飛機渦輪發(fā)動機主軸的軸承潤滑是一大難題，由于高旋轉(zhuǎn)速度和極寬的溫度范圍，這些問題是非常嚴峻的，目前用于渦輪發(fā)動機的滾動接觸軸承的材料的溫度受到限制，以至于現(xiàn)在正在考慮全新的材料。提供了一些數(shù)據(jù)，顯示了某些材料在高速和高溫下滾動接觸軸承及其保持架（隔板，保持架）的可接受的摩擦和磨損性能。對于液體潤滑軸承，通過適當(dāng)?shù)谋３旨芎洼S承設(shè)計，滾動接觸軸承的極限速度可以得到顯著改善。寬溫度范圍也對潤滑劑施加溫度限制問題。合成潤滑劑的極限溫度比石油高得多。對于更高的溫度，由于更好的熱穩(wěn)定性，正在考慮固體或氣體潤滑劑。諸如MoS2和石墨等固體在高溫（500°至1000°F）下對滾動軸承的潤滑非常有效。類似地，氣體已經(jīng)在高溫下用作潤滑劑。對1000°F外部加壓空氣軸承的初步研究表明，非旋轉(zhuǎn)軸承在該溫度下以穩(wěn)定的方式支撐載荷。噴油潤滑廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動機，渦輪機械，大功率傳動系統(tǒng)，是高速軸承潤滑的常見形式之一。由于滾動元件和保持架的攪拌，復(fù)雜的油氣兩相流將存在于噴油潤滑的高速滾動軸承的腔體中。兩相流場的特性對軸承的發(fā)熱和溫度分布有著決定性的影響，對軸承的性能和使用壽命有很大影響。射流速度是影響軸承腔內(nèi)油氣兩相流場的重要因素。使用多相流的VOF方法和RNGk-3湍流模型。通過數(shù)值計算和分析了不同運行速度和射流速度下軸承腔內(nèi)的流場。研究了射流速度和運行速度對軸承腔內(nèi)油量分數(shù)和攪拌轉(zhuǎn)矩的影響。 

由于航空發(fā)動機軸承的高溫，快速和過載，傳統(tǒng)的油潤滑有時不起作用。因此，比瑟奴潤滑劑工程師與多家航空發(fā)動機工程師合作，并推出比瑟奴A.GREASE-05/CU飛機渦輪發(fā)動機軸承高低溫潤滑脂，采用微鉬石墨結(jié)合體用于改善本文中的潤滑不足。并提供顯微硬度，摩擦系數(shù)和磨損率測試：采用GLC，與典型軸承材料相比，硬度至少提高兩倍，摩擦系數(shù)為25％，磨損率為1/100。試驗和計算結(jié)果表明：GLC涂層W9Cr4V的磨損周期是未涂層W9Cr4V的400倍以上，即使GLC涂層磨損，W9Cr4V的摩擦系數(shù)也只有0。如圖15所示，當(dāng)液體潤滑不起作用時，可以在短時間內(nèi)有效地潤滑軸承。因此，它被證明可有效地提高軸承的耐磨性和可靠性。 

航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)軸承支承著整個發(fā)動機核心的系統(tǒng)，是發(fā)動機中重要的軸承，通常稱作主軸承。航空發(fā)動機主軸承具有轉(zhuǎn)速高、工作環(huán)境溫度高、載荷復(fù)雜的特點。如果把航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)比作一位跳芭蕾的舞者，主軸承就是她的足尖，優(yōu)雅的旋轉(zhuǎn)、的平衡莫不與其息息相關(guān)。正如*的舞姿需要付出超常的努力一般，主軸承也是經(jīng)過了千錘百煉以后才練就了一身絕技。科學(xué)家和工程師們本著“親量圭尺，躬察儀漏，目盡毫厘，心窮籌策”的科學(xué)精神與工匠精神，克服了材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計、潤滑設(shè)計、可靠性設(shè)計等諸多難題，才成就了主軸承超凡的工作性能。根據(jù)滾動體的形狀，主軸承可以分為圓柱滾子軸承和角接觸球軸承。但它們與其他旋轉(zhuǎn)機械中相同類型的軸承有明顯的區(qū)別。通常來說，無論是圓柱滾子型主軸承還是角接觸型主軸承，結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜。主軸承的外圈通常都會加工出一些特殊的結(jié)構(gòu)，這樣處理既可以減重，又便于與發(fā)動機其他部件進行配裝。此外，軸承的內(nèi)環(huán)通常做成分半式的，這種設(shè)計不僅僅是為了便于裝配，更重要的是使軸承在承受機動載荷時仍能實現(xiàn)平穩(wěn)可靠的支承作用。 

在您的長途客機機翼下方的巨型噴氣渦輪發(fā)動機需要潤滑才能像更適中的汽車發(fā)動機一樣運轉(zhuǎn)。然而，保持這種復(fù)雜的發(fā)電廠潤滑比大多數(shù)都更具挑戰(zhàn)性。噴氣渦輪機以高達18,000rpm（每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)）的速度旋轉(zhuǎn)，內(nèi)部溫度可升至1127°C以上，同時外部空氣溫度降至-60°C。渦輪發(fā)動機潤滑脂有許多要求。由于沒有往復(fù)運動以及滾珠和滾柱軸承（減摩軸承）的存在，渦輪發(fā)動機使用粘度較低的潤滑劑。燃氣渦輪發(fā)動機油必須具有高粘度以獲得良好的承載能力，但也必須具有足夠低的粘度以提供良好的流動性。它還必須具有低揮發(fā)性，以防止在發(fā)動機運行的高海拔處的蒸發(fā)損失。此外，油不應(yīng)起泡，并且應(yīng)該對潤滑系統(tǒng)中的天然或合成橡膠密封件基本上無破壞性。此外，對于高速減摩軸承，碳或清漆的形成必須保持在低限度。用于渦輪發(fā)動機的合成油通常以密封的一夸脫罐供應(yīng)。在專門為渦輪發(fā)動機開發(fā)的合成油中滿足潤滑油的許多要求。合成油比石油有兩個主要優(yōu)點。它具有較低的沉積漆和焦炭的傾向（溶劑蒸發(fā)后留下的固體），因為它在高溫下不會從油中蒸發(fā)溶劑。某些渦輪發(fā)動機中使用的油品通常含有熱和氧化預(yù)防劑，載荷添加劑以及降低傾點的物質(zhì)以及合成化學(xué)基料。MIL-L-7808是渦輪機油的規(guī)格，是I型渦輪機油。渦輪機合成油在210℉時的粘度約為5至5.5厘米，符合規(guī)格MIL-PRF-23699F。該油被稱為II型渦輪機油。 

這種發(fā)動機通常還以每小時約30cl的速率將其基于油的潤滑劑丟失到大氣中。這種損失代表了航空業(yè)的成本，并污染了環(huán)境。 

由于通常存在高溫，排氣渦輪軸承是燃氣渦輪發(fā)動機中關(guān)鍵的潤滑點。在一些發(fā)動機中，除了對軸承進行油冷卻之外還使用空氣冷卻，軸承支撐渦輪機。空氣冷卻，稱為二次空氣流，是來自壓縮機早期階段的引氣提供的冷卻空氣。這種內(nèi)部氣流在發(fā)動機內(nèi)部有許多用途。它用于冷卻渦輪盤，葉片和葉片。而且，一些渦輪機葉輪可能具有在渦輪機盤上流動的引氣，這減少了到軸承表面的熱輻射。軸承腔有時使用壓縮機空氣來幫助冷卻渦輪軸承。這種引氣，如其所稱， 

冷卻空氣的使用大大減少了提供軸承充分冷卻所需的油量。由于冷卻是渦輪發(fā)動機中的油的主要功能，因此用于軸承冷卻的潤滑油通常需要油冷卻器。當(dāng)需要油冷卻器時，通常需要更大量的油來提供冷卻器和發(fā)動機之間的循環(huán)。為確保適當(dāng)?shù)臏囟龋屯ㄟ^風(fēng)冷和/或燃油冷卻的油冷卻器。該系統(tǒng)還用于加熱（調(diào)節(jié)）燃料以防止燃料中的冰。 

星型航空發(fā)動機潤滑油設(shè)計用于在廣泛的工作溫度范圍內(nèi)潤滑發(fā)動機運動部件，如軸承，齒輪，凸輪軸，搖臂，氣缸壁，活塞環(huán)，推桿和插座，并為發(fā)動機冷卻，清潔提供額外的功能和腐蝕抑制。大多數(shù)活塞發(fā)動機可歸類為兩種基本類型之一：徑向發(fā)動機或直列式發(fā)動機。徑向發(fā)動機可具有一個，兩個或四個氣缸環(huán)，每個氣缸由圍繞軸線徑向安裝的三至九個單元組成。每個環(huán)中總是有奇數(shù)個圓柱體。直列式發(fā)動機可以具有水平或垂直放置的一個或多個汽缸組，或者具有各種配置，因此產(chǎn)生直發(fā)動機，水平對置或所謂的扁平發(fā)動機，V型發(fā)動機和H...... 

這就是為什么歐盟資助的ELUBSYS項目的研究人員開發(fā)出一種新方法來減少噴氣渦輪機的油損，同時提高效率和可靠性。該項目的創(chuàng)新油封還將有助于降低航空公司的運營和維護成本，比利時TechspaceAero的項目協(xié)調(diào)員VincentThomas說。該創(chuàng)新還將使歐洲的飛機制造商保持競爭力并支持未來的飛機發(fā)動機開發(fā)。 

項目合作伙伴的測試表明，ELUBSYS引入的創(chuàng)新將減少約0.8％的燃料消耗，油耗降低60％，直接運營成本降低1％，Thomas說。 

挑戰(zhàn) 

“飛機發(fā)動機渦輪機的轉(zhuǎn)速過高，無法用于汽車發(fā)動機中使用的經(jīng)典橡膠油封，”他補充道。“所涉及的溫度和摩擦?xí)茐乃鼈儭Ｈ欢w機發(fā)動機需要像任何其他發(fā)電廠一樣保持潤滑。“ 

目前，在發(fā)動機內(nèi)部保持潤滑劑涉及在軸承室內(nèi)設(shè)計迷宮式密封件，這種方法在30年內(nèi)保持不變。 

然而，不可避免地，一些潤滑劑總是逸出，例如通過排氣管線或油循環(huán)系統(tǒng)的其他部分。為了減少浪費，ELUBSYS研究團隊測試并驗證了一種創(chuàng)新的油封設(shè)計，盡管它確實與旋轉(zhuǎn)渦輪軸直接接觸，但它是由能夠承受熱量和摩擦力的材料構(gòu)成的。噴氣式發(fā)動機。 

新密封件被稱為“刷子”密封件。它由碳纖維和Kevlar纖維制成，與油漆刷直接機械接觸的方式與油漆刷接觸油漆表面的方式相同。 

“這種刷式密封更像是經(jīng)典的橡膠密封，”托馬斯說。“密封纖維與旋轉(zhuǎn)軸直接接觸，防止漏油，無需加壓進氣流。” 

ELUBSYS的研究人員包括航空發(fā)動機制造商MTU（德國）和SNECMA（法國），他們?yōu)樾碌乃⑹矫芊庠O(shè)計并制造了一個實驗性軸承座。他們成功地對新油封進行了深入測試，以提高效率，對油溫和潤滑油壽命的影響。 

他們還使用建模和測試技術(shù)來研究軸承室內(nèi)的傳熱過程，目的是優(yōu)化軸承的冷卻，從而進一步降低發(fā)動機的整體重量。尋求更高的潤滑效率導(dǎo)致更好的方法來重新循環(huán)油和更高效的泵。 

新一代飛機發(fā)動機將以更高的速度運轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致潤滑劑產(chǎn)生更大的溫度應(yīng)力。通過在飛行中檢查潤滑劑的質(zhì)量來維持發(fā)動機的安全性和效率將更加重要。 

為此，ELUBSYS團隊在實驗室中測試了幾種新型傳感器，以實時檢查油品降解，作為估算何時更換廢油和提高飛機維護效率的一種方法。 

減肥吸引力 

托馬斯指出，該項目獲得了航空航天業(yè)的廣泛支持。“這是因為減肥潛力，”他說。“如果你在飛行中失去一定比例的發(fā)動機潤滑油，那么你必須確保有足夠的剩余物來保持發(fā)動機潤滑直至著陸。更有效的潤滑和更好的發(fā)動機密封意味著飛機不需要攜帶盡可能多的潤滑劑。“ 

盡管改進的潤滑方法和新密封已經(jīng)在實驗環(huán)境中進行了廣泛測試，但他們?nèi)匀槐仨毻瓿娠w行中的測試以符合歐洲的安全法規(guī)。即便如此，托馬斯相信我們離新一代更清潔的飛機發(fā)動機并不遙遠。 

渦輪發(fā)動機潤滑脂有許多要求。由于沒有往復(fù)運動以及滾珠和滾柱軸承（減摩軸承）的存在，渦輪發(fā)動機使用粘度較低的潤滑劑。燃氣渦輪發(fā)動機油必須具有高粘度以獲得良好的承載能力，但也必須具有足夠低的粘度以提供良好的流動性。它還必須具有低揮發(fā)性，以防止在發(fā)動機運行的高海拔處的蒸發(fā)損失。此外，油不應(yīng)起泡，并且應(yīng)該對潤滑系統(tǒng)中的天然或合成橡膠密封件基本上無破壞性。此外，對于高速減摩軸承，碳或清漆的形成必須保持在低限度。用于渦輪發(fā)動機的合成油通常以密封的一夸脫罐供應(yīng)。在專門為渦輪發(fā)動機開發(fā)的合成油中滿足潤滑油的許多要求。合成油比石油有兩個主要優(yōu)點。它具有較低的沉積漆和焦炭的傾向（溶劑蒸發(fā)后留下的固體），因為它在高溫下不會從油中蒸發(fā)溶劑。某些渦輪發(fā)動機中使用的油品通常含有熱和氧化預(yù)防劑，載荷添加劑以及降低傾點的物質(zhì)以及合成化學(xué)基料。MIL-L-7808是渦輪機油的規(guī)格，是I型渦輪機油。渦輪機合成油在210℉時的粘度約為5至5.5厘米，符合規(guī)格MIL-PRF-23699F。該油被稱為II型渦輪機油。 

本文描述了 

濕式和干式油底殼潤滑系統(tǒng)均用于燃氣渦輪發(fā)動機。濕式油底殼發(fā)動機將潤滑油儲存在發(fā)動機中，而干式油底殼發(fā)動機利用安裝在發(fā)動機上或發(fā)動機附近的飛機結(jié)構(gòu)中某處的外部油箱，類似于前面提到的往復(fù)式活塞發(fā)動機。 

渦輪發(fā)動機的油系統(tǒng)也可以歸類為壓力釋放系統(tǒng)，它可以保持一定的恒定壓力：全流量系統(tǒng)，其中壓力隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速而變化，以及總損耗系統(tǒng)，用于短時間的發(fā)動機操作（目標無人機，等）。廣泛使用的系統(tǒng)是壓力釋放系統(tǒng)，其全流量主要用于大型幻想引擎。渦輪發(fā)動機中的油系統(tǒng)的主要功能之一是通過在軸承周圍循環(huán)油將熱量從軸承帶走而冷卻軸承。