针对航空发动机轴承腔气液两相环境非接触式机械密封启动过程的磨损问题,提出高压侧具有引流槽、可实现零泄漏的润滑密封端面结构。基于雷诺方程建立润滑膜流场分析模型,求解计算具有动压-润滑组合槽的机械密封性能,并与普通螺旋槽机械密封进行了性能对比,讨论高压侧引入润滑槽对液膜厚度、液膜刚度、泄漏率以及摩擦性能的影响规律,通过高速性能试验及摩擦磨损试验验证计算的准确性和端面的减磨效果。端面结构在低速阶段的接触摩擦试验显示,具有组合槽的密封端面在相同的启停工况下端面摩擦因数可以有效降低50%~75%,高速性能试验结果显示,具有组合槽和仅有动压槽的机械密封在工况范围内均能保持理想的负泄漏率,说明气液两相润滑机械密封能够在工作环境中处于理想的泵送状态,实现了对润滑油的绝对密封效果。外侧深槽与动压浅槽组合

针对航空发动机涨圈密封在高温工况下磨损严重的特性,提出一种动环端面开设螺旋槽的动压涨圈密封。综合考虑切口对主密封端面流动的相互影响,建立流固热耦合数值分析模型,分析动压涨圈密封的密封性能,采用响应面法对静环结构参数进行多目标优化分析,试验验证模型的准确性。研究结果表明:动压涨圈的密封性能主要受切口间隙影响,而减磨性能主要受轴向厚度和径向宽度影响;切口间隙的增大将导致密封性能和减磨性能的下降,但轴向厚度和径向宽度的增加可有效减弱切口间隙的不利影响。优化参数组合为切口间隙0.2 mm、轴向厚度13 mm、径向宽度6.5 mm,优化后泄漏率降低26.73%,密封性能、减磨性能得到明显提升。