航空作动器主密封结构参数化分析*

张妙恬 李德才

(清华大学机械工程学院 北京 100084)

随着我国经济发展，交通网络日益发达，航空运输在交通中占比越来越大。2007年，我国启动大型飞机重大专项[1-2]；2014年，ARJ-21支线客机取得适航认证；2017年5月，国产大型客机C919首次飞行成功。预计到2026年，我国大型客机将新增3 000架，将形成万亿元的产值，国家大型飞机的发展面临前所未有的新机遇[3]。目前我国飞机上很多关键系统及零部件被国外公司垄断，而作动器密封圈就是其中之一，它在飞机的起飞和降落过程中起重要作用。密封件的失效会直接影响整机的效率导致大量的经济损失，甚至会带来严重的安全事故[4-5]。

国际上著名的橡塑密封件厂家(如UTEC和HUNGER、PARKER、NOK、Trelleborg等公司)不断地从改进材料配方、研制新材料以及新结构等方面进行密封技术创新，密封件的寿命和可靠性逐年提高。与国内相比，发达国家的密封技术已形成较为完善的工业体系，包括设计、生产、试验、应用等方面[6]。国内生产的密封圈的平均寿命，仅为上述国外著名公司生产的同类密封圈的1/3左右，并且由于缺乏理论支持，密封性能的可靠程度也不能完全保证[7]。目前，国外的先进客机均已经使用35 MPa的压力体制，而国内的密封压力体制使用21 MPa。研究表明，提高压力体制到35 MPa可使飞机的质量和体积分别减少15%和28%[8]。

提升作动器密封圈的密封性能和使用寿命，是目前国内研究者的研究重点。本文作者基于往复密封混合润滑模型，对作动器常用组合密封圈——斯特封的结构参数进行优化设计，以摩擦力和反向泵回率作为密封圈往复密封性能的评价指标，通过理论计算得到斯特封的优化结构参数，为提升斯特封的密封性能提供科学理论依据。……