高温气体柔性密封技术研究进展以及对高温变马赫数喷管动密封系统设计的启示

作     者：王洪悦 吕旸 弓震 

作者机构：哈尔滨工业大学航天学院 空军装备部驻哈尔滨地区第二军事代表室 

出 版 物：《润滑与密封》 (Lubrication Engineering)

年 卷 期：2023年

学科分类：080703[工学-动力机械及工程] 08[工学] 082502[工学-航空宇航推进理论与工程] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

主　　题：高温气体 变马赫数喷管 动态密封 结构与材料 

摘      要：为满足临近空间下空天发动机高超声速变姿态进发匹配试验要求，空天发动机需进行连续变马赫数风洞试验，高温变马赫数喷管作为产生均质气流的核心部件，其通过多组驱动机构改变长达数米的曲面壁型面实现出口气流马赫数的连续变化，但运动的喷管型面（曲面壁）与静止的侧壁（平面壁）之间，存在高温高压差高速气流的泄漏，将会带来喷管设备的损伤或烧毁。传统的充气围带密封无法实现宽温域、高压差、长时、高流速冲击等极端工况下可靠的大尺寸长程高温变马赫数喷管动密封，此外此极端工况下高超声速变马赫数喷管的大尺寸动密封系统还未见报道。本文对近年来航天飞机、高超声速飞行器、超燃冲压发动机和燃气轮机等涉及到的高温气体柔性密封技术相关研究进行归纳总结为高温胶粘剂、高温静密封结构与材料、高温动密封结构与组件三个方面，以及对高温气体柔性密封的研究方法进行介绍，认为高温变马赫数喷管动密封系统应由热障密封与气压密封两部分组成，展望了高温变马赫数喷管动态密封系统设计需展开的科学问题，以期为变马赫数喷管大尺寸动密封的系统设计寻求到成熟可靠的解决方案。