国产航空发动机润滑油在国内民用飞机上的应用研究

介绍了航空发动机润滑油技术标准的发展历程,分析了国外航空润滑油的发展趋势和认证流程,研究了国产航空发动机润滑油在国内民用航空市场应用的渠道;明确了国产航空发动机润滑油达到国际先进水平所需要进行的工作。     

硫代磷酸三苯酯和α-巯基苯并噻唑用作添加剂时在钢球表面上的摩擦磨损特征

分别运用四球摩擦试验机、磨粒铁谱分析技术和俄歇电子能谱表面分析技术对硫代磷酸三苯酯(TPPT)和α 巯基苯并噻唑(MBT)用作酯类航空润滑油的极压抗磨添加剂时的摩擦磨损特征进行了研究。结果表明,硫代磷酸三苯酯综合了磷系和硫系添加剂的优点,既具有在低负荷下的抗磨作用,又能够保证在高负荷下的极压作用;而α 巯基苯并噻唑由于在摩擦表面只能生成无机的硫化铁膜,只具有在高负荷下的极压作用,而在低负荷下的作用效果较差。文章最后指出,在航空润滑油中,硫代磷酸三苯酯完全能够代替α 巯基苯并噻唑作为极压抗磨剂使用。     

基于ANSYS的附件机匣抽油口润滑油温度计算

以某型航空发动机附件机匣为研究对象,采用有限元方法建立了附件机匣壳体稳态热分析模型,求得附件机匣壳体的温度场分布,从而计算出了抽油口的润滑油温度。     

一种基于非Newtonian流变学模型的牵引力计算公式

采用部分弹性流体动力润滑热分析理论及Ree-Eyring流变学模型对滚滑接触状态下航空合成润滑油的牵引特性进行了较为详细的研究,获得了航空合成润滑油牵引力系数随载荷、滚动速度、润滑油粘度及滑滚比变化的规律,并将计算结果与国外相近的实验结果进行了比较。此外,本文还根据研究结果提出了一种适用于航空高速滚动轴承动力学分析的牵引力系数计算公式。     

大滑速下合成润滑油的摩擦牵引力研究

本文采用部分弹性流体动力润滑理论和Ree—Eyring流变学模型研究了国产航空合成润滑油的摩擦牵引特性,获得了合成润滑油的牵引力系数随载荷、速度、材料、润滑油粘度及环境温度变化的规律。      

航空润滑油残炭值的测定

用康氏法测量了在室温下航空润滑油ＨＨ－２０与ＨＰ－８的任意体积比的混合航空润滑油的残炭值。实验结果表明,样品中ＨＰ－８与ＨＨ－２０的体积比值与其残炭值呈良好的线性关系。因此,通过混合航空润滑油体积比的测量就可直接读出该油品的准确的残炭值。     

高性能型航空润滑油迎来发展机遇

<正>近年来,随着各种高效环保的新飞机和新发动机的问世和投入使用,航空界对航空润滑油也提出了新的要求,一些航空公司或将面临更换润滑油的问题。在当前的航空市场中,飞机制造商纷纷打出了"节能、高效、环保"的招牌,对发动机提出了越来越高的性能要求,发动机在提高性能和推力的同时还需要降低油耗、噪声和二氧化碳的排放。实现这些性能指标的过程中,除了依靠各种新技术、新材料、新工艺之外,航空润滑油的作用也非常重要。据BP航空润滑油公司发布的最新"世界航空公司指南——涡轮发动机机队"显示,在过去15年中,民用航空发动机机队规模增长了22%,其中使用高性能润滑油的发动机机队规模增长超过了150%。     

高压高剪切率下润滑剂剪切弹性模量的确定

在自行研制的球盘式拖动力试验台上,测得了HKD-1型航空润滑油的拖动力;给出了高压高剪切率下滚子-润滑膜系统有效剪切弹性模量的计算公式;推导出了系统有效剪切弹性模量与润滑剂剪切弹性模量之间的关系式;以HKD-1型航空润滑油为例,计算了多种工况条件下系统有效剪切弹性模量及润滑剂本身的剪切弹性模量。结果表明:系统有效剪切弹性模量和润滑剂剪切弹性模量随压力的增大而增大,随入口油温和滚动速度的增大而减小;压力越大,入口油温和滚动速度越小,滚子的柔量对剪切变形的贡献越大。      

高性能聚合添加剂作用机理的探讨

润滑油的高性能化,通用化是其发展的主要方向。高性能化依赖于高性能添加剂的研究、研制和复配技术。聚合添加剂具有不与其体反应的特性。     

一种用核磁共振谱测定航空润滑油与航空燃油残炭的新方法

在室温下分别用核磁共振氢谱法及康氏法测量了HH－20与HP－8以任何体积比混合的航空润滑油的残炭。实验结果表明：为了确定航空润滑油的残炭，特别是其相对残炭，测量其核磁共振氢谱的方法远比传统方法精确、方便。     

民用航空发动机滑油投入航线运行前工程鉴定试验研究

截止2019年年底,中国民航现有固定翼运输类机队规模约3 800架,发动机约7 600台,以航线统计的发动机平均滑耗0.23夸脱/小时进行估算,滑油年消耗量不少于5 200万夸脱,估值约7.9亿元人民币。现阶段,我国民用航空发动机滑油严重依赖进口,显然不利于航空工业的健康成长。因此加速国产滑油适航取证并投入航线运营的工作,不但能够解决我国民用客机长期对进口滑油的依赖,更具备广阔的市场前景和经济战略价值。随着民用航空设备和部件的国产化进程加速,国产滑油的技术指标已经达到同行业领先水平。由于国内现有民航飞机发动机均为国外制造,同时受限于现行国际通用的民用航空滑油取证体系,我国自主研制的滑油适航取证面临诸多困难。对民用航空发动机滑油投入航线运行前所需开展的鉴定试验进行研究,用于支持和推进我国自主研制的滑油油料尽快投入航线使用。     

新型航空润滑油油膜拖动力计算研究

在自制的试验装置上测量了新型航空润滑油油膜拖动力;给出了高剪切率弹流润滑下的Ery-ing特征应力、极限剪切应力、剪切弹性模量的新型航空油流变参数拟合计算式;确定了该油本构方程;建立了该油油膜拖动力计算式, 并进行了试验验证.试验结果表明:该油在试验条件下表现为粘弹性;拖动力的理论计算值与试验测量值相当吻合.给出的拖动力计算方法可用于指导润滑分析领域的工程计算.      

Impact of lubricant traction coefficient on cage's dynamic characteristics in high-speed angular contact ball bearing

In this paper, the formulas of elasto-hydrodynamic traction coefficients of three Chinese aviation lubricating oils, 4109, 4106 and 4050, were obtained by a great number of elasto-hydrodynamic traction tests. The nonlinear dynamics differential equations of high-speed angular contact ball bearing were built on the basis of dynamic theory of rolling bearings and solved by Gear Stiff (GSTIFF) integer algorithm with variable step. The impact of lubricant traction coeffi-cient on cage's dynamic characteristics in high-speed angular contact ball bearing was investigated, and Poincare map was used to analyze the impact of three types of aviation lubricating oils on the dynamic response of cage's mass center. And then, the period of dynamic response of cage's mass center and the slip ratio of cage were used to assess the stability of cage under various working con-ditions. The results of this paper provide the theoretical basis for the selection and application of aviation lubricating oil.     

液晶防爬作用——降低机床爬行临界速度的研究

本文根据液晶的减摩作用，研究了液晶作为润滑添加剂在改善机床爬行状况，即降低其爬行临界速度方面的实际应用。我们选择了三种液晶，每种液晶都按６种不同的浓度加入到Ｎ３２（旧标准ＨＪ２０）机械油中，在Ｍ７１３０型平面磨床上进行了试验。试验结果表明，液晶作为润滑添加剂确定具有良好的防爬作用，且防爬效果与液晶的种类及其添加浓度有关。     

CCAR-25与CCAR-33适航审定关系分析

开展大型客机动力装置与发动机型号合格审定之间关系的研究对我国适航管理工作的发展具有重要的意义。首先,利用中国民用航空规章的相关数据,建立数据综合管理系统;然后,总结CCAR-25《运输类飞机适航标准》与CCAR-33《航空发动机适航规定》具有重合内容的关联项,分析二者之间的相互关系;最后,研究上述两部规章关于防火系统和滑油系统对某些对象的规定。结果表明:CCAR-25与CCAR-33条款的关系可分为引用、选择、补充、相似和差异五种;最难界定的是相似,它要求对条款的充分理解,否则会有重复审定和漏审的风险;CCAR-25与CCAR-33对防火系统和滑油系统的规定出现了多条款交联对应的情况,通过数据综合管理系统可将其分解为单条款对应并进行适航认证。     

流变模型对航空润滑油拖动系数计算的影响

模拟航空发动机轴承多种工况,测量了润滑油的拖动系数,并利用多种流变模型对拖动系数进行了理论计算。结果表明：弹流工况下,航空润滑油在滑滚比较小时表现为黏弹性,滑滚比较大时表现为黏性;流变模型的选择对于拖动系数的计算结果具有重要影响;不适合采用牛顿模型来预测弹流工况下润滑油的拖动系数;目前为止,在整个工况范围内采用Johnson-Tevaarwerk模型预测润滑油的拖动系数精度较高,但热效应较显著时预测热效应区的拖动系数有较大误差,该模型还需进一步完善。     

纳米SiC微粒对钢/铝合金摩擦副摩擦学特性研究

用钢/铝合金摩擦副在M-200环块试验机上进行摩擦磨损试验,研究纳米SiC微粒作为润滑油添加剂对润滑油润滑性的影响。用扫描电子显微镜观察摩擦块的磨损表面形貌,结果表明:高载荷条件下(大于700N),纳米SiC微粒的添加显著降低了钢/铝合金摩擦副的磨损量和摩擦系数;纳米微粒添加量为0.3wt%,润滑油的润滑性最好。     

非牛顿特性对重载点接触热弹流润滑的影响

采用近似完全数值解法对HKD-1型航空润滑油进行了重载点接触热弹流分析,将两种不同流变模型下的计算结果进行比较,并进行了试验验证.结果表明:重载情况下,润滑油的非牛顿特性较显著,非牛顿特性对于弹流润滑中润滑油的温度、剪应力和拖动力影响较大,对压力分布影响较小.采用牛顿模型计算误差非常大,采用Evans-Johnson模型计算精度较高.滑滚比增加,油膜温升增加显著,压力变化不大,只是二次压力峰的峰值有所减小.      

不同轴承壁面沟槽诱导油液穿透机理

以高速角接触球轴承为研究对象,在轴承外圈内壁开设沟槽,采用流体动力学对高速轴承壁面沟槽模型进行气液两相流数值模拟。利用VOF(volume of fluid)模型对轴承环间气液两相流界面进行动态捕捉,分析油液在沟槽诱导作用下的运动过程和分布特点,探究阻碍油液进入腔内的影响机理。分别研究了沟槽形状、深度、方向以及喷油参数等因素对高速轴承腔内和滚道润滑油体积分数的影响规律。研究结果表明:在高速轴承喷油润滑阶段,通过对沟槽形状、深度、方向的分析,得到圆弧形沟槽适用于高速轴承,沟槽深度为0.8 mm,沟槽方向为60°有利于油液进入轴承环间,腔内有效润滑油和外滚道油液体积分数最高。通过试验测得壁面有沟槽和无沟槽轴承腔内油液体积分数并与仿真结果对比,发现在轴承高速阶段开设壁面沟槽有利于润滑油进入轴承腔,为高速轴承的润滑设计提供了新的方法。      

航空发动机滑油喷嘴尺寸敏感性仿真分析

某型航空发动机滑油系统为全流量供油系统,不设置溢流流路,因此滑油喷嘴的尺寸直接影响滑油系统供油压力的高低。为了研究喷嘴尺寸公差对滑油系统压力的影响的大小,运用FLOWMASTER软件,首先建立了系统喷嘴的部件仿真模型,根据喷嘴流量检查试验压力、温度、流量的要求,仿真计算出各处喷嘴的上限和下限尺寸,喷嘴计算结果通过某台发动机试验数据校核;然后根据得到的喷嘴尺寸,建立滑油供油系统级的仿真模型,计算评估喷嘴的极限尺寸对滑油系统供油压力的影响。结果表明：喷嘴尺寸的极限尺寸公差对滑油系统供油压力的影响在慢车状态达到57 kPa,在地面最大状态可以达到130 kPa,即极限状态下不同批次发动机滑油系统的试车参数范围差异最大可达130 kPa。计算结果对于发动机滑油系统供油压力范围设定、整机试车问题处理具有指导意义。