、军用航空发动机上，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。需要将密封技术和润滑技术结合起来，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得到了提升，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，效果更好。

2.4主轴轴承

在轴承设计分析技术方面，欧美等国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，能够进行三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，还能减轻发动机质量、改善转子振动特性;通过详细、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，不断丰富和完善数据库，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。

结语

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，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。

航空发动机的机械系统包含了诸多子系统，涉及的范围也比较的复杂。在当前的技术发展之下，面临的既是机遇又是挑战，我们要从实际出发用数据说话，将航空事业的发展提高到一个新的阶段。综上所述，航空发动机机械系统的设计要更加的注重基础方面的设计，同时积极地向其他行业学习，将适合航空发展的技术不断的应用起来，实现航空事业更好的发展。

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