【摘 要】
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航空关节轴承作为航空器核心零部件,以其抗压、抗腐蚀、耐磨、自润滑等优异性能广泛的应用于固定翼飞机、直升机等众多航空器关键系统中。但据诸多研究报道,当今复杂的气候条件使关节轴承的摩擦学性能和服役状态正不断地受到挑战,其中高温与雨水是航空器服役过程中典型的环境影响因素。而体现关节轴承摩擦学性能的主体部分则是其自润滑衬垫材料-PTFE/Kevlar纤维编织复合材料。因此本文对两种典型环境因素影响下的自润
【基金项目】
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国家自然科学基金青年科学基金项目（52105132）:面向复杂飞行工况的直升机主旋翼关节轴承界面损伤机理与控制研究2022.01-2024.12; 四川省应用基础研究项目（2020YJ0192）:复杂工况下直升机主旋翼变距拉杆动态损伤机理与适航维修技术研究2020.01-2022.09
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航空关节轴承作为航空器核心零部件,以其抗压、抗腐蚀、耐磨、自润滑等优异性能广泛的应用于固定翼飞机、直升机等众多航空器关键系统中。但据诸多研究报道,当今复杂的气候条件使关节轴承的摩擦学性能和服役状态正不断地受到挑战,其中高温与雨水是航空器服役过程中典型的环境影响因素。而体现关节轴承摩擦学性能的主体部分则是其自润滑衬垫材料-PTFE/Kevlar纤维编织复合材料。因此本文对两种典型环境因素影响下的自润滑衬垫材料PTFE/Kevlar进行了摩擦磨损试验,通过多层面的磨损测试方法,分析了不同温度下、雨水环境下衬垫材料的损伤行为以及磨损机理,研究结果表明:（1）不同温度环境试验中,当温度与循环次数都增加时,PTFE/Kevlar衬垫材料的损伤状态由PTFE纤维束的撕裂和转移等轻微损伤状态,转变为PTFE转移膜剥落、Kevlar纤维变形和疲劳断裂;雨水环境下,材料在磨损前期形成PTFE转移膜的速度较快,磨损中期PTFE转移膜面积大但又容易被消耗,磨损后期摩擦表面的转移膜消耗殆尽,磨损两侧有大量断裂的纤维。（2）随着温度的不断升高,PTFE/Kevlar衬垫材料磨损机制从磨粒磨损转变为轻度黏着磨损,后为严重的黏着磨损,最后转变为黏着磨损和热疲劳构成的复合磨损。在雨水环境中材料磨损前中期以疲劳磨损和黏着磨损为主,磨损后期的磨损机制以疲劳磨损和磨粒磨损的复合磨损为主。（3）当往复频率与载荷一定时,材料的摩擦因数和磨损体积呈现先降低后增加的趋势,而随着往复循环次数的增加,温度超过100°C后材料的磨损率会快速下降,最终趋于稳定。雨水浸湿后材料表面形成的水润滑膜对材料起到一定的保护作用,促进PTFE转移膜的形成。（4）两种典型环境对衬垫材料兼具正反两方面作用。合适的温度条件有利于形成PTFE转移膜,而过高的温度使转移膜过度磨损,因此大幅度降低材料服役寿命。短暂的雨水浸湿环境会使衬垫材料表面快速生成PTFE转移膜,长时间的潮湿状态将抑制转移膜的粘附能力,使转移膜脱落而失去保护作用。
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