航空涡轮发动机润滑油与发动机匹配性分析

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1、航空涡轮发动机润滑油与发动机匹配性分析摘要：对比分析了航空发动机润滑系统和润滑油的工作特点和匹配性，并对导致航空润滑油性能衰变的因素做了简要梳理，最后对未来航空润滑油的性能提出了要求。关键词：航空涡轮发动机；润滑系统；润滑油；工作特点；性能改变中图分类号：TE626.34文献标识码：A0引言对于航空涡轮发动机及传动装置，加入润滑油克服摩擦，可以使有效功率提升几十至几百倍［1］，除了润滑，其作用还有冷却、清洁、密封、防锈、缓冲、防震和卸荷等。就现役三代机而言，由于在发动机转速、功率、推重比参数、涡轮前温度、压力、增压比和负荷等方面数值不断升高，润

2、滑油需要在非常苛刻的环境下工作，导致油品在使用中性能下降，严重威胁了发动机的正常运转，这也促使航空润滑油性能的不断改善。因此，在航空发动机运行工况下保持润滑油良好的工作性能，实现润滑油与发动机良好的匹配性是目前研宄的重点和难点问题［2］。基于此，本文从发动机与润滑油匹配性的角度做了简要分析，为下一步利用诸如PDSC、ICP等分析手段或开辟新的油液监测方法，从分子水平高效、精确地探宄油品氧化衰变的特点和规律，从而实现合理改善油品性能和使润滑油从经验性的定期更换向更加科学合理的视情更换的转变提供理论支撑。1航空涡轮发动机与润滑油匹配性分析航空润滑油

3、的品质保证是发动机正常运转的必然要求，发动机内部不同部位以及不同的工况（温度、压力、氧气、时间、金属接触、杂质存在等）对润滑油各方面性能的要求也不同，因此，必须保证工作中润滑油与发动机具有优良的匹配性。目前，在用的合成航空润滑油主要由基础油和各类添加剂调合而成，通常具有一定的初始颜色，表现出较好的黏温性、热氧化安定性、低温稳定性、抗磨性、抗腐蚀性和储存安定性等性能。从实际情况来看，某些国产或者引进的俄制航空发动机，无论是使用以PAO为基础油的润滑油还是以酯类油为基础油的润滑油，在较为恶劣的工况条件下使用一段时间后，油品的质量很难得到保证。通过化

4、验发现，主润滑油容易出现颜色加深、酸值增大、物理性能(如黏度、蒸发性、表面张力和起泡性等)和润滑性能变差等现象，给飞机飞行带来了严重的安全隐患。1.1航空涡轮发动机润滑系统工作特点航空涡轮发动机润滑系统一般由润滑油箱、润滑油泵、润滑油滤、油路、油气分离器、泡沬消除器、润滑油散热器和喷油嘴等组成。润滑油泵分增压泵、回油泵和辅助油泵，润滑油滤分为网孔为2500〜3600目的低压油滤和网孔为10000〜12000目的高压油滤。航空涡轮发动机的润滑系统可分为封闭循环式与开口式两类，前者又分为带散热器和不带散热器两种，大部分航空涡轮发动机都采用带燃料冷却

5、散热器的封闭循环式润滑系统，表1为带散热器式发动机润滑系统循环路线分类［3］。1.1.1涡轮喷气发动机润滑系统工作特点目前，涡喷发动机常用于军事航空领域，其润滑油润滑的主要部位是传动轴承、附件转动齿轮和轴承，发动机涡轮转子的工作条件最为苛刻，其负荷大(680〜900MPa)、转速快(12000r/min)、工作温度也很高，故选用润滑油时转子轴承的润滑要求是主要矛盾，一般来说，亚音速飞机的轴承温度最高为150°C,发动机出口的润滑油温度为120°C左右，而马赫数大于3的超音速飞机，轴承的最高温度则达260〜300°C，为保证运动部位良好的润滑［4

6、］，润滑油的黏度不应小于2.5mm2/s，但也不宜过大，黏度越大，润滑油的循环散热能力减弱，在100°(?时保持其运动黏度为3mm2/s为宜。1.1.2涡轮螺旋浆发动机润滑系统工作特点民用航空飞机和运输机等常使用涡桨发动机作为动力，与涡喷发动机相比而言，涡桨发动机有如下特点。一是润滑机件多，除了润滑涡轮压缩机轴承与附件传动齿轮外，还要润滑螺旋奖减速器齿轮，涡奖发动机主要靠螺旋浆产生的拉力带动飞机前进，喷气产生的推力很小，只占拉力的10%左右，而发动机转子的转速很高，因此发动机的转子与螺旋桨之间必须装有减速器，以便将转速减至螺旋桨工作效率最高的范

7、围内，由于减速器传递的功率比较大，使得减速器齿轮必须承受巨大的接触负荷，故润滑油需要承受的压力更大；二是润滑油操纵和控制的机件多，如操纵螺旋奖减速器、燃油控制器、扭矩测量器和反扭力自动顺浆等，故发动机需要更大的供油压力；三是润滑系统的工作温度相对不是太高，装备涡桨发动机的飞机飞行速度一般都低于音速，润滑油的工作温度不会太高，其主要部位工作温度如表2所示［5］。一般来说，涡桨发动机使用对应的某型合成航空润滑油凝点都较低，可在我国通用。1.1.3涡轮风扇发动机润滑系统工作特点涡扇发动机主要用于强机动的军事歼击机领域，其润滑系统基本上与涡喷发动机相同

8、。涡扇发动机可以看作是由涡喷发动机加上外壳和风扇组成，由于风扇的加压作用，该类发动机一般都具有较高的涡轮进气温度，使得润滑系统的工作温度要比涡喷发动机