[長(zhǎng)知識(shí)]航空發(fā)動(dòng)機(jī)封嚴(yán)技術(shù)的進(jìn)展-文庫(kù)吧資料
2025-06-29 15:17本頁(yè)面
【正文】 機(jī)出口處采用刷式封嚴(yán)，可使發(fā)動(dòng)機(jī)耗油率降低1%，即一架中等航程的雙發(fā)飛機(jī)，每年可節(jié)省200t燃油。GE公司的試驗(yàn)表明，刷式封嚴(yán)泄漏量只有篦齒封嚴(yán)的5%～10%。跑道是與刷絲相接觸的表面，基體材料一般選用高強(qiáng)度、耐熱、導(dǎo)熱性好的結(jié)構(gòu)鋼或高溫合金；跑道涂層則選用氧化鋁、碳化鉻和碳化鎢，采用等離子或爆炸噴涂的方式將涂層材料牢固地附著在機(jī)體上。但多個(gè)單級(jí)刷式封嚴(yán)串聯(lián)起來形成多級(jí)刷式封嚴(yán)，可提高其整體耐壓能力。前板處于氣流的高壓側(cè)(上游)，作用是夾持刷絲；背板處于氣流的低壓側(cè)(下游)，起支承刷絲、承受壓差的作用。 刷式封嚴(yán)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)刷式封嚴(yán)是一種接觸式密封裝置，主要由刷絲、前板、背板和跑道組成（見圖3）。這種設(shè)計(jì)既可盡量減少封嚴(yán)篦齒齒頂與外環(huán)間的間隙，有效降低泄漏量，又能保證發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性和安全性。1994年，F(xiàn)16戰(zhàn)斗機(jī)在2個(gè)月內(nèi)損失了4架，其原因是發(fā)動(dòng)機(jī)高壓渦輪軸的封嚴(yán)篦齒環(huán)斷裂。(3) 采用蜂窩密封裝置。目前國(guó)外的研究表明，與基準(zhǔn)結(jié)構(gòu)相比(圖2(a))，采用斜齒和高階梯相結(jié)合的方式(圖2(b))可使泄漏量減少17%。在與篦齒對(duì)應(yīng)的外環(huán)表面覆蓋一層質(zhì)地較軟的氧化物涂層或鍍層，一方面可起到保護(hù)作用，承受篦齒與外環(huán)的少許接觸；另一方面可自然形成最小間隙，達(dá)到最好密封性能。這主要是因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子和靜子之間的間隙值時(shí)，必須考慮長(zhǎng)期工作時(shí)輪盤與葉片的蠕變伸長(zhǎng)、機(jī)匣的收縮變形、轉(zhuǎn)子的振動(dòng)和偏擺等因素，使得間隙設(shè)計(jì)值偏大。篦齒封嚴(yán)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，封氣效果差，泄漏量比接觸式的大。CF680C2發(fā)動(dòng)機(jī)5號(hào)軸承腔改用這種裝置后，不僅泄漏量有所減少，效率更高，而且整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量還減輕了45kg。聯(lián)信公司已用陶瓷環(huán)密封替代石墨環(huán)密封，成功克服了焦化問題，同時(shí)還大大延長(zhǎng)了封嚴(yán)裝置壽命。在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中，石墨封嚴(yán)的石墨環(huán)與軸和葉片本身無直接相對(duì)摩擦，石墨有自我潤(rùn)滑作用，在潤(rùn)滑條件不良的情況下仍能可靠工作，加之石墨摩擦系數(shù)小，因此當(dāng)石墨環(huán)磨損時(shí)，與之相配合的軸和葉片能完整無損。石墨封嚴(yán)主要用在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)軸承位置和輔助裝置處。由此可以看出，先進(jìn)封嚴(yán)技術(shù)在滿足發(fā)動(dòng)機(jī)諸多性能，如耗油率、飛行成本、推重比、發(fā)動(dòng)機(jī)及其部件壽命以及降噪等方面，都起到了關(guān)鍵作用。NASA先進(jìn)亞聲速技術(shù)計(jì)劃研究表明，提高封嚴(yán)裝置性能、減少泄漏量、確保在更惡劣的工作環(huán)境中延長(zhǎng)壽命，對(duì)降低發(fā)動(dòng)機(jī)耗油率進(jìn)而直接減少使用成本起到了非常重要的作用。此外，現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制技術(shù)已達(dá)到很高
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