航空发动机刷密封技术发展与展望

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1、维普资讯http://www.cqvip.com2005年9月润滑与密封Sep．2005LUBRICATIONENGINEERING．第5期(总第171期)No．5(serialNo．171)航空发动机刷密封技术发展与展望王之栎王宗根(北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100083)摘要：介绍了航空发动机上应用的典型刷密封结构，分析了刷密封与传统的迷宫密封不同的密封机理和密封效果，综述了刷密封的研究与应用发展状况以及刷密封理论研究的数学模型的特点及其应用。关键词：航空发动机；刷密封；技术发展中图分类号：V233；TB136文献标识码：A文章编

2、号：0254—0150(2005)5—203—3DevelopmentandProspectofBrushSealinAero—engineWangZhiliWangZonggen(SchoolofMechanicalEngineeringandAutomation，BeihangUniversity，Beijing100083，China)Abstract：Atypicalstructureofbrushsealanditsapplicationinaero-enginewereintroduced，Differentsealmechanicsa

3、ndperformanceofbrushsealandtraditionallabyrinthsealwerepresented．ResearchandaDplicationstate．of-the．artofbrushsealweresummarized．Characteristicofseveralmathematicsmodelsinbrushsealtheoryresearchwassummedup．Keywords：aero．engine；brushseal；state—obthe—art为保证航空发动机高效运转，其上设计有多处密角(一般

4、45。)倾向转轴切向，以保证刷丝在高速旋封装置，比如轴承、压气机、涡轮的定子和转子之转时不翘起。为了满足发动机工作温度与摩擦线速度间，压气机和涡轮叶片间以及内部冷却通道等。一般的要求，刷丝的摩擦触点材料要有足够的耐磨损性，涡轮风扇发动机就设计有超过50处密封。随着燃气以及良好的的蠕变和氧化特性。一般选用镍基、钴基轮机压比的增加和运行温度的升高，尤其是高界面滑或不锈钢线材作为刷丝材料。为了进一步改善刷丝与速条件下，气体通路的密封在提高发动机总体性能和跑道间的摩擦学性能，可以对刷丝外表面采用特殊处效率方面起到越来越重要的作用。发动机在持续使用理，跑道采

5、用耐磨涂层，如氧化铝。另外，对刷丝材过程中，磨损会使密封环境恶化，从而使发动机泄漏料的刚度也有很高的要求，刚度过小带来的迟滞效应增大、效率降低。研究长寿命、高效的刷密封装置引(BlowDownEffect)和刚度过大带来的刚性效应起普遍关注，同时也成为该领域研究的焦点问题之(StiffeningEffect)”一，都对刷密封泄漏特性有影响。一刷丝厚度050年来，迷宫密封一直是一项气一气密封的标准技术。经过多年的发展，其提升发动机性能的潜力已经很小。而刷密封作为一种具有适应性的可过盈安装的密封形式，与传统的迷宫密封相比在密封性能的改善方面具有明显优势

6、。本文作者介绍了刷密封的结构特点，概括了刷密封的密封特性，综述了刷密封在图1刷密封结构航空发动机上的应用与理论研究的现状。1刷密封刷密封的背板在起到支持刷丝、承受压力差作用1．1刷密封的结构的同时，还可以看作是一个密封坝。背板间隙应在任一般刷密封的结构如图1所示，主要由刷丝、前何运行条件或在一系列径向偏差下避免与转子表面有板、背板和跑道组成。任何接触。过大的间隙会使背板不足以支持刷丝，进密封刷由致密排列的金属丝组成，刷丝直径一般而刷丝变形在刷丝端部形成较大的间隙，使泄漏增为0．15～0．5mm，每毫米密封周长为80～20O根，大。刷丝的径向长度一般

7、为3．5～8．0mm。刷丝以一定倾单级刷密封的许用压差为0．25～0．35MPa。为了增加刷密封装置的整体耐压能力，可以把单级刷密收稿日期：2004—09—30封串联应用。多级刷密封并不能显著改善密封性能，维普资讯http://www.cqvip.com润滑与密封总第171期但是在高n三差的位置，可以使单级刷密封的压降保持经验，在刷密封结构对密封性能影响方面开展了大量在允许的合理范围内。为了方便刷密封在航空发动机试验研究。上的装配，也有将刷密封件沿周r口J分为两个半环或儿美国于1984年引进英国的刷式密封技术，并被个扇形段的设计。美国空军确定为其所

8、追求的“综合高性能涡轮发动1，2刷密封与迷宫密封机技术”(IntegratedHighPerformanceTurbine