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我国为何如此高调公布此消息: 发动机寿命赶上美国! 终于实现超

发布于:2019-05-13  |   作者:admin  |   已聚集:人围观

  自从100多年前第一架飞机成功跃上蓝天后,依靠润滑油来正常工作的轴承系统就一直在航空发动机中起着至关重要的作用。然而,它却在一定程度上限制了航空发动机的发展:润滑油的温度一般不能超过180摄氏度,且需要增加油泵、油冷却器和油过滤器等附件;受离心G力的影响,航空发动机轴承滚动元件工作不能长期工作在过高的转速下,影响了发动机性能进一步提高。从国内军民用航空发动机统计数据来看,油润滑轴承系统占航空发动机成本和重量的10%至30%、维修量的25%至50%,需要大量费时、费力、费钱的维护才能保证飞行安全,而且最关键的,它也是发动机寿命的关键因素之一,据资料披露,国产第三代航空发动机涡扇-10A“太行“在研制和使用过程中,特别是经过长时间使用之后,曾经出现油泥过多和轴承腔结焦现象,导致发动机滑油流通路线受阻,发动机工作可靠性降低,给发动机带来安全隐患,并降低了发动机间隔维修时间。经专家分析认为,是发动机滑油回油温度过高,温度超过200摄氏度所致。

  如何提高航空发动机轴承的使用温度和寿命,是我国科学家们一直孜孜以求的课题。空气轴承是利用空气弹性势能来起支承作用的一种新型轴承。它利用转子高速旋转时,转子四周空气因自身粘滞力被吸入轴与空气轴承间的楔形区,从而产生强大的浮力,使转轴可以在悬空的状态下高速运行。在高速、低摩擦、高温、低温及有辐射性的场合,显示了其独具的优越性,可以完成使用滚动轴承或油膜轴承所不能解决的困难。近十几年在箔片空气轴承技术上取得的突破,使得将其应用在航空发动机上成为可能。箔片空气轴承具有以下优点:第一是不需油润滑系统,能使航空发动机重量和成本减少,第二是耐高温涂层能使轴承在650摄氏度的高温,DN值超过300万转*毫米/分钟的高速下运转,可显著提高航空发动机的功率密度。

  最重要的是,特别是对于小型飞机、靶机、巡航导弹、微型无人机,则具有更大的吸引力。研究表明,采用箔片空气轴承可使小型航空发动机重量减轻15%、成本减少20%、维护费用减轻50%、提高功率密度20%、能使载50人的支线喷气客机的直接运行费用减少8%。因此,研究箔片空气轴承技术在航空发动机上的应用具有特别重要的意义。而且,未来航空发动机公认的发展方向是采用主动磁浮轴承为核心技术的多电/全电发动机,但是当主动磁浮轴承过载或电力失效时转子会迅速失去悬浮,造成灾难性后果,因此还必须安装辅助轴承。箔片空气轴承和主动磁浮轴承一样都是无油轴承,并且由于箱片空气轴承在高速高温环境下具有高的承载能力和耐冲击能力,因此特别适合作为磁悬浮轴承的辅助轴承。

  目前,在这一领域处于国际领先地位的是美国MITI公司,其研制的高速箔片空气轴承,用于美国的国家级航空发动机预研计划-——综合高性能涡轮发动机技术(IIPTET)第三阶段子项目:联合可消耗得起涡轮发动机概念验证机——XTL-87上。采用箔片空气轴承增加了巡航导弹发动机运转时的转速和温度、提高可贮存时间、减少维护费用,并减少发动机成本和重量的30%。在最近发表的公开论文和消息中,首次披露了我国空气轴承研制的一些情况。为降低微型燃气轮机,航空发动机体积,使用成本和噪音,以中科院工程热物理研究所为主的我国科研企事业单位依托国家科技支撑计划项目,研发出气体轴承支承的高速微型燃气轮机一系列型号,其中30千瓦微型燃气轮机可用于军用小型移动电站上,18千瓦的微型燃气轮机可用于下一代两人制坦克 和新型装甲车辆的待机辅助动力上(还可用余热提供制冷功率8千瓦),据悉,我国正在测试的两人坦克样车中即将实用这种新型微型燃气轮机系统。

  使用表明,采用气体轴承的微型燃气轮机发电效率已与小型柴油发电机组相当,单位重量约为柴油发电机组的1/3,额定状态下的运行寿命可达10年,比军用柴油机组要高得多。采用空气轴承后,运动部件和磨擦部件极少,因此几乎没有润滑油消耗,振动小,运行平稳,噪音低,维护费用少,大大低于柴油机组。是理想的绿色环保电源。中科院工程热物理研究所轻型动力试验基地研制的采用箔片空气轴承技术的小型涡喷发动机业已点火成功,这种技术可以使小型航空发动机的质量大幅减轻15%,成本减少20%,大大减少发动机维修费用。另据资料透露,其正在研发的小型涡扇发动机采用此技术后启停寿命可达20000次以上,有希望成为一种可负担得起的小型高性能长寿命航空发动机,总体上使用寿命首次赶上美国同类型产品,据悉,未来该技术将应用在涡扇-10C、涡扇-12B、涡扇-14、涡扇-15、涡扇-17、涡扇-18、涡扇-19、涡扇-20、涡扇-30等发动机上,从而达到2025年使国产航空发动机寿命达到国外同类型产品的60%目标,2030 年基本赶上世界先进水平。

标签:无油轴承(8)
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