【应用】可在315℃下工作的硅橡胶发动机密封件满足飞机上液压系统高温需求，且可制成各种几何形状

时间： 2022-07-06 来源：特瑞堡

技术问答

更高、更快、更久！在更高的高度与更快的速度下长时间飞行是飞机设计的重要关注点，飞机上的液压系统也必须满足这种需求，如今，飞机上温度和压力条件极为严苛，最高温度可能高于315℃，最低温度可低至-54℃，压力可高达5,000psi（345bar）。

为了满足飞机设计师和监管机构的严格规范，密封制造商必须付出更多的时间来了解航空航天行业面临的独特挑战，此外，还必须向飞机制造商提供全面的安装建议，以便测试和验证顺利进行，并达到可靠性目标。

下面将通过两个例子带领大家共同探讨航空航天液压系统所面临的挑战，包括如何开发和测试解决方案，以及最终解决方案的优势。

发动机燃油效率高：硅橡胶发动机密封件在315℃下工作
飞机设计师的目标是设计出更加省油的发动机，因此发动机的工作温度也在不断提升，最新款发动机的工作温度高达315℃，这个数值远高于之前发动机的工作温度。

金属网防火密封件可承受这么高的温度，然而，与硅橡胶密封件相比，它更重，而且密封能力有限。考虑到客户对耐热性和阻燃性、压缩永久变形、重量、使用寿命、可定制的几何形状和价格的要求，特瑞堡的工程师团队很明确地认为，很有必要进行新的设计。此外，设计还需要满足美国联邦航空管理局（FAA）和国际标准化组织（ISO）所有相关的法规。

该解决方案包括对硅橡胶进行改性，增强加强层（高温织物），并引入一种新型专有增强层。原型机对机舱反推力密封装置进行了36,000次飞行循环测试，以确定其压缩永久变形和耐热性。在最大的压缩负荷下，密封件可成功地在315℃的温度下工作。一个单项测试表明，在ISO 2685振动要求下，该密封件可以承受1093℃的煤油火焰长达15分钟。

该密封件可制成各种几何形状，使其能够替代在高温下失效的现有密封件，并为寻求延长系统寿命的设计师提供了新的选择。

该密封件有许多重要的优势：

可在315℃的温度下工作，并且可以进行改性，以适合在更高的温度下运行。
符合所有FAA和ISO的防火密封要求。
满足至少60,000次飞行周期的预期寿命。
与金属网防火密封件相比，它的重量更轻，使用寿命更长。
由于无需额外的热保护，减少了零件数量。

波音787梦想飞机的主飞控作动系统
两个同时出现的挑战给波音787的主飞控密封系统带来了重大的设计变化。首先，设计团队在机身和机翼中引入了复合材料，这些部件以前是100%的铝材料。结合其他设计变化，这使得液压系统的工作温度从-29℃降至-54℃。其次，波音公司设计的飞机符合双引擎延程飞行运作性能标准（ETOPS），这就要求证明其从改航机场的飞行时长达到5.5个小时。

为了满足这两个要求，特瑞堡的工程师团队开发了一种串联式密封系统，包括一个主动的主密封和一个冗余的二次密封，配备一个刮板以减少污染物进入系统。

与之前的系统一样，在动态移动并承受高压之前，密封件会暴露在低温和低压的不利条件下。然而，这一次的温度更低，压力更高，达5000psi（345bar）。

特瑞堡的解决方案包括一种超耐磨的聚四氟乙烯（PTFE）材料，具有较低的玻璃化转变温度，在主要位置使用弹簧密封，在次要位置使用超低温弹性体密封。此外，该密封系统还采用了先进的密封几何结构，提供主动反抽，以防止其两个密封元件之间的压力过度积累。

对该系统进行的测试包括：

作动器和密封的耐久性测试，模拟滑行、起飞、飞行、着陆和着陆滑行条件。
低温、低压的静态和动态密封测试。
低温、高压的静态和动态密封测试。
环境与振动测试。

如今，该系统提供了许多重要的优势，包括使用寿命长和在恶劣的密封环境中的性能表现出色。它成功地解决了当今现代飞机的所有需求，这些飞机在材料和飞行方面的要求截然不同。

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