宽温域下柔性接头界面损伤及密封可靠性数值研究（英文）

界面失效是固体火箭发动机柔性接头的重要问题。为研究宽温域(-55℃～65℃)下柔性接头摆动过程中界面的损伤规律,基于ABAQUS 6.14建立了柔性接头的三维非线性有限元分析模型,并采用内聚力模型作为粘接界面的本构模型,获得了界面的损伤参数。此外,结合界面间的接触应力,提出了一种计算柔性接头密封可靠度的方法。结果表明,宽温域下粘接界面与丁异戊橡胶的力学性能随温度的升高而逐渐下降,说明柔性接头在高温段更容易发生失效;并且确认了柔性接头密封可靠度与界面损伤间成反比关系,宽温域下随着温度升高,柔性接头损伤程度先缓慢增大,-40℃后出现迅速增加,而柔性接头密封可靠度先呈线性下降趋势,20℃后下降趋势放缓,-55℃时柔性接头密封可靠度最大。     

宽温域下柔性接头界面损伤及密封可靠性数值研究

界面失效是固体火箭发动机柔性接头的重要问题。为研究宽温域(-55℃～65℃)下柔性接头摆动过程中界面的损伤规律,基于ABAQUS 6.14建立了柔性接头的三维非线性有限元分析模型,并采用内聚力模型作为粘接界面的本构模型,获得了界面的损伤参数。此外,结合界面间的接触应力,提出了一种计算柔性接头密封可靠度的方法。结果表明,宽温域下粘接界面与丁异戊橡胶的力学性能随温度的升高而逐渐下降,说明柔性接头在高温段更容易发生失效;并且确认了柔性接头密封可靠度与界面损伤间成反比关系,宽温域下随着温度升高,柔性接头损伤程度先缓慢增大,-40℃后出现迅速增加,而柔性接头密封可靠度先呈线性下降趋势,20℃后下降趋势放缓,-55℃时柔性接头密封可靠度最大。     

柔性支承浮环柱面气膜密封准动态特性分析

通过对柔性支承浮环柱面气膜密封系统工况特点和工作原理的研究,分析了该密封系统的设计分析要点;提出该密封系统的准动态特性计算分析方法,建立了基于旋转坐标系的系统稳态工作特性的数值计算模型;采用有限元法实现了密封气膜力学特性和密封稳态特性的计算仿真.计算得到了反转轴间柔性支承浮环柱面气膜密封系统的主要密封特性参数随膜厚变化的特性曲线,为密封系统设计提供了理论基础.      

航天材料及工艺研究所密封与阻尼减振技术中心

航天材料及工艺研究所密封与阻尼减振技术中心，几十年来一直从事宇航工业领域密封结构设计、密封材料和制品的研制、生产，在各类特种密封结构设计和密封材料研制等方面积累了丰富的经验。密封材料及制品可在多种严酷条件下使用，如耐各种介质（强氧化剂、强酸、肼类、油类、液氢、液氧和高温燃气等）。可根据需要研制生产各类密封剂和各种规格的特种橡胶、工程塑料、石墨、金属及复合结构密封制品。中心拥有完善的材料性能和密封性能测试手段及模拟试验设备。     

航天材料及工艺研究所密封与阻尼减振技术中心

航天材料及工艺研究所密封与阻尼减振技术中心，几十年来一直从事宇航工业领域密封结构设计、密封材料和制品的研制、生产，在各类特种密封结构设计和密封材料研制等方面积累了丰富的经验。密封材料及制品可在多种严酷条件下使用。如耐各种介质（强氧化剂、强酸、肼类、油类、液氢、液氧和高温燃气等）。可根据需要研制生产各类密封剂和各种规格的特种橡胶、工程塑料、石墨、金属及复合结构密封制品。中心拥有完善的材料性能和密封性能测试手段及模拟试验设备。     

高温基线密封研究进展

介绍了高温基线密封的使用需求、结构和材料选择、设计、模拟分析以及试验装置的发展;并结合具体的使用背景,以Shuttle orbiters和X-38上使用的控制面基线密封件为例,介绍了NASA在研制高温基线密封金属弹簧管的过程中,高温金属弹簧管的材料选择、结构设计和性能测试.     

柔性石墨高温密封材料应用研究

本文介绍了柔性石墨密封材料径向密封所需施加的轴向力和拧紧力矩的计算。 将此材料用于某型机引气系统的蝶阀上,试验表明,这种密封材料及结构比采用氟橡胶的密封可靠性提高很多,其工作介质温度达450℃。     

几种缠绕密封垫圈骨架材料回弹性能比较

随着火箭发动机结构重量的减轻,对关键部位的法兰盘厚度要求愈来愈薄,传统的密封方法己经不能满足要求。缠绕垫圈是一种较好的密封形式。它成型简单方便,对密封面要求不高、密封效果良好、价格低廉,有较高的实用价值。本试验是通过测量材料的室温与高温弹性性能和缠绕密封垫圈的高温压缩回弹性能试验,选出适于在不同温度下使用的缠绕垫圈的骨架材料。并研究了不同热处理状态对GH169合金弹性模量的影响,选择出最佳热处理方案。该密封垫圈经发动机热试车,取得了满意的结果。     

螺旋槽端面气膜密封结构高温特性研究

为了研究螺旋槽端面气膜密封结构在高温下的密封性能,建立了高温密封分析数学模型,研究了螺旋槽气膜密封的气膜温度、压力以及端面变形分布规律,在此基础上探讨了螺旋槽气膜密封的热变形机理,并进一步分析了不同密封压力、转速、环境温度下热效应对开启力和泄漏率的影响。结果表明:在高压、高速条件下,热效应使端面形成发散间隙,导致开启力减小,泄漏率增加;在低压、高速条件下,热效应使端面形成收敛间隙,导致开启力及泄漏率增大。对于螺旋槽端面气膜密封结构,环境温度的升高对端面变形的影响不明显,且环境温度从300 K升至550 K时,考虑端面热效应的开启力减小4%,泄漏率减少36%。     

滑油密封兼容性对航空发动机的影响分析

为了探明不同级别的II型合成滑油密封兼容性对航空发动机的影响,通过对MIL-PRF-23699和SAE-AS-5780规范的解读,发现高温油在密封兼容性上的缺陷。将航空发动机橡胶类密封件浸泡在不同滑油中的实验说明了高温油中的密封件在超过120℃,1 800 h后更容易产生膨胀和降解现象。CFM56-5B/-7B 3号轴承前封严脱胶故障的分析表明,PTFE的脱落和发动机使用的高温油有关系,PTFE的脱落可导致发动机受到污染和大量漏滑油。     

JG4246A高温合金尾喷管密封片裂纹机理分析

针对由Ni3Al基JG4246A高温合金精铸的航空发动机尾喷管密封片在工作后出现的裂纹故障,通过开展密封片外观检 查、裂纹断口分析、组织检查、化学成分分析、组织和再结晶热模拟试验等,对裂纹的性质和产生机理进行了分析。结果表明：密封 片的裂纹性质为以热应力为主导致的疲劳裂纹,起源于密封片表面的再结晶层。密封片边缘局部温度超过材料允许使用温度,使 其表面产生再结晶,在热应力作用下再结晶逐渐开裂形成微裂纹;局部超温也引起基体组织转变,降低了基体本身的高温性能,并 促进裂纹逐渐向基体扩展,最终形成宏观裂纹。为避免类似故障再次发生,建议进一步优化密封片结构,改善温度场温度梯度,降 低工作温度;增加去应力退火工艺,以降低构件的残余应力。     

联合技术系统公司对美国导弹防御火箭发动机进行试验

联合技术系统公司对美国导弹防御火箭发动机进行试验据联合技术系统公司９月２９日报道，该公司对陆基拦截机可移动喷管固体火箭发动机成功地进行了点火试验，这是美国陆军国家导弹防御技术准备计划的关键部件。发动机和多枢轴柔性密封，即喷管控制中的一种新概念，由联合...     

混合绳密封技术在高性能发动机上的应用

NASALewis公司为航天飞机发动机开发了一种先进的高温、混合绳密封件。该密封件采用新的高温陶瓷纤维或超级高温合金丝编织。自从 1992年获得专利以来 ,该技术已经应用到很多领域。　　在由NASA/美国国防部 /GE公司联合开展的综合高性能涡轮发动机技术 (IHPTET)计划中 ,GE公司将这种混合绳密封技术应用到联合涡轮先进燃气发生器 (JTAGG )发动机中 ,成功地密封了先进的镍铝涡轮静子叶片。该密封件允许静子叶片与支撑结构件相对运动 ,解决了常规密封的热冲击问题。高温涡轮静子 /密封件与其他一些先进技术成功地应用到JTAGG发动机…     

刷式密封结构GH4169+Haynes214电子束焊接组织及密封性能研究

为了发展航空用先进的柔性密封技术,采用电子束焊接对GH4169+Haynes214刷丝进行了刷式密封结构的研制,研究了不同的焊接工艺对焊缝成形规律的影响,焊接接头的组织特征、显微硬度及密封性能。结果表明,采用电子束焊接技术能够获得成形良好、无裂纹和气孔的焊接接头。焊缝组织为横向短枝晶、长主轴的树枝状晶,主要是由γ相、γ’相及γ’’相（Ni3Nb）构成,在横向枝晶间形成共晶组织（γ+Laves）。熔合线区的碳化物在热循环下发生了长大,在晶界上团聚。焊接接头的显微硬度呈近似对称分布,焊缝区域的平均硬度约435HV,小于GH4169母材（约540HV）,由于焊缝区域主要为Haynes214,其Ni和Al的含量高,在焊缝凝固时Haynes214与GH4169的合金元素发生了混合,凝固后的焊缝组织差异引起显微硬度变化。刷式密封结构常温（20℃）和高温（403℃）的泄漏率均小于20 g/s。常温（20℃）下泄漏系数稳定在0.006附近,小于预期泄漏系数0.007,当加温到403℃条件时,随着压力升高泄漏系数逐渐升高,最终稳定在0.004左右,表明刷式密封结构具有优越的密封性能,可在航空航天发动机上...     

表面织构靴底流体动压指尖密封的性能分析

表面织构靴底流体动压指尖密封是本文提出的一种新型柔性气体密封。建立了具有圆形微坑表面织构靴底的指尖密封分析模型,采用流固耦合有限元数值计算方法,分析了不同工况和织构结构条件下表面织构靴底流体动压指尖密封的泄漏率、气膜承载力及气膜流场特征。结果表明具有圆形微坑织构靴底的指尖密封具有较低的泄漏率和较高的气膜承载力,通过与现有典型人字槽流体动压指尖密封和接触式指尖密封的性能对比,进一步说明了表面织构靴底指尖密封的综合性能优势。流体压差对表面织构靴底流体动压指尖密封的性能影响较大;压差较大时,适当增大微坑直径、减小微坑深度、采用均匀分布的微坑结构形式,有利于提高密封性能。本文工作为设计性能良好的指尖密封结构提供了一种新思路。     

市场

高品质密封圈 Parker Hannifin公司 又有了一种新的低锁紧力 的密封材料,并成为了在 高品质、高温密封 Paroflour Ultra材料系列 中的一员。FF354-65材料 很柔软,很容易安装在O 型或其他需要密封的凹形槽内。据公司介绍这种产品可以用与其他预氧化氟弹性材料相比更低的锁紧力就能得到更好的密封性能。这种新产品可以制成O型环、模制模型和其他密封构型。     

空心金属“O”形环

前言空心金属“O”形环是六十年代初期出现的一种耐高温、高压和耐腐蚀性的静密封元件。研究空心金属“O”形环的目的,在于解决发动机上600℃以上的高温密封。实践证     

周向收敛型动压式指尖密封的结构优化及其动态性能仿真

周向收敛型动压式指尖密封是一种可用于航空发动机的非接触式柔性气封.根据周向收敛型动压式指尖密封的工作性能要求,提出密封性能优化数学模型.采用人工神经网络和遗传算法相结合的优化方法,通过建立反向传播(BP)神经网络确定设计变量与目标函数之间的隐含关系,再利用遗传算法对周向收敛型动压式指尖密封进行结构参数优化,获得了性能较...     

δ相对GH4169环形件高温缺口持久寿命的影响

δ相对ＧＨ４１６９环形件高温缺口持久寿命的影响沈阳黎明发动机制造公司刘庆瑞，付肃真一批材料力ＧＨ４１６９合金的密封坏，锻后经固溶时效热处理后，测试了高温缺口持久性能，并检查了它们的金相组织。１．持久方式金相组织缺口拭棒共做了两次试验，试验温度力６５Ｏ...     

金属材料激光表面改性与高性能金属零件激光快速成形技术研究进展

 简要报道本实验室目前在先进航空金属材料激光表面改性及高性能金属零件激光快速成形技术研究与应用的新进展。主要内容包括 :(1 )钛合金耐磨阻燃激光表面合金化与激光熔覆表面改性技术;(2 )刷式密封及指尖密封跑道高温自润滑耐磨涂层新材料及其激光熔覆制备新技术;(3 )难熔金属硅化物复合材料高温耐磨耐蚀多功能涂层新材料及激光熔覆涂层技术;(4 )高性能 /梯度性能钛合金及高温合金结构件激光快速成形技术。