航空发动机滑油系统的现状与发展VIP免费

航空发动机滑油系统的现状与发展摘要：滑油系统是保证航空发动机机械传动系统正常工作必不可少的部分，随着中国航空发动机技术的发展进步，滑油系统的研究也不断深入在元部件设计、子系统设计、系统整合和健康监视方面的自行研制上都有了长足的进步。本文对发动机滑油系统的现状进行了分类，并阐述了未来先进滑油系统的发展方向。关键词：滑油系统；在线监视；健康管理；航空发动机Keywords：oilsystem；on-linemonitoring；healthmanagement；aeroengine航空发动机是一种高度复杂和精密的热力机械，其条件十分苛刻，需要经受高转速、高温、高压的考验。由于轴承转速高，并处于发动机中心结构紧凑，润滑与隔热、散热条件较差，出现滑转、磨损、积炭和支承座裂纹等故障的几率较高，需要滑油系统润滑和冷却航空发动机各承力和传动部件，所以滑油系统的性能和工作的可靠性直接关系到发动机的工作性能和可靠性［1］。长期以来我国航空发动机相关领域的研究主要偏重压气机、燃烧室、涡轮这三大部件，忽视了对滑油系统的研究工作，导致发动机滑油系统的设计难以满足现代高性能航空发动机的需要，已成为限制高性能发动机研制与发展的瓶颈。近年来，随着中国航空发动机方面的发展，中国学者对滑油系统的研究也越来越深入，从元部件的设计［2］、子系统设计、系统整合和在线监视等方面进行了深入研究，滑油系统的研制得到了长足的发展。1滑油系统的研究现状1.1对元部件的研究1.1.1供/回油泵主要功能为发动机轴承和传动部分润滑油的输送和抽回，一般为容积式齿轮泵，目前常采用的为外啮合齿轮泵或内啮合转子泵。一般的研究方法为理论分析及CFD数值计算，通过已知供、回油系统边界条件来计算泵的性能，主要着眼的问题为齿轮泵的汽蚀现象和高空性能等。1.1.2燃滑油散热器主要功能是冷却滑油，使滑油温度保持在正常范围，同时加热燃油。目前普遍采用管壳式散热器。一般的换热性能计算方法有效率-传热单元法、平均温差法、温差换热量性能曲线簇法和基于实验数据的改进方法等文献［3］采用无量纲关系曲线进行了管壳式燃滑油散热器换热特性的计算，能较好吻合试验数据，为航空发动机管壳式燃滑油散热器的设计及验证提供了新方法。1.1.3油气分离机构主要功能是把工作过的滑油中的气体分离出来，降低滑油中的气体含量，保证滑油系统安全可靠地工作，目前常用的为离心式油气分离器。一般的研究方法为特性试验和CFD数值模拟，研究重点为分离机构的油气分离效率和流阻特性。1.2对系统的研究滑油系统按不同分类方法可分为多种类别，适用于不同需求：1.2.1按滑油循环方式使用分类可分为开式系统和循环系统，其中循环系统又可分为单回路系统、双回路系统和短循环系统，相较于单回路系统，双回路系统的优点在于大部分滑油在主回路循环，加速滑油预热，减小启动阻力，同时可以提高增压泵前压力，提升系统高空性能，而短循环系统不仅具有双回路系统的优点并且由于带气泡的回油不经滑油箱，有利于滑油箱的小型化。1.2.2按滑油散热器的安装位置分类可分为正向循环系统和反向循环系统。正向循环时散热器安装在回油路中，通常要求散热器前有性能良好的油气分离器，反向循环时散热器安装在供油路中，此时滑油箱为热油箱设计［4］，有利于油气分离。1.2.3按滑油流量是否可调节分类可分为调压式系统和全流式系统，二者区别在于是否安装有调压活门调压式系统中供油压力被调压活门限制在一定范围内，全流式系统能在不用减压活门的情况下在发动机的转速范围内达到要求的滑油流量。1.2.4组合式组合式滑油系统一般为开式与循环式相结合，工作在高温负荷的摩擦组件采用开式润滑，工作过的高温变质滑油直接排出机外。此外，滑油系统由通风、供油和回油三个子系统组成，各个子系统的协同工作也是研究的重点，主要目标是通过降低通风量、降低供油量，从而减轻机械系统重量。1.3对高温润滑剂的研究高温润滑剂能够有效避免热区轴承腔内的滑油结焦与着火，热区轴承腔、轴承、支座等的热防护和隔热可以精简，有利于减少冷却空气量、减少滑油流量、减轻整体机械系统重量，所以高温润滑剂也是滑油系统研究的重点。美国IHPTET中对高性...