無論是超大型商務(wù)噴氣機(jī)還是單發(fā)活塞型飛機(jī)，各類液體都是飛機(jī)的血液，包括從高純度燃油到潤滑脂、潤滑油， 由于液體存在一定的泄漏風(fēng)險(xiǎn)。所以密封件就顯得非常必要。對(duì)于航空密封件制造商而言，密封件產(chǎn)品面臨著兩大挑 戰(zhàn)——既要密封性好，又要在翼壽命長。
幸運(yùn)的是，新技術(shù)一直以來都在推動(dòng)密封件的發(fā)展。早在75年前，位于紐約的金屬碳公司（Metcar）就研制了碳石墨材料，并以機(jī)械裝配過程中 的密封端面的密封作為目標(biāo)，為密封件原始制造商提供優(yōu)質(zhì)的原材料。而且 Metcar 還研發(fā)了一種將碳石墨注入一系列材料中的專利工藝，致力于提高 材料的耐高溫性能等。因?yàn)樵诟邷貭顟B(tài) 下，油料會(huì)發(fā)生炭化或焦化，致使磨損增加，易導(dǎo)致密封失效。為了克服這種情況，Metcar 還開發(fā)了高溫導(dǎo)熱性好、低摩擦系數(shù)的材料。在降低摩擦系數(shù)的同時(shí)，通過最小化密封表面熱累積量， 提升了材料的耐磨性。這項(xiàng)專利工藝也使 Metcar 研發(fā)出了防液體泄漏的耐壓材料。Metcar 公司認(rèn)為，應(yīng)用最新的碳石墨技術(shù)和全新的密封設(shè)計(jì)，許多材料的耐久性都已得到了提升，密封件的維修間隔已從 5000 小時(shí)增至 20000 小時(shí)，老式的迷宮密封產(chǎn)品都已完成更新?lián)Q代，新型密封件產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)、 變速箱、輔助動(dòng)力裝置（APU）和液壓系統(tǒng)等多個(gè)系統(tǒng)，但未來的挑戰(zhàn)仍是要設(shè)計(jì)壽命更長、耐高溫性能更好、更適合高速旋轉(zhuǎn)的密封面。
溫度極限的要求
德國科德寶密封技術(shù)公司 （Freudenberg Sealing Technologies）一直致力于研發(fā)影響密封件高低溫性能、 減阻性能和安全性能的技術(shù)，這主要是因?yàn)槊芊饧袝r(shí)會(huì)深受溫度極限的要求。例如，短程支線飛機(jī)為了省油，巡航時(shí)是在高海拔飛行，但在嚴(yán)寒環(huán)境下或著陸時(shí)就需經(jīng)歷海拔快速降低的過程，這就會(huì)對(duì)部件造成很大的熱沖擊， 其中包括密封件部件。
在新一代飛機(jī)的設(shè)計(jì)時(shí)，燃油和液壓系統(tǒng)也被要求承受越來越高的壓力， 以保證飛機(jī)能夠達(dá)到設(shè)計(jì)性能。所以巨大的熱沖擊和壓力對(duì)密封件的彈性等性能提出了更高的要求，其中密封件的彈性取決于材料的選擇和設(shè)計(jì)。
科德寶密封技術(shù)公司在 2019 年巴黎航展推出了多種耐高低溫產(chǎn)品，包括新型高溫防火材料、為民用飛機(jī)液壓系統(tǒng)開發(fā)的低溫三元乙丙橡膠（EPDM）材料、為發(fā)動(dòng)機(jī)燃油和潤滑系統(tǒng)開發(fā)的耐低溫氟橡膠（FKM），如低溫三元乙丙橡膠 LM426288 材料和耐低溫氟橡膠 LM426776 材料。其中，LM426288材料是應(yīng)用于低壓靜態(tài)密封，能夠滿足低至 -77℃的耐低溫性能和（短期）高至 150℃的高溫性能，如剎車系統(tǒng)等高溫液壓系統(tǒng)；耐低溫氟橡膠適用于 O 形環(huán)和小的類似形狀的橡膠低溫靜態(tài)密封件，能夠承受低至-67℃的低溫和（短期） 高至 270℃的高溫。
延長壽命的挑戰(zhàn)
瑞典密封件制造商 SKF 公司則是創(chuàng)新性地瞄準(zhǔn)了密封件的在翼壽命這一 性能指標(biāo)。他們認(rèn)為，對(duì)于很多發(fā)動(dòng)機(jī)制造商而言，20000 小時(shí)的密封件壽命是目前必須滿足的最低要求，有的發(fā)動(dòng)機(jī)項(xiàng)目對(duì)密封件的壽命要求更長。
就目前的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)來說，已有一些技術(shù)手段能夠有效延長密封件的 壽命。例如，“液壓提升”（hydrodynamic liftoff）技術(shù)能夠使密封件在薄氣膜狀態(tài)下工作，免去了在靜部件和動(dòng)部件之間的完全接觸；再如密封件表面的堅(jiān)固涂層，能夠有效改善那些必須進(jìn)行接觸的密封件表面的摩擦力和磨損特征，以及承受由于發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)而造成的微動(dòng)磨損。
以發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)為例，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速日益加快、氣油的溫度越來越高、密封壓力不斷增大，這就使密封件的熱累積和磨損不斷加大。為此，SKF 公司利用專利性的“液壓提升”增強(qiáng)技術(shù)密封圓形軸孔，同時(shí)使用硬化涂層密封二級(jí)軸表面，以降低接觸面的熱累積和磨損。測試表明，該項(xiàng)技術(shù)可以減少30% 的熱量生產(chǎn)，降低密封表面溫度10% ～15%， 耐磨損性能比傳統(tǒng)密封裝置提升了3 倍。
截至目前，SKF已經(jīng)研究了一系列航空材料和涂層在不同碳排列下的配合特性和磨損特征，并評(píng)估了這些配合材料的滑動(dòng)磨損和微動(dòng)磨損的相關(guān)性能。SKF 公司表示，未來隨著新材料的投入市場，這類評(píng)估工作還將繼續(xù)深入。
此外，SKF 公司也在研究一些用于密封的自潤滑技術(shù)，如通過碳排列提高自潤滑性能。實(shí)驗(yàn)測試已經(jīng)證明，該方法能夠降低摩擦力和熱累積。但至于摩擦力和熱量的具體降低量、密封性能改善的幅度，SKF 公司稱還有待大范圍的測試予以說明。
SKF 公司認(rèn)為，通過運(yùn)用“液壓提升”技術(shù)，密封件不再是發(fā)動(dòng)機(jī)維修和大修過程中的壽命受限制的部件，它甚至可以在發(fā)動(dòng)機(jī)拆卸或?qū)嵤┒z之間拆換或繼續(xù)再利用。
替代材料的探索
瑞典特瑞堡密封系統(tǒng)解決方案公司認(rèn)為，根據(jù)歐盟《化學(xué)品注冊(cè)、評(píng)估、 許可和限制（REACH）》法規(guī)，以及隨著高速氧燃料（HVOF）涂層的出現(xiàn)，液壓系統(tǒng)中拒絕使用鍍鉻部件，航空密封領(lǐng)域也不再使用彈性接觸密封件。
與此同時(shí)，聚四氟乙烯（PTFE）密封件替代材料變得非常重要；高速氧 燃料涂層因其更好的耐腐蝕性和耐磨性，可延長密封件和系統(tǒng)的整體壽命；多聚物密封材料在幾百萬轉(zhuǎn)的條件下耐磨性、抗疲勞性能也更好，特別是在電傳操縱系統(tǒng)上。
此外，密封件制造商也在應(yīng)對(duì)飛控系統(tǒng)帶來的挑戰(zhàn)。因?yàn)樵谶^去 25 年飛機(jī)液壓系統(tǒng)的工作壓力從 1500 psi 增加 到 5000 psi，液壓缸密封系統(tǒng)的預(yù)期壽命從 1500 飛行小時(shí)增加到 10 萬飛行小 時(shí)，而泄漏標(biāo)準(zhǔn)要求從 25 個(gè)循環(huán) 1 滴降至 0。所以對(duì)密封件替代材料的探索道路仍將繼續(xù)。
總的來說，未來密封件的發(fā)展趨勢(shì)就是要跟得上飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)趨 勢(shì)、滿足飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行環(huán)境特點(diǎn)。
