宽飞行剖面下机载滑油系统热负荷分析

doi:10.7527/S1000-6893.2025.32005

第二十七届中国科协年会专栏

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宽飞行剖面下机载滑油系统热负荷分析

王莹¹^,², 李洋¹(), 成超乾¹, 焦宗夏¹

^1.北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，北京 100191
^2.新乡航空工业集团（有限）公司，新乡 453049

收稿日期:2025-03-20 修回日期:2025-05-06 接受日期:2025-06-05 出版日期:2025-07-21 发布日期:2025-06-27
通讯作者: 李洋 E-mail:leeyoung303@buaa.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(52272409);飞行器控制一体化技术重点实验室基金(JSY6142219202403)

Thermal load analysis for aeroengine oil system with extended flight profile

Ying WANG¹^,², Yang LI¹(), Chaoqian CHENG¹, Zongxia JIAO¹

^1.School of Automation Science and Electrical Engineering，Beihang University，Beijing 100191，China
^2.Xinxiang Aviation Industry （Group） Co. ，LTD，Xinxiang 453049，China

Received:2025-03-20 Revised:2025-05-06 Accepted:2025-06-05 Online:2025-07-21 Published:2025-06-27
Contact: Yang LI E-mail:leeyoung303@buaa.edu.cn
Supported by:
National Natural Science Foundation of China(52272409);National Key Laboratory of Aircraft Integrated Flight Control Foundation(JSY6142219202403)

摘要/Abstract

摘要：

为给先进直升机新型环境控制系统设计提供热输入边界条件，更准确有效的进行环控系统热管理与温度控制，开展了发动机滑油系统在宽飞行剖面下热载荷变化研究。首先，对发动机传动系统开展传动力学分析，建立发动机传动系统数学模型，分析发动机生热部件在各工况下的摩擦功耗，并进行简化完成摩擦损失理论计算；然后，以滑油温升为研究对象，分析引起滑油温度变化的生热以及散热部件影响程度，在此基础上采用Amesim建立发动机传动系统及滑油系统仿真模型，对滑油系统在宽飞行剖面下的热负荷变化进行了仿真分析；最后，将仿真结果与某型发动机滑油系统试验数据进行对比分析，表明系统模型满足工程设计要求，可对后续的环控系统热管理技术研究提供参考。

关键词: 发动机轴承, 滑油系统, 热负荷, 宽飞行剖面, 环境控制系统, 蒸发循环系统, 先进直升机

Abstract:

In order to provide the heat input boundary conditions for the design of the new dual-system evaporation cycle subsystem of advanced helicopter and carry out the thermal management and temperature control of the environmental control system more accurately and effectively， the thermal load variation of the engine oil system under a wide flight profile was studied. First， the transmission mechanics of the engine drive system is analyzed， the mathematical model of the engine drive system is established， the friction power consumption of the engine heat generating parts under various working conditions is analyzed， and the theoretical calculation of friction loss is simplified. Then， taking oil temperature rise as the research object， the influence degree of heat generating and cooling components causing oil temperature change is analyzed. On this basis， simulation models of engine drive system and oil system are established by Amesim， and the heat load change of oil system under wide flight profile is simulated and analyzed. Finally， the experiment data and simulation results of a certain engine oil system are compared and analyzed. The results show that the system model meets the engineering design requirements and can provide reference for the subsequent thermal management technology research of environmental control system.

Key words: aeroengine bearing, oil system, thermal load, extended flight profile, environmental control system, evaporation cycle subsystem, advanced helicopter

中图分类号:

V233.4

王莹, 李洋, 成超乾, 焦宗夏. 宽飞行剖面下机载滑油系统热负荷分析[J]. 航空学报, 2026, 47(1): 632005.

Ying WANG, Yang LI, Chaoqian CHENG, Zongxia JIAO. Thermal load analysis for aeroengine oil system with extended flight profile[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2026, 47(1): 632005.

图/表 21

图 1

图 2

图 3

图 4

表1

图 5

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图 7

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表2

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表3

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参考文献 26

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主管单位：中国科学技术协会主办单位：中国航空学会北京航空航天大学

名称	参数	名称	参数
滚动体数量/mm	16	节圆直径/mm	125.260 1
滚动体直径/mm	22.225	公称接触角/（°）	40
内滚道直径/mm	102.793 8	轴承外径/mm	90
外滚道直径/mm	147.726 4	轴承内径/mm	160

名称	参数
滑油导热系数/（W·（m·K）^-1）	0.152
滑油的运动黏度/（mm²·s^-1）	40
滑油密度/（kg·m^-3）	909.972 7
滑油比热/（kJ·（kg·K）^-1）	1.84

发动机转速/%	滑油泵转速/ （r·min^-1）	发动机转速/%	滑油泵转速/（r·min^-1）
10	1 000	65	7 200
15	1 500	70	7 400
20	2 000	75	7 600
25	2 500	80	8 000
30	3 000	85	9 000
35	3 500	90	10 000
40	4 000	95	11 000
45	4 500	100	12 000
50	5 000	105	12 000
55	6 000	110	12 000
60	7 000	120	12 000

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Thermal load analysis for aeroengine oil system with extended flight profile

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