某直升机主减速器滑油冷却系统设计
直升机主减速器结构
直升机结构(主减速器)直升机一般为齿轮传动式主减速器(如下图所示)，它有发动机的功率输入端和与旋翼、尾桨附件传动轴相联的功率输出端，是直升机上主要动部件之一，也是传动装置中最复杂、最大、最重的一个部件。
主减速器工作特点及要求主减速器的工作特点是减速、转向及并车。
它将高转速小扭短的发动机功率变成低转速、大扭短传递给旋翼轴，并按转速、扭矩需要将功率传递给尾桨、附件等，在直升机中它还起作中枢受力构件的作用，它将直接经受旋翼产生的全数作使劲和力矩并传递给机体。
按照主减速器的工作特点，对其性能有如下要求：传递功率大、重量轻。
随着直升机技术不断发展，要求主减速器传递的功率愈来愈大，齿轮啮合处的载荷也大得惊人。
一台限制传递功率为3000kW直升机主减速器，其中有的一对啮合齿轮要经受高达10000kg的力，为了保证齿轮、轴的强度，减速器不能不付出相当大的重量代价。
比如直升机的主减速重视量一般要占整个直升机结构重量的l/7~l／9。
减速比大，传递效率高。
主减速器的减速比即传动比，也就是发动机功率输出轴转速与旋翼转速之比；传递效率即传递进程中功率的损失。
由于旋翼与发动机输出轴转速相差十分差异，有的直升机总减速比高达120。
转速差越大，旋翼轴的扭矩也越大，齿轮载荷就越高。
为了减轻载荷，就必需采取多级传动和复杂的齿轮传动系等卸载办法，这必将给传递效率带来不利影响。
一般现代直升机减速器的传递效率大致维持在左右。
寿命长、靠得住性好。
虽然设计时，现代直升机的主减速器多数零件包括齿轮、轴和机匣都是按无穷寿命设计的，但实际上却是按有限寿命利用。
因此要求在实际利用中每工作一段时间后，要从直升机上卸下主减速器送往工厂翻修；改换被花费的零件，检查合格后再装上直升机从头投入利用。
这样的翻修可以进行数次，每两次送厂翻修的距离时间称作翻修距离期，或称主减速器翻修寿命。
对于主减速器的靠得住性，常常利用平均故障距离时间(MTBF)表示，即主减速器在实际使用中，所发生故障的次数对工作时间的平均值(或每两次故障之间的平均时间)。
直升机滑油系统维护浅析
直升机滑油系统维护浅析摘要：大家在维护直升机过程中必须加强对滑油系统的维护检查，主要是保持系统的滑油质量和数量符合要求，并保持系统密封性良好，以保证飞行安全。
直升机的滑油系统分为发动机的滑油系统和主减速器滑油系统。
它主要用于润滑发动机和主减速器的内部机件，使之减少磨损和锈蚀；其次是滑油循环流动，起到散热降温和清洁系统的作用。
本文主要以发动机滑油系统为例，叙述滑油系统的维护。
关键词：直升机；滑油系统；维护1、滑油质量的检查滑油在使用中与空气中的氧气接触，会氧化变质，运转零件磨损下的杂质也混入其中，致使外观逐渐混浊变黑，粘度增加，含有沉淀物、金属屑末等杂质。
滑油氧化变质加速氧化进程，是加速滑油变质的主要原因。
因此使用维护中要防止温度过高，并定期检查滑油质量，保持滑油质量良好。
1.1滑油质量的检查按照本机型维护手册的规定，定期从发动机内放出少量滑油，送质量控制室，进行油样分析。
人工辅助检查方法是：1.1.1观察滑油的颜色将从发动机滑油箱中放出的滑油分别装入清洁的试管中，另备一支清洁试管装入质量完全合格的滑油，将此两试管滑油对着阳光或灯光进行对比观察。
如果发现被检滑油混浊颜色发黑或呈褐色，说明滑油已经变质，必须更换。
1.1.2检查滑油中有无沉淀物和杂质将被检滑油倒在清洁的玻璃板上，观察滑油流过的地方有无杂质。
或将被检滑油装在试管中，加入相等数量的汽油，然后摇晃试管使滑油稀释，待油液静止后，检查试管底部有无机械杂质。
如有杂质沉淀物，应根据情况确定是否更换全部滑油。
1.1.3如用上述方法不能判明滑油质量时，应将滑油送检，进行理化分析。
1.1.4定期检查、清洗滑油金属屑信号器油滤、滑油附件油滤和支点（单元体）油滤。
检查滤网是否完好无损，滤片上和滑油中有无金属屑和其他杂质。
1.2产生金属屑的部位及特征在滑油滤上发现的金属屑，一般是发动机的附件机匣（或主减速器）内里传动齿轮在工作中磨损而产生的。
1.3滑油中出现金属屑的原因及处置油中出现金属屑的原因，主要是发动机工作中出现不正常磨损。
航空发动机中的润滑油系统设计
航空发动机中的润滑油系统设计航空发动机是整架飞机的心脏，其作用十分重要，承担着产生推力、驱动飞机前进的任务。
然而，高速旋转的各个部件在工作过程中会产生大量的摩擦和磨损，如果没有合适的润滑保护措施，就会影响到发动机的寿命和性能。
今天我们要探讨的问题是航空发动机中的润滑油系统设计。
一、润滑油系统的基本构成航空发动机中的润滑油系统主要由油箱、泵组、油滤器、润滑油冷却器、油压/油量测量及控制器件、油管和喷嘴等部分组成。
其中，泵组是润滑系统的“心脏”，主要作用是将油箱内的机油通过压力和泵的吸力驱动，送到发动机各个部位，达到润滑、冷却、清洗等效果。
油滤器则是润滑系统的“肾脏”，通过过滤机油中的污染物和颗粒杂质，保证机油清洁无污染，提高机油使用寿命。
而润滑油冷却器则是通过冷却机油的温度，降低发动机工作时的热量，提高效率和可靠性。
二、润滑油系统设计的关键因素在航空发动机设计中，润滑油系统的设计往往被归为一种附属的系统，但如果润滑油系统设计不当，会直接影响到发动机的使用寿命和性能。
因此，在设计润滑油系统时，需要考虑以下几个因素：1. 温度控制温度是润滑油系统设计中非常重要的因素。
机油的黏度随温度变化而变化，在温度过高或者过低的情况下，都会影响到机油的性能与流动性。
一般来说，润滑油的温度应该控制在90℃~120℃之间，这样可以保证机油的润滑效果且不会因过高温度损坏机油。
2. 压力控制同样的，润滑油的压力也是润滑油系统设计中十分重要的因素。
发动机的各个部件需要获得足够的油压，以达到润滑效果，如果系统压力不足，将会严重影响到发动机寿命和性能。
3. 机油流量控制在润滑油系统设计中，机油的流量也应该被充分考虑。
过高的机油流量会导致过多的机油进入摩擦部位，造成磨损，而过低的机油流量又会导致摩擦部位润滑不足，同样会造成磨损。
4. 系统清洁性作为飞机发动机中的重要组成部分之一，润滑油系统的清洁性也被归为一个重要的设计因素。
因为如果润滑油中存在杂质、污垢等不纯物质，将直接影响到机油的性能和使用寿命。
直升机滑油换热器的结构优化设计
在对 ∀ 型直升机滑油换热器进行初步热力性 能设计计算的基础上 , 确定了换热器的初始尺寸, 结合主机对换热器提出的尺寸要求, 采用如下变 量范围作为优化设计的约束条件: 510 < L 1 < 1500 ( mm) 108 < L 2 < 208 312 < L 3 < 624 ( 2) ( 3) ( 4) 8. 0 < D o < 12. 0 2. 0 < S f < 2. 5 ( mm) ( mm) ( mm) ( mm)
xi =
基于如下两个原因: ∃ 肋管式换热器的肋片 厚度
f
已系列化 ; % 如果把
f
作为设计变量 , 则
i = 1, 2, (, m ( 6) 由上式可以看出, Y 为一组不受约束的变量. 经过 变量转换, 目标 函数变为 S = f ( Y ) . 在优化计算 时, 任意给出 Y 的初始值 , 并根据确定的寻优方 法以变量 Y 进行优化计算. 所求出的无约束极值 S 就是有约束变量 X 对应的极值 S . 无约束极值 S 对应的最优解 Ym in 据式 ( 4) 经过变量转换 , 即为有 约束最优解 X m in . 所以, 该肋管式滑油换热器优化 设计的 变量 为 x i ( i = 1, 2, (, 5) , x i ) ( - ∗ , + ∗ ) , 其中 L 1 = 1 005. 0+ 495. 0sin x 1 ( 7)
L3 S1
2
优化方法
滑油换热器的重量优化是一个多变量、 有不
为管壁厚 . 本文中结合 ∀ 型直升机滑油
p
换热器的设计, 取
= 0. 5 mm. S 1 为沿空气流动
等式约束的非线性规划问题, 本文采取了直接寻 优的方法 . 2. 1 约束处理 对于有约束的优化问题, 通常先要将其转化 为无约束问题, 然后再用处理无约束优化问题的 方法进行寻优 . 本文在约束处理方面, 尝试采用了 一种新的方法 正弦法 . 正弦法的基本思路如 下. 设目标函数 S = f ( X ) , 不等式约束形如 a i ∋ x i ∋ b i ( i = 1, 2, (, m ) , 且 a i , b i 为常数 的条件 下, 求极小值. 将有约束变量 X = ( x 1 , x 2 , (, x m ) 用另一无约束变量 Y = ( y 1 , y 2 , (, y m ) 表述如下: b i - ai ai + b i + sin y i 2 2
航空发动机减速器方案设计
摘要因涡桨发动机具有重量轻、振动小、耗油率低和起飞推力大等优点，其一度受到人们的关注。
由于受螺旋桨限制，涡桨发动机的高速性能不理想，曾逐渐被涡扇发动机所取代，但在中、小型运输机和通用飞机上仍有较广泛的用途。
近年来，随着世界油价的涨升，耗油率低的涡桨发动机重回人们的视线，在国外先进大型运输机上得到应用。
由于螺旋桨的工作转速较低，所以需要有减速器，用来使涡轮转子与螺旋桨部分的转速相匹配。
文中分析了涡桨发动机中采用的同心式与偏心式减速器及减速器的各种传动方案，其中有游星式、差动式及组合式方案。
研究了减速器的结构类型和安装布局对发动机和飞机的工作性能影响。
本文重点研究航空发动机的同心式、偏心式减速器和游星式、差动式传动方案，对同心式、偏心式减速器的结构特点与气动特点进行了分析，研究分析了减速器传动方案对发动机性能、进气道功能和机翼升力的影响，其中还穿插介绍了几种典型的涡桨发动机减速器。
最后，本文对比分析不了同类型减速器的优缺点，从减速器的传动方案，齿形，轴承，游星架，润滑冷却，减速器机匣等几个方面进行比较，确定并设计了一种优化的减速器传动方案。
关键词：涡桨发动机，同心式减速器，偏心式减速器，减速器方案ABSTRACTThe turboprop engine has advantages of light weight,little vibration,low fuel consumption and big take-off thrust,people once pay much attention to it.Due to limit of propeller,the high speed performance of turboprop engine was not that satisfied,which was replaced gradually by the turbofan engine,however,the turboprop engine is still widely used in medium or small transport plane,and in general purpose aircraft.In recent years,along with the world oil prices rise,the turboprop engine,which has the quality of low fuel consumption,attract people's attention again,and is apply on heavy transport plane.Because the propeller's speed is lower,a reduction gearbox must be equipped with the turboprop engine,to make the speed of turbine section and propeller match with each other.A turboprop engine reduction gearbox adopts a concentric type or a eccentric type,and transmission scheme of reducer are variety,including planetary gear,differential gear and combined scheme.And the construction and the type of installation layout have a great influence in working performance of the engine and aircraft.This paper will focus on the concentric type and the eccentric type,and on the transmission scheme of planetary gear and differential gear.We will analyze the structure characteristics and areodynamic characteristics of concentric type and eccentric type,together with the effect of transmission scheme on the performance of the engine,inlet duct and the wing lift.At the same time,we will introduce several typical turboprop engine reduction gearboxes.Finally,this paper will compare the advantages and disadvantages of different type of reduction gearboxes,in the reduction transmission scheme,gear,bearing, planetary frame,lubricating and cooling,case of reduction gearbox and other several aspects,to identify and design an optimal transmission scheme.KEY WORDS：turboprop engine,concentric type reduction gearbox,eccentric type reduction gearbox,reduction scheme目录第一章绪论 (5)1.1研究背景 (5)1.2航空发动机减速器概述 (6)1.2.1航空发动机减速器性能要求 (7)1.2.2减速器类型 (8)1.2.3减速器传动方案 (8)1.3本文的主要工作 (9)第二章同心式与偏心式减速器 (10)2.1同心式减速器 (10)2.1.1同心式减速器结构特点 (11)2.1.2同心式减速器气动特点 (12)2.2偏心式减速器 (12)2.2.1偏心式减速器组成及结构特点 (14)2.2.2偏心式减速器气动特点 (15)2.3两种减速器的应用统计 (16)2.4本章小结 (17)第三章游星式与差动式减速器 (19)3.1传动比计算方法 (19)3.2游星式减速器 (20)3.2.1单游星式与重游星式减速器特点 (20)3.2.2单游星式与重游星式方案传动比 (22)3.3差动式减速器 (22)3.3.1差动式减速器特点 (23)3.3.2封闭差动式方案传动比 (24)3.4本章小结 (25)第四章减速器方案设计 (26)4.1选择方案的前提 (26)4.2减速器优缺点比较与方案选择 (26)4.3齿形的优化 (29)4.4齿数与模数的确定 (30)4.5轴承的选择 (31)4.6游星架 (32)4.7润滑与冷却 (33)4.8减速器机匣 (34)4.9弹性轴 (34)4.10测扭机构 (34)4.11减速器整体结构 (34)4.12减速器方案的优点、缺点以及补救措施 (35)第五章结论 (37)参考文献 (38)致谢 (39)毕业设计小结 (40)第一章绪论1.1研究背景涡轮螺旋桨发动机主要靠螺旋桨产生的拉力或推力驱动飞机，其非常适合中等飞行速度的飞机使用，但因为受螺旋桨的限制，这些螺旋桨飞机的速度一般都不超过800km/h。
滑油系统
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飞机发动机
第五节 滑油系统的监控
发动机在运行中，滑油压力可能发生异常下降的现象，其原因是:
滑油量过少; 滑油泵失效: 油路堵塞: 压力调节器失灵; 滑油压力表出现故障等。
闪点 滑油要有足够高的闪点和着火点，以确保滑油不易着火。
稳定性 滑油要具备化学稳定性，不容易改变其物理性质。
驾驶员操纵手册中规定有发动机使用的滑油的牌号，活塞式发动机绝不允 许使用喷气式发动机使用的滑油。
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第四节 滑油系统的组成和工作原理
湿机匣滑油系统
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干机匣滑油系统
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第一节 滑油系统的功能
防腐蚀 滑油附着在金属表面能防止或减少金属氧化以及水分、盐类和化学污 染物对金属的腐蚀。
密封 活塞和气缸间的油膜和涨圈起着密封作用，能有效地防止气缸中的高 压气体通过涨圈和气缸壁之间的间隙泄漏到机匣中去，以防止降低发 动机的性能。
AC313直升机主减速器润滑系统设计介绍
AC313直升机主减速器润滑系统设计介绍【摘要】介绍了AC313直升机主减速器润滑系统的构成，润滑系统主要零部件如滑油泵、回油泵、滑油喷嘴、油池、滑油滤的设计方法及参数选择，润滑油的选择，适航需要进行的试验考核。
【关键词】减速器；设计；润滑1、引言AC313直升机是我国研制生产的民用单旋翼带尾桨中型直升机，配装三台涡轴发动机，最大起飞重量13.8吨。
其主减速器主要作用是将发动机的输出功率经过变速和换向传递给主旋翼和尾旋翼。
主减速器需采用压力润滑进行冷却，其润滑系统的功能是为主减速器提供冷却滑油，减小零件间的摩擦和磨损，防止表面腐蚀和硬化，带走在齿轮啮合和轴承运转中因摩擦所产生的热量和硬夹杂物，确保润滑油温度在规定范围内及润滑油的洁净。
2、润滑系统的构成润滑系统由内部润滑系统和外部冷却系统组成，本文主要介绍内部润滑系统设计。
内部润滑系统包括滑油泵、油路、喷嘴、油池、回油泵、滑油滤、油位观察窗、通气孔、滑油压力及温度传感器、磁性金属屑检测器等。
外部冷却系统包括风扇驱动、风扇、散热器、气道及相关管路等。
3、润滑系统主要部件设计 3.1滑油泵滑油泵的主要作用是提供压力油，由主减速器驱动。
1）滑油泵类型的选择航空滑油泵主要有齿轮泵、叶片泵及转子泵三种。
国内直升机主减速器均采用外啮合齿轮泵，其特点是结构简单、容易制造、重量轻且工作可靠。
2）齿轮泵参数的确定 3.2回油泵由于后机匣与主机匣底部不连通，后机匣内润滑齿轮、轴承后的滑油不能够返回到主机匣油池内，需用回油泵将后机匣底部的滑油抽回到主机匣。
回油泵也采用齿轮泵，回油比为3：1。
3.3润滑油路及喷嘴1）滑油分配主减速器内滑油的分配由集油腔完成，经过各分支油路到达喷嘴。
一般集油腔和油路在主机匣铸造时直接铸出，必要时可进行补充机械加工。
2）滑油喷嘴喷嘴的主要作用是润滑主要承载线路上的齿轮啮合面和轴承滚动元件，也用于控制和引导超越离合器和行星齿轮轴承的离心加油系统。
直升机主减速器润滑喷嘴的射流实验台研制
直升机主减速器润滑喷嘴的射流实验台研制周芳;刘少军;张瑞强;林灵【摘要】为研究直升机主减速器润滑喷嘴射流的扩散规律及喷嘴结构与射流流量、供油压力的关系,研制一套射流实验台.实验台由油路系统、打靶系统和数据采集系统等软硬件组成.射流实验台旨在将润滑点(如齿轮啮合点、轴承)拟化成靶台,根据润滑点的大小设置相应靶孔孔径大小.通过测量喷嘴在不同供油压力、距离、角度情况下的过靶率,确定最佳的供油压力、流速和位置.同时可测量不同结构喷嘴的散射角和过靶率,以优化喷嘴结构.3个喷嘴的打靶实验证明,该装置运行稳定,系统可靠.实验同时说明供油压力和喷孔的角度对射流的扩散有一定影响.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2016(000)009【总页数】5页(P214-218)【关键词】直升机;润滑;实验台;射流;过靶率;供油压力【作者】周芳;刘少军;张瑞强;林灵【作者单位】中南大学机电工程学院,湖南长沙410083;中南大学高性能复杂制造国家重点实验室,湖南长沙410083;中南大学机电工程学院,湖南长沙410083;中南大学高性能复杂制造国家重点实验室,湖南长沙410083;中南大学机电工程学院,湖南长沙410083;中南大学高性能复杂制造国家重点实验室,湖南长沙410083;华中科技大学机电工程学院中国船舶重工集团第七二二研究所,湖北武汉430074【正文语种】中文【中图分类】TH16;V228.2直升机主减速器的轴承、齿轮等润滑点较多，为在体积轻、重量小的主减速器中满足润滑要求，喷嘴位置和结构多是不规则的［1-2］。
为了了解喷嘴的最佳结构和最佳位置，以便准确命中润滑点，故进行喷射流研究。
目前，国内外对喷射流进行研究的方法主要有两类：一类是实验手段，通过设计专门的实验装置，对喷射系统零部件进行测试，得到其性能参数；一类为CFD技术，用于参数不易测量的情况下，通过测量边界条件，利用流动分析软件，对润滑油道进行模拟计算，并分析流场的压力分布、流量分布等。
CFM56-7发动机滑油系统及其常见故障分析 毕业设计
Failure Analysis
Abstract:
The CFM56-7 engine is the only optional power plant for the Boeing 737NG.With the Boeing 737NG in the growing number of China's civil aviation,the significance of studying this engine is also an increasingly important. The oil system as an important system for the CFM56-7 engine,its structure, function and common failure analysis will flight safety be a great help.
发动机滑油箱是在风扇机匣上，在3：00位置。可通过滑油箱检查口盖做滑油面检查和充加滑油箱。滑油箱检查口盖是在右风扇整流罩上。也可以打开右风扇整流罩接近滑油箱。
滑油箱有一个油量观测计，一个重力加油口和一个压力加油口。滑油箱有一个油面观测计做发动机滑油量的目视检查。油面观测计是在滑油箱的正面上。使用滑油管重力加油口充加滑油箱。重力加油口是在滑油箱的右侧。滑油加油盖有一个锁住把手。在勤务中洒落的滑油被收集进入溢流口内。滑油溢流口连接至一个泄放管。
在滑油箱底部有一个放油塞放泄滑油。发动机滑油箱容纳约21美夸脱（20.2升）滑油。2号发动机的滑油箱能够容纳比1号发动机更多的滑油。这是由于机翼的上反角的缘故。滑油箱部位及结构如图2。
图2：滑油箱位置及构造
航空发动机润滑系统设计流程
航空发动机润滑系统设计流程1. 确定设计目标和要求
- 明确发动机型号和工作环境
- 确定润滑系统的功能和性能指标
- 考虑可靠性、安全性和维护性要求
2.选择润滑剂
- 根据工作温度范围和压力条件选择合适的基础油
- 添加适当的添加剂以满足性能需求
- 评估润滑剂与材料的相容性
3.设计润滑系统布局
- 确定储油箱、泵、管路、滤清器和其他组件的位置
- 优化系统布局以减少管路长度和压力损失
- 考虑热管理和防火防爆要求
4.选择系统组件
- 选择合适的油泵、滤清器、压力调节器和其他辅助设备 -确保组件与工作条件和材料相容
-评估组件的可靠性和维护性
5.计算系统参数
- 计算油流量、压力、温度和其他关键参数
- 确定管路尺寸和材料以最小化压力损失
- 进行热分析以确保适当的温度控制
6.建立系统模型和仿真
- 建立计算机辅助设计(CAD)模型
- 进行流体动力学(CFD)和热分析仿真 - 优化设计并验证性能
7.制定测试和验证计划
-规划地面测试和飞行试验
-确定测试条件和评估标准
-制定故障模式和效果分析(FMEA)
8.文档和审核
-准备详细的设计文件和图纸
-进行设计审查和批准
-更新维护手册和相关文档
9.制造和集成
-制造系统组件并进行质量控制
-将润滑系统集成到发动机中
-进行系统集成测试
10.测试和验证
- 执行地面测试和飞行试验
-评估系统性能并进行必要的调整
-获得认证和批准
设计航空发动机润滑系统需要全面考虑性能、可靠性、安全性和维护性要求,并通过严格的测试和验证过程来确保系统满足设计目标。
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总第156期2008年第4期宜升机技术H EL I C O P T ER TE C H N I Q U ETot al N o．155N o．42008文章编号：16731220(2008)04-037-05某直升机主减速器滑油冷却系统设计李林蔚1，高红霞1，余建祖1，常莉2，左丽华2，朱虹2 (1．北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京，100083；2．中国直升机设计研究所，景德镇，333001)摘要对直升机主减速器滑油冷却系统的滑油流量和热耦合设计方法进行了研究，对散热器散热特性、减速器对滑油加热规律、系统热耦合过程进行了分析，利用某直升机主减速器的实验数据，提出了针对该直升机主减速器滑油冷却系统设计的改进方法。
利用改进方法进行的该直升机减速器滑油冷却系统的设计结果与理论分析相吻合。
关键词直升机主减速器；滑油系统冷却设计；滑油散热器中图分类号：V233．5文献标识码：AD es i gn of O ne H e l i copt er D decel er at or O i l C ool i ng Syst e mU Li n—w ei l，G A O H ong—xi al，Y U J i an—Z H l，C H A N G L i2，Z U O Li．hua2，ZH U H on92 (1．School of A er onau t i cal Sci e nce a nd E ng i neer i ng，B ei ha ng U ni ver s i t y，B eij i ng100083；2．C h i na H el i copt er R e se ar c h and D evel opm e nt I nst i t ut e，Ji ngdezhen，333001)A bs t r act T he oil fl ow r at e and he a t bal ance des i gn m et hod of he l i copt e r de ce l e ra t or oil cool i ng s y s—t er n w a s s t udi ed，bas ed on t he synt het i c al l y anal ysi s of t he perf or m an ce of heat e xc ha nge r，t he he a t t r a nsf er pr i nci pl e bet w een t he de cel er at or a nd oi l，t he he a t bal ance proce ss of t he oil s ys t em，a nd t hee xpe ri m ent al dat a of on e he l i copt e r de ce l er at or，a n i m pr oved des i gn m et hod of t hi s hel i c opt e r de cel er-at o r oil c ool i ng s yst em W as es t a bl i s hed．T he des i gned r esu l t s of t hi s he l i copt e r de ce l e ra t or oil cool i ng s y s t em s upport t he th eor e ti ca l analys is．一K ey w or ds he l i copt e r dece l er at or；oi l cool i ng s ys t em de si gn；hea t exchangerl前言直升机主减速器滑油系统的主要功能是对减速器动部件进行润滑，并有效排散轴承生热、各运动副摩擦生热、以及从发动机经过传导、辐射而来的热量，保持减速器温度在允许的范围内。
直升机主减速器将发动机转速降低到旋翼所必须的转速，将发动机的功率传给旋翼，因此主减速器具有比较大的传动比，其润滑和冷却系统是直升机传动系统的重要组成部分，对于保证直升机的性能具有重要作用。
收稿日期：2008-04—16目前国内对滑油系统的研究正逐渐深入，滑油系统的设计涉及轴承腔温度场分析、滑油冷却系统及部件设计¨一J、供油、回油和通风系统等的设计和计算L4-9]。
对于滑油系统的冷却设计，目前通用的是以经验为主的校核型设计¨0|，此设计流程中滑油流量的设计采取估算的方法，散热器的设计则是建立在已知散热器单位温差换热实验曲线或者设计者经验的基础上，尤其是采用实测曲线对散热器在系统性能中的影响进行预测时，需做大量的实验，以获得不同工况下单位温差换热曲线。
38直升机技术总第156期本文主要研究某直升机主减速器滑油冷却系统的设计，包括滑油流量和散热器的设计，依据某直升机减速器内滑油散热量的实验数据和一种散热器设计的新方法，进行了该减速器滑油系统的冷却设计，设计过程改进了传统方法的反复迭代设计和试凑设计，不需要进行散热器实验，同时基于对滑油系统热耦合的分析，考虑变工况对系统热性能的影响，对变工况下系统新的热耦合进行分析校核，获取提高直升机主减速器滑油系统冷却设计效率和可靠性的改进方法。
本文不涉及轴承腔内部温度场的计算。
2滑油系统冷却设计改进方法介绍图1所示为典型的减速器滑油冷却系统。
滑油以流量q．进入减速器箱9，此时温度为t。
，经过减速器轴承和各运动副后吸收热量中，温度升高为t：，流人减速器底部油箱，进而由油泵3抽出流人散热器2，进口温度为t0，。
，在散热器2中与由风扇l驱动的冷空气(人口温度为￡r，出口温度为矿)发生热交换，流出散热器的滑油温度降为I≯，最后经油滤14流人减速器箱，如此循环往复。
由于滑油在系统管路和油泵中的温度变化远小于其在减速器箱和散热器中的变化，故假设t。
=￡岁，t：=￡0。
减速器的生热量∑多是减速器轴承生热、各运动副摩擦产生的热量、发动机通过传导和辐射带人的热量等的总和，由于传导和辐射的热量很难计算广般根据经验估计，齿轮和轴承的功率损失详见文献[11]，本文不再赘述。
图1典型减速器滑油系统示意图图2为滑油系统传统冷却设计流程图，主要由两个部分组成：口。
的设计和系统平衡时t。
的计算。
图3为针对本文减速器滑油系统冷却设计的改进流程图，相对于图2，所做的改进主要在：图2传统的滑油系统分析设计流程图图3滑油系统热设计改进法流程图2008年第4期李林蔚．等：某直升机主减速器滑油冷却系统设计39(1)q。
的设计传统方法采用q。
=∑dp／cp(t：一t。
)计算，其中，c，是滑油的定压热容，J／(kg℃)；￡2一t，在30一56℃的范围内选取一个假设值。
改进方法则基于本文减速器关于中=八q。
，t。
，形)的实验数据，以设计工况下的∑圣作为希望滑油从减速器吸走的热量驴，得出q。
滑油从减速器的吸热量与滑油的流量、滑油人口温度以及减速器的功率损失有关，由审与q。
、t。
、W的关系非常复杂，很难得出具体的表达式，为简化分析，做如下假设：①忽略发动机给减速器的传导及辐射；②不考虑轴承腔、运动摩擦副表面温度的不均，以名义温度t。
(℃)表示减速器与滑油接触传热的表面温度；③认为在减速器工况恒定的情况下，滑油和减速器表面的换热系数h(W／(I n2k))基本不变；④忽略滑油与减速器内空气的换热；⑤认为滑油和减速器接触的总表面积不变，用A(n12)表示。
于是有减速器表面与滑油传热的关系式：少=q．c。
(t2一t1)=hA A t。
一L d!垒二!!!r1、一“I n((t。
一t1)／(t。
一t2))¨7对式(1)进行分析，名义温度t。
主要受减速器功率W的影响，即t。
=，(W)；c p的变化不计，h主要由减速器传动功率形以及t，影响，即h=以t，，形)，可知在减速器恒定工况下中=八q。
，t，，W)。
(2)t，的确定和系统热耦合的设计传统方法需先假设一滑油进口温度t。
，然后由∑毋得出t：，再由散热器校核方法或者已知的实验数据，经图2所示的循环迭代至∑中和散热器散热量之间达到热耦合，得出t。
再判断t：是否超出限制值，如果超出，则需要修改散热器的结构。
在由如计算t．的过程中，如果使用校核性的试凑法，需要设计者具有一定工作经验，并有较多的参考产品，才可获得满意的设计结果；如果使用散热器的单位温差换热量实验曲线，则需要的前期投入大，且散热器型式固定，得到的曲线不通用。
改进方法则直接给定设计点t，，根据式(1)求出t：，以t：、t．作为散热器滑油进出口温度，设计满足该散热要求的散热器结构，这种直接设计散热器的方法是基于压力限制值和质量流速的关系式而直接求得所需的散热器面积，不需迭代，具体方法见文献[12]，本文研究工作直接应用了该文章中研制的滑油散热器C A D设计软件。
满足设计要求的散热器结构有多种，将在变工况校核的过程中予以筛选。
可以看出，传统方法中为了达到中和散热器散热量之间的热耦合，i。
需要循环迭代，需逐步寻优才能得出设计结果，改进方法通过散热器的设计保证了中和散热器散热量之间的热耦合，使t，稳定在设计点，不需要迭代计算t。
，提高了设计效率。
(3)变工况下校核传统设计过程未考虑变工况对系统热性能的影响，不能保证变工况下系统的正常运行。
改进方法考虑了变工况下的校核，计算变工况下系统新的热耦合点，通过新的热耦合点对散热器的要求来改进散热器，从而得到最终设计结果，保证变工况下系统仍能正常运行，提高了系统的可靠性，完善了系统设计。
3滑油系统热耦合分析3．1减速器对滑油加热的规律曲线在恒定的减速器工况下，肜恒定，同时q。
稳定，于是中=厂(q。
，t，，形)中的中只由t，决定，即西=／(t)。
于是，对式(1)进行整理后，得到中和t。
的函数关系式：函=g。
c。
[(t。
一t1)一(t。
一t1)／ew9咖](2)对t1求导：多’=q。
c。
(一1+l／e删9而)(3)由于咖7<且西”=O，故在固定减速器工况下痧随t。
的增大线性递减。
当工况改变时，中与t，的线性曲线也会随着改变，如图4中的粗实线可定性地表示不同工况下减速器对滑油的加热曲线。
一滑油加热曲线图4减速器加热和散热器性能曲线3．2散热器性能曲线对于一个给定的散热器．由散热器的性能可知：40直升机技术总第156期中=占w毛。
(￡r一￡r)=W oi f(￡r一￡≯)(4)其中占为换热效率，‰为滑油和空气中较小的热容量，W／℃，w o。
为滑油热容量，7／／℃。
式(4)可变形为：中=占w乙。
(￡≯一t r)／(1一占w名／Ed)(5)由式(6)可知，当空气侧人口条件、散热器效率及热容不变时，散热器换热量中会随着￡≯即t，的增加而增加，若用具有通用性的曲线来表示这种关系，即有图4中虚线所示的散热器性能曲线。