萬新民　張棟　張祥

摘 要：在本文中主要從傳動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)、潤(rùn)滑系統(tǒng)技術(shù)、密封技術(shù)以及主軸承系統(tǒng)技術(shù)對(duì)我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，以期促進(jìn)我國(guó)航空事業(yè)的更長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：航空發(fā)動(dòng)機(jī) 機(jī)械系統(tǒng) 潤(rùn)滑系統(tǒng) 密封技術(shù)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械系統(tǒng)中包含的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且出現(xiàn)故障的幾率也比較大，這與我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)水平不高有很大關(guān)系。這就需要技術(shù)人員進(jìn)行大量的研究以及借鑒國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)，推動(dòng)我國(guó)航空事業(yè)的發(fā)展。尤其是發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)中重要的一部分，其安全性能、穩(wěn)定以及機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)水平都至關(guān)重要，因此加強(qiáng)對(duì)相關(guān)技術(shù)的研究起著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、傳動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)

一直以來，傳動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)都是國(guó)外航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)研究中的重要部分，并且在發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中也起到提供動(dòng)力的重要作用。從目前發(fā)展情況來看，航空發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)主要是在滿足高速、重載工作的基礎(chǔ)上，盡可能減少傳動(dòng)系統(tǒng)的體積、質(zhì)量和可靠性，延長(zhǎng)系統(tǒng)的使用壽命，而且減少成本投入，保證傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合性能。

由于發(fā)達(dá)國(guó)家航空技術(shù)發(fā)展起步較早，無論是技術(shù)還是系統(tǒng)研究方面都相對(duì)成熟和先進(jìn)，并且建立了科學(xué)完備的計(jì)算分析系統(tǒng)、強(qiáng)度和性能實(shí)驗(yàn)技術(shù)，并將發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)部件的受力、變形或者與對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)聯(lián)的部件產(chǎn)生的影響考慮到強(qiáng)度計(jì)算中，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分析上也相對(duì)完善[1]。通過科學(xué)的計(jì)算，甚至可以將發(fā)動(dòng)機(jī)工作的情況真實(shí)模擬出來，以便進(jìn)行更深入的研究。同時(shí)齒輪動(dòng)態(tài)技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)過大量基礎(chǔ)試驗(yàn)獲取的數(shù)據(jù)，建立了豐富的數(shù)據(jù)庫，不僅可以保證傳動(dòng)系統(tǒng)的基本使用要求，而且也保證了經(jīng)濟(jì)性。與其他國(guó)家的技術(shù)相比，我國(guó)的航天發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)水平整體偏低，甚至存在很大的差距，而這一差距可以表現(xiàn)在齒輪嚙合仿真、傳動(dòng)機(jī)匣與附件一體化設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)以及整體動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)等方面[2]。因?yàn)槲覈?guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)附件數(shù)量多、轉(zhuǎn)速存在差異以及外廓尺寸較大等，影響傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，這也是我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)鏈長(zhǎng)、軸數(shù)量多以及機(jī)匣殼的體積、質(zhì)量都很大的重要原因。

二、潤(rùn)滑系統(tǒng)技術(shù)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)中對(duì)于技術(shù)要求很高，而且會(huì)涉及到一些有難度的學(xué)科，比如潤(rùn)滑、二向流動(dòng)以及復(fù)雜換熱等，這就增加了設(shè)計(jì)的難度。在21世紀(jì)，國(guó)外一些國(guó)家花費(fèi)了近八年的時(shí)間專門用于研究商用及軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)，在材料和技術(shù)上都進(jìn)行了改進(jìn)和完善，最終取得了可喜的技術(shù)成果。比如航空發(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑系統(tǒng)著火和著火、新型潤(rùn)滑泵以及潤(rùn)滑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等等[3]。隨著這些新的技術(shù)成果被研發(fā)出來，逐漸應(yīng)用到各國(guó)的商用發(fā)動(dòng)機(jī)中試用。

針對(duì)潤(rùn)滑系統(tǒng)技術(shù)的研究，為了滿足我國(guó)未來商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)以及軍用戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，我國(guó)技術(shù)人員也在進(jìn)行大量的技術(shù)研究，主要的研究方向?yàn)椋菏紫?，超高溫?rùn)滑油。在研究過程中技術(shù)人員會(huì)分析在使用超高溫潤(rùn)滑油情況下對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)進(jìn)行分析，再分析其對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的軸承腔隔熱和空氣系統(tǒng)的影響。與此同時(shí)，也會(huì)研究對(duì)適滑油箱以及散熱器等技術(shù)，目的在于通過研究希望達(dá)到在減輕發(fā)動(dòng)機(jī)重量的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提升發(fā)動(dòng)機(jī)的性能；其次，實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑油系統(tǒng)熱計(jì)算的更精準(zhǔn)化。在研究過程中需要借助先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，并進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)操作獲取軸承腔內(nèi)、外的熱傳遞性能，這樣就可以使技術(shù)人員掌握發(fā)動(dòng)機(jī)中各個(gè)附件的載荷譜與溫度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；最后，構(gòu)建科學(xué)合理的潤(rùn)滑系統(tǒng)的檢測(cè)體系。在科學(xué)的潤(rùn)滑系統(tǒng)的檢測(cè)體系指導(dǎo)下，可以及時(shí)了解系統(tǒng)中可能或者已經(jīng)存在的安全隱患，并有針對(duì)性的制定處理方案，減少安全事故。除了上述技術(shù)研究以外，我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械系統(tǒng)方面還需要加強(qiáng)對(duì)新型檢測(cè)傳感器的進(jìn)一步研究，從而為發(fā)動(dòng)機(jī)PHM系統(tǒng)提供更加優(yōu)質(zhì)科學(xué)的服務(wù)。

三、密封技術(shù)

密封技術(shù)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中占據(jù)著舉足輕重的作用，而且無論是軍用航空還是民用航空都需要注意這一問題。目前，我國(guó)的密封技術(shù)水平只能達(dá)到軍用和民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的基本要求目標(biāo)。但是隨著我國(guó)航空事業(yè)的不斷推進(jìn)，新一代航空發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)密封技術(shù)顯然不足以應(yīng)對(duì)航空事業(yè)發(fā)展的實(shí)際需求，面對(duì)新技術(shù)的挑戰(zhàn)，我國(guó)航空領(lǐng)域必須加強(qiáng)重視對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)密封技術(shù)的潤(rùn)滑發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)空氣系統(tǒng)等的研究，實(shí)現(xiàn)不同密封件配對(duì)的最佳狀態(tài)。

在研究發(fā)動(dòng)機(jī)性能過程中，會(huì)涉及到接觸式氣路密封技術(shù)，在提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率和性能方面發(fā)揮了積極作用，目前很多專業(yè)公司的技術(shù)完全可以達(dá)到生產(chǎn)要求，而且規(guī)模也呈現(xiàn)出逐漸擴(kuò)大的趨勢(shì)。但是，面對(duì)新時(shí)期的發(fā)展，下一代航空發(fā)動(dòng)機(jī)氣路密封技術(shù)的研究過程中也遇到了更多難題，比如結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選擇與使用等，這些都需要技術(shù)人員通過大量的計(jì)算和分析才能確定。在計(jì)算這些參數(shù)過程中技術(shù)人員也需要考慮到更高的使用溫度、延長(zhǎng)使用壽命、增加密封壓差以及更嚴(yán)格的磨損情況等等，所以在技術(shù)水平方面有了很大提升。

四、主軸承系統(tǒng)技術(shù)

軸承在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中主要是為了提高正常運(yùn)轉(zhuǎn)所需的動(dòng)力。從國(guó)外航空發(fā)動(dòng)機(jī)的主軸承設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)來看，除了有專業(yè)的軸承系統(tǒng)耦合分析軟件以外，還通過大量實(shí)驗(yàn)研究獲取了豐富的數(shù)據(jù)資源，為三維數(shù)字方針設(shè)計(jì)的發(fā)展提供了重要的數(shù)據(jù)支撐。同時(shí)，在主軸承設(shè)計(jì)制造方面，國(guó)外的研究還采用了二次碎硬技術(shù)，有效解決了制造軸承過程中產(chǎn)生的剩余應(yīng)力問題，而且提高了軸承表層的硬度性能，即使在應(yīng)力要求更高的情況下也可以滿足實(shí)際要求。

現(xiàn)階段，我國(guó)軸承技術(shù)方面的應(yīng)用也只是出于剛起步階段，還有很長(zhǎng)遠(yuǎn)的路要走。面對(duì)軸承行業(yè)快速發(fā)展的趨勢(shì)，軸承研發(fā)部門和發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)部門已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了合作，并且在滿足實(shí)際需求的同時(shí)也針對(duì)軸承技術(shù)方面提出了更加嚴(yán)格科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)，然后通過實(shí)驗(yàn)研究收集大量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)并建立軸承應(yīng)用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，促進(jìn)我國(guó)軸承行業(yè)向新的高度發(fā)展。此外，軸承研發(fā)部門以及發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)部門還加強(qiáng)對(duì)專業(yè)技術(shù)的研究，比如主軸承的設(shè)計(jì)工作環(huán)境，保證在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中發(fā)動(dòng)機(jī)其他構(gòu)件不會(huì)對(duì)軸承造成嚴(yán)重?fù)p壞。

結(jié) 語

綜上，當(dāng)前我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)技術(shù)水平還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，為了迎合我國(guó)航空事業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，加大對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)技術(shù)的研究就顯得極其重要。同時(shí)，在科技快速發(fā)展的背景下，是發(fā)展機(jī)遇更是挑戰(zhàn)，所以我國(guó)航空技術(shù)人員應(yīng)該提高思想認(rèn)知，加強(qiáng)在基礎(chǔ)方面的設(shè)計(jì)研究，并借鑒和引進(jìn)國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)，研發(fā)出合適我國(guó)航空發(fā)展的技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

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