[发明专利]高温重载工况航空尾喷管典型运动副摩擦磨损测试方法和系统

说明书

本发明提供了一种高温重载工况航空尾喷管典型运动副摩擦磨损测试方法和系统，包括：S1实现航空尾喷管典型运动副摩擦学系统的解构；S2实现航空尾喷管典型运动副材料级别摩擦磨损试验；S3实现航空尾喷管典型运动副样件级别摩擦磨损试验；S4实现航空尾喷管典型运动副摩擦磨损寿命预测建模。本发明能够建立适用于高温重载工况航空尾喷管典型运动副磨损寿命预测模型，揭示特殊运动形式下的磨损机制，从而支撑尾喷管典型运动副的维护维修和易损更换。

技术领域

本发明涉及摩擦磨损测试技术领域，具体地，涉及一种高温重载工况航空尾喷管典型运动副摩擦磨损测试方法和系统。

背景技术

最新一代先进航空战机高超音速巡航、高机动性能要求航空发动机尾喷管运动调节速度大于30°/s，运动调节机构长期承受超过万牛气动载荷和近一千摄氏度高温，为避免运动调节机构在设计生命周期内关键运动副服役性能退化甚至失效，进而限制整体装备系统调节精度、响应性能、寿命和可靠性，甚至引起重大工程灾难，亟需明确运动部件摩擦学性能退化机理、优化表面界面摩擦学设计，然而适用于航空尾喷管运动调节机构研究的高温重载模拟工况摩擦学测试系统国内外尚无，无法为上述研究提供试验支撑，限制技术突破。

现有的摩擦磨损试验机，以通用摩擦磨损试验机应用最广，该类试验机仅能测试材料级别摩擦磨损性能，加载形式有限，运动形式简单，局限在材料试样的某一点、线、面做特定的往复、回转、微动运动，然而实际运动机构具有多个部件和运动副，单一零件具有多个运动副，多点受力，且零件之间具有公差配合特征、相互运动摩擦生热明显，基于通用摩擦磨损试验机的材料级测试分析工况过于简化，所得结果与实际机构运动部件运动副摩擦磨损情况存在明显差异，仅适用于基础理论研究分析。

为克服材料级通用摩擦磨损试验机试验能力缺陷，需要设计针对航空尾喷管运动调节机构典型运动副研究用高温重载工况摩擦磨损试验机，同时完善摩擦磨损测试方法，以确保测试过程顺利且能完成对应性能指标测试。

专利申请号为：201510009043.0公开了一种基于摩擦磨损CAE分析的模具优化方法，其优化思路是通过实际试验方法来验证CAE分析方法的可行性，但是没有对试验工况的模拟，与本发明直接进行试验测试的思路不同。专利申请号为：202010109593.0公开了一种复合运动下的工业机器人线缆磨损测试方法与装置，其针对样件——线缆开展了滑动与转动摩擦两种形式的试验，但是没有建立摩擦磨损评价指标和预测模型。专利申请号为201810481121.0公开了一种织构摩擦副振动噪声与摩擦磨损性能测试装置及测试方法，该测试方法主要针对的是摩擦副摩擦磨损过程中振动和噪声检测，其评判方式与本发明不同。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种高温重载工况航空尾喷管典型运动副摩擦磨损测试方法和系统。

根据本发明提供的高温重载工况航空尾喷管典型运动副摩擦磨损测试方法，包括：

步骤S1：进行航空尾喷管典型运动副摩擦学系统的解构，包括开展尾喷管运动调节机构分析，建立尾喷管运动调节机构运动学仿真模型，开展尾喷管喉道面积和矢量方向调节过程的动力学仿真，研究典型运动副的加载方式及其相对运动形式特征；

步骤S2：进行航空尾喷管典型运动副材料级别摩擦磨损试验，包括计算材料级别试验等效工况，开展实验设计，加工制备航空尾喷管典型运动副材料级别摩擦磨损试验用销-盘试验件，并基于Rtec多功能试验机开展销-盘试验，试验结束后开展摩擦磨损分析；

步骤S3：进行航空尾喷管典型运动副样件级别摩擦磨损试验，包括计算样件级别试验等效工况，开展实验设计，准备实际装备航空尾喷管典型运动副试验件，基于航空尾喷管典型运动副模拟工况摩擦磨损测试系统开展样件级试验，试验过程中在线测量试验过程中试样件振动与应变数据，在位测量表面磨损形貌，试验结束后开展离线磨损测量分析；