航空发动机机械系统技术的分析

万新民　张栋　张祥

摘 要：在本文中主要从传动系统技术、润滑系统技术、密封技术以及主轴承系统技术对我国航空发动机机械系统技术进行了简要分析，以期促进我国航空事业的更长远的发展。

关键词：航空发动机 机械系统 润滑系统 密封技术

航空发动机机械系统中包含的结构比较复杂，而且出现故障的几率也比较大，这与我国航空发动机机械系统技术水平不高有很大关系。这就需要技术人员进行大量的研究以及借鉴国外先进的技术与经验，推动我国航空事业的发展。尤其是发动机是飞机中重要的一部分，其安全性能、稳定以及机械系统技术水平都至关重要，因此加强对相关技术的研究起着重要的现实意义。

一、传动系统技术

一直以来，传动系统技术都是国外航空发动机技术研究中的重要部分，并且在发动机系统中也起到提供动力的重要作用。从目前发展情况来看，航空发动机传动系统主要是在满足高速、重载工作的基础上，尽可能减少传动系统的体积、质量和可靠性，延长系统的使用寿命，而且减少成本投入，保证传动系统的综合性能。

由于发达国家航空技术发展起步较早，无论是技术还是系统研究方面都相对成熟和先进，并且建立了科学完备的计算分析系统、强度和性能实验技术，并将发动机各个部件的受力、变形或者与对发动机相关联的部件产生的影响考虑到强度计算中，对于发动机的静态和动态分析上也相对完善[1]。通过科学的计算，甚至可以将发动机工作的情况真实模拟出来，以便进行更深入的研究。同时齿轮动态技术的发展，经过大量基础试验获取的数据，建立了丰富的数据库，不仅可以保证传动系统的基本使用要求，而且也保证了经济性。与其他国家的技术相比，我国的航天发动机传动系统技术水平整体偏低，甚至存在很大的差距，而这一差距可以表现在齿轮啮合仿真、传动机匣与附件一体化设计、优化设计以及整体动态设计等方面[2]。因为我国航空发动机传动系统附件数量多、转速存在差异以及外廓尺寸较大等，影响传动系统设计，这也是我国航空发动机传动链长、轴数量多以及机匣壳的体积、质量都很大的重要原因。

二、润滑系统技术

航空发动机润滑系统设计中对于技术要求很高，而且会涉及到一些有难度的学科，比如润滑、二向流动以及复杂换热等，这就增加了设计的难度。在21世纪，国外一些国家花费了近八年的时间专门用于研究商用及军用航空发动机传动润滑系统，在材料和技术上都进行了改进和完善，最终取得了可喜的技术成果。比如航空发动机的润滑系统着火和着火、新型润滑泵以及润滑系统的设计等等[3]。随着这些新的技术成果被研发出来，逐渐应用到各国的商用发动机中试用。

针对润滑系统技术的研究，为了满足我国未来商用航空发动机以及军用战斗机发动机的润滑系统设计要求，我国技术人员也在进行大量的技术研究，主要的研究方向为：首先，超高温润滑油。在研究过程中技术人员会分析在使用超高温润滑油情况下对发动机的状态进行分析，再分析其对发动机的轴承腔隔热和空气系统的影响。与此同时，也会研究对适滑油箱以及散热器等技术，目的在于通过研究希望达到在减轻发动机重量的基础上，进一步提升发动机的性能；其次，实现润滑油系统热计算的更精准化。在研究过程中需要借助先进的计算机技术，并进行大量实验操作获取轴承腔内、外的热传递性能，这样就可以使技术人员掌握发动机中各个附件的载荷谱与温度之间的对应关系；最后，构建科学合理的润滑系统的检测体系。在科学的润滑系统的检测体系指导下，可以及时了解系统中可能或者已经存在的安全隐患，并有针对性的制定处理方案，减少安全事故。除了上述技术研究以外，我国航空发动机机械系统方面还需要加强对新型检测传感器的进一步研究，从而为发动机PHM系统提供更加优质科学的服务。

三、密封技术

密封技术在航空发动机系统中占据着举足轻重的作用，而且无论是军用航空还是民用航空都需要注意这一问题。目前，我国的密封技术水平只能达到军用和民用航空发动机的基本要求目标。但是随着我国航空事业的不断推进，新一代航空发发动机密封技术显然不足以应对航空事业发展的实际需求，面对新技术的挑战，我国航空领域必须加强重视对发动机密封技术的润滑发动机系统空气系统等的研究，实现不同密封件配对的最佳状态。

在研究发动机性能过程中，会涉及到接触式气路密封技术，在提高發动机效率和性能方面发挥了积极作用，目前很多专业公司的技术完全可以达到生产要求，而且规模也呈现出逐渐扩大的趋势。但是，面对新时期的发展，下一代航空发动机气路密封技术的研究过程中也遇到了更多难题，比如结构设计、材料选择与使用等，这些都需要技术人员通过大量的计算和分析才能确定。在计算这些参数过程中技术人员也需要考虑到更高的使用温度、延长使用寿命、增加密封压差以及更严格的磨损情况等等，所以在技术水平方面有了很大提升。

四、主轴承系统技术

轴承在航空发动机中主要是为了提高正常运转所需的动力。从国外航空发动机的主轴承设计设计来看，除了有专业的轴承系统耦合分析软件以外，还通过大量实验研究获取了丰富的数据资源，为三维数字方针设计的发展提供了重要的数据支撑。同时，在主轴承设计制造方面，国外的研究还采用了二次碎硬技术，有效解决了制造轴承过程中产生的剩余应力问题，而且提高了轴承表层的硬度性能，即使在应力要求更高的情况下也可以满足实际要求。

现阶段，我国轴承技术方面的应用也只是出于刚起步阶段，还有很长远的路要走。面对轴承行业快速发展的趋势，轴承研发部门和发动机设计部门已经实现了合作，并且在满足实际需求的同时也针对轴承技术方面提出了更加严格科学的标准，然后通过实验研究收集大量基础数据并建立轴承应用数据库系统，促进我国轴承行业向新的高度发展。此外，轴承研发部门以及发动机设计部门还加强对专业技术的研究，比如主轴承的设计工作环境，保证在运转过程中发动机其他构件不会对轴承造成严重损坏。

结 语

综上，当前我国航空发动机相关技术水平还远远落后于发达国家，为了迎合我国航空事业发展的趋势，加大对发动机系统技术的研究就显得极其重要。同时，在科技快速发展的背景下，是发展机遇更是挑战，所以我国航空技术人员应该提高思想认知，加强在基础方面的设计研究，并借鉴和引进国外发达国家的技术与经验，研发出合适我国航空发展的技术。

参考文献

[1] 陈聪慧，葛泉江，李季，信琦，毛宏图.航空发动机机械系统技术研究[J].航空发动机，2015，41（05）：86-91.

[2] 王贵春.航空发动机机械系统技术的分析[J].现代制造技术与装备，2018（01）：41-42.

[3] 高奇.航空发动机机械系统技术的分析[J].中国战略新兴产业，2017（20）：132+134.