張家遠(yuǎn)，王利恒，顧 健

（北京長(zhǎng)城計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究所，北京100095）

0 引言

密封學(xué)是一門(mén)多學(xué)科交叉的學(xué)科。密封學(xué)是研究封嚴(yán)規(guī)律、封嚴(yán)裝置設(shè)計(jì)以及密封工程應(yīng)用的科學(xué)與技術(shù)[1，2]。密封學(xué)包含密封基礎(chǔ)理論研究和封嚴(yán)工程應(yīng)用技術(shù)研究，其主要特征為：（1）是研究密封的機(jī)理，封嚴(yán)配對(duì)材料的摩擦、磨損和潤(rùn)滑現(xiàn)象，以及封嚴(yán)裝置設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)學(xué)科；（2）是以節(jié)能降耗、提高設(shè)備可靠性和使用壽命為目的的應(yīng)用學(xué)科[2]。

根據(jù)對(duì)偶面的兩側(cè)是否發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，密封包括動(dòng)態(tài)密封和靜態(tài)密封。就動(dòng)態(tài)密封而言，以摩擦面為分界線，如果密封裝置的動(dòng)環(huán)和靜環(huán)二者之一采用石墨材料，或其中之一采用嵌入石墨材料的設(shè)計(jì)方法即稱(chēng)為石墨密封。它充分利用了石墨材料的優(yōu)點(diǎn)。

石墨密封材料由美國(guó)聯(lián)碳公司于19世紀(jì)60年代發(fā)明，作為一種優(yōu)秀的封嚴(yán)材料被冠以“密封王”的頭銜，具有許多優(yōu)良的性能，如低密度、自潤(rùn)滑性能、化學(xué)穩(wěn)定性好、高導(dǎo)熱性、低膨脹性、摩擦系數(shù)小等，這些都是封嚴(yán)材料不可或缺的[3-4，5-6，7]。由于石墨材料的這些優(yōu)點(diǎn)，其是航空發(fā)動(dòng)機(jī)接觸式動(dòng)密封裝置中常用的封嚴(yán)材料。

隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制的發(fā)展，客觀上提出針對(duì)石墨密封的機(jī)理以及工程應(yīng)用進(jìn)行深入研究的需求。因此，本文針對(duì)密封基礎(chǔ)理論，特別是石墨密封基礎(chǔ)理論及工程應(yīng)用研究現(xiàn)狀進(jìn)行一些述評(píng)，并以航空304所、608所和東安發(fā)動(dòng)機(jī)集團(tuán)在石墨封嚴(yán)方面的工程應(yīng)用研究情況為例進(jìn)行一些航空發(fā)動(dòng)機(jī)石墨封嚴(yán)工程應(yīng)用研究方面的介紹。

1 密封基礎(chǔ)理研究

關(guān)于密封基礎(chǔ)理論的研究，最早是從假說(shuō)開(kāi)始的，目前研究方法包括連續(xù)介質(zhì)假定的研究方法和分子動(dòng)理論的研究方法，見(jiàn)圖1.

圖1 密封機(jī)理研究

由圖1可見(jiàn)，早期研究提出形成封嚴(yán)能力的假說(shuō)分為表面張力假說(shuō)和粘滯力假說(shuō)，而這些假說(shuō)在近幾年的研究中已鮮有提及。機(jī)械密封對(duì)偶摩擦副之間的間隙內(nèi)的流體物理狀態(tài)的描述分為兩種：一種是基于連續(xù)體介質(zhì)假定的雷諾方程（可由N-S方程導(dǎo)出），另一種介質(zhì)不連續(xù)假定為前提的，包括分子動(dòng)理論、直接模擬Monte Carlo法、DSMC法等?；谶B續(xù)體介質(zhì)假定的雷諾方程的研究方法，由不考慮表面粗糙度及粘度在膜厚方向變化的理想狀態(tài)Reynolds方程逐漸發(fā)展為考慮膜厚方向粘度變化的廣義Reynold方程、考慮粗糙度影響情況平均Reynolds方程以及同時(shí)考慮膜厚方向粘度變化及粗糙度情況的雷諾方程。目前，基于雷諾方程的密封機(jī)理的研究依然是主流，而基于分子運(yùn)動(dòng)論的密封機(jī)理研究尚處于起步階段。

1.1 形成密封能力的假說(shuō)

1.1.1 表面張力假說(shuō)

1950年，A.Brikich首次提出了“表面張力理論”，即通過(guò)在密封的外周形成的液柱變曲液面（meniscus）的表面張力作用實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的密封，見(jiàn)圖2.

圖2 表面張力的作用

1957年E.T.Jagger認(rèn)為表面張力對(duì)密封的作用是不穩(wěn)定的。而國(guó)內(nèi)的研究認(rèn)為此假說(shuō)確實(shí)對(duì)封嚴(yán)作用有影響，但僅限于一些特定條件下的封嚴(yán)情況，不具有普遍指導(dǎo)意義[8-11]。

1.1.2 粘滯力假說(shuō)

以E F Boon為代表的支持粘滯假說(shuō)[12]。施懷杰勒（Schwaigerer）和塞弗（Seufer）也對(duì)此假說(shuō)進(jìn)行了探討[9，11]。拉杰科維克斯（G E Rajakovics）在試驗(yàn)基礎(chǔ)上討論了此假說(shuō)的不足之處[11]。

庫(kù)茲馬在文獻(xiàn)[13]中提出的假定是密封表面上有徑向波紋，見(jiàn)圖3，其認(rèn)為此波紋在對(duì)偶件動(dòng)態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生類(lèi)螺旋封嚴(yán)的工作原理。原北京化工學(xué)院的鄭海泉等也對(duì)此假說(shuō)進(jìn)行了討論。

圖3 庫(kù)茲馬假說(shuō)

1.2 雷諾方程

1886年，Reynolds根據(jù)動(dòng)量方程、連續(xù)方程和有關(guān)物理假定，導(dǎo)出了第一個(gè)關(guān)于流體動(dòng)力潤(rùn)滑壓力的偏微分方程，奠定了流體動(dòng)力潤(rùn)滑的理論基礎(chǔ)[14]。1.2.1光滑表面不考慮膜厚方向粘度變化的層流雷諾方程

（1）限定條件[15]

a）流體為牛頓流體，流動(dòng)為層流，液膜中不存在渦流和湍流，符合牛頓粘性定律。

b）忽略體積力的作用和慣性力的影響，微元體只受流體壓力P和粘性力τ的作用。

c）壓力和粘度在液膜厚度上不發(fā)生變化，即P、η不是z的函數(shù)。假設(shè)密度ρ沿膜厚方向不發(fā)生變化。

d）假設(shè)流體在界面上無(wú)相對(duì)滑動(dòng)。

e）整個(gè)密封間隙為等溫環(huán)境。

（2）雷諾方程

由以上假定，結(jié)合動(dòng)量方程、連續(xù)方程可以得到雷諾方程如下：

按直角坐標(biāo)

按柱坐標(biāo)

式中，ρ為密度；h為膜厚；p為膜壓；U0為相對(duì)速度；x、y、t為平面坐標(biāo)變量及時(shí)間變量；r、θ為柱坐標(biāo)變量。

雷諾方程將粘性流體的膜厚、膜壓、粘度、流槽形狀和滑速等重要參數(shù)聯(lián)系在一起，常用在潤(rùn)滑與密封中[16]。

利用雷諾方程與連續(xù)方程、能量方程、狀態(tài)方程（流體粘度與密度和壓力、溫度的關(guān)系式），可以根據(jù)膜厚和流槽形狀求解流體膜壓p分布和流速u(mài)分布，從而求出流體膜承載能力W和流體泄漏量Q.也可以根據(jù)膜壓分布和流速分布求解膜厚和流槽形狀。前者通常稱(chēng)為順（正）解，后者稱(chēng)為逆（反）解[16]。

1.2.2 光滑表面不考慮膜厚方向粘度變化湍流雷諾方程

（1）用Constantinescu理論、Ng和Pan理論推導(dǎo)出的湍流Reynolds方程

密封結(jié)構(gòu)在正常工作時(shí)一般處于湍流狀態(tài)，即雷諾數(shù)比較大，此時(shí)通常認(rèn)為湍流附加應(yīng)力項(xiàng)與其他應(yīng)力相比占據(jù)有利，因此必須考慮湍流附加應(yīng)力項(xiàng)的影響。目前關(guān)于如何確定湍流附加應(yīng)力數(shù)值的理論還不成熟，其Constantinescu理論、Ng和Pan理論可以推導(dǎo)出統(tǒng)一形式的湍流Reynolds方程，見(jiàn)式[15]。

湍流 Reynolds方程在形式上與層流潤(rùn)滑的Reynolds方程極為相似，只是引入了兩個(gè)系數(shù)kx和ky.當(dāng)kx=ky=12時(shí)，為層流潤(rùn)滑狀態(tài)，此方程與層流的Reynolds方程完全一致；在湍流狀態(tài)下，系數(shù)kx和ky的數(shù)值均大于12，并隨著雷諾數(shù)Re的增加而增加。

Ng和Pan理論，其湍流潤(rùn)滑系數(shù)如下：

（2）清華大學(xué)提出的一種新的湍流計(jì)算模型

2006年，清華大學(xué)摩擦學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室劉珂以Hirs理論為依據(jù)，推導(dǎo)了端面流體動(dòng)密封中極坐標(biāo)系下的湍流Reynolds方程，適用于壓力流與速度流共存的湍流計(jì)算[17]。且可以得到膜厚方向平均速度在流場(chǎng)各點(diǎn)的分布[18-24]。

由于潤(rùn)滑流場(chǎng)的特殊性，清華大學(xué)為了方便推導(dǎo)作了以下基本假設(shè)[24]：

①忽略慣性力；

②忽略體積力（重力）；

③因?yàn)闈?rùn)滑膜厚極小，假設(shè)壓力、粘度沿膜厚方向不變；

④介質(zhì)流體在環(huán)面上無(wú)滑移。

端面動(dòng)壓密封靠?jī)蓚€(gè)密封環(huán)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。由圖4可見(jiàn)，a環(huán)（靜環(huán)）與b環(huán)（動(dòng)環(huán)）平行且中心對(duì)正。柱坐標(biāo)系固定在a環(huán)上面，環(huán)面中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，r為徑向坐標(biāo)，θ為周向坐標(biāo)，z軸正方向指向b環(huán)。b環(huán)以ω的角速度旋轉(zhuǎn)。

圖4 密封對(duì)偶環(huán)

流體動(dòng)壓求解的基本方程，穩(wěn)態(tài)下的二維紊流雷諾方程如下：

其無(wú)量綱形式為：

式中r為半徑；ρ為介質(zhì)密度；h為液膜厚度；η為介質(zhì)黏度；φ為弧度；p0為外壓力；p為流體壓力；ω為動(dòng)環(huán)角速度；r1為內(nèi)徑；h0為密封間隙；R=r/r1為無(wú)量綱半徑；P=p/p0為無(wú)量綱壓力；H=h/h0為無(wú)量綱間隙；kφ，kr為紊流系數(shù)；Λ 為壓縮系數(shù)，Λ =6ηωr/p0h.得到極坐標(biāo)系下湍流Reynolds方程：

其中，k1與k2為湍流修正系數(shù)，其計(jì)算式為：

雷諾方程是在理想假定條件下導(dǎo)出的。隨著潤(rùn)滑力學(xué)由宏觀到微觀、由理想工況到真實(shí)工況研究的不斷深入，研究者們已導(dǎo)出了多種適應(yīng)性較強(qiáng)的描述流體動(dòng)壓的“Reynolds”方程，其中有Dowson（1962年）提出的廣義Reynold方程以及Patir和Cheng（1978年）推導(dǎo)的平均 Reynolds方程[20-24]。廣義Reynolds方程的主要貢獻(xiàn)在于其計(jì)入了粘度沿膜厚方向的變化，是目前進(jìn)行熱流體動(dòng)力潤(rùn)滑分析的理論基礎(chǔ)，而平均Reynolds方程的直接結(jié)果在于其揭示了三維粗糙表面的方向特征對(duì)平均流量的影響，應(yīng)用它可以分析粗糙表面的潤(rùn)滑性能[25]。

1.2.3 考慮膜厚方向粘度變化的廣義Reynold方程

1962年，Dowson提出了廣義Reynold方程，廣義Reynolds方程的主要貢獻(xiàn)在于其計(jì)入了粘度沿膜厚方向的變化，是目前進(jìn)行熱流體動(dòng)力潤(rùn)滑分析的理論基礎(chǔ)。Dowson[26]提出了考慮粘度、密度沿膜厚方向變化的廣義雷諾方程如下：

各速度分量和坐標(biāo)見(jiàn)圖5.

圖5 直角坐標(biāo)系

1.2.4 考慮粗糙度影響情況的平均Reynolds方程

1978年，Patir和Cheng推導(dǎo)出平均Reynolds方程。平均Reynolds方程的直接結(jié)果在于其揭示了三維粗糙表面的方向特征對(duì)平均流量的影響，應(yīng)用它可以分析粗糙表面的潤(rùn)滑性能[26]，平均雷諾方程如下：

1.2.5 同時(shí)考慮膜厚方向粘度變化及粗糙度的情況

廣義Reynolds方程和平均Reynolds方程分別在單獨(dú)計(jì)入熱效應(yīng)和表面粗糙度效應(yīng)的潤(rùn)滑分析中得到了廣泛應(yīng)用。

清華大學(xué)摩擦學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王曉力、溫詩(shī)鑄等[27]綜合了廣義Reynolds方程和平均Reynolds方程的主導(dǎo)思想，推導(dǎo)出基于平均流動(dòng)模型的廣義Reynolds方程，為進(jìn)行計(jì)入粗糙因素的熱流體動(dòng)力潤(rùn)滑分析提供一個(gè)理論依據(jù)。

（1）基本假定

清華大學(xué)的公式推導(dǎo)中，引用了如下基本假設(shè)[27]：

①忽略流體體力和慣性力的影響；

②油膜中流體作層流流動(dòng)；

③油膜壓力不沿膜厚方向變化；

④流體與固體表面之間無(wú)滑動(dòng)；

⑤潤(rùn)滑劑為牛頓流體。

⑥忽略油膜曲率的影響。

（2）方程

清華大學(xué)推導(dǎo)出的基于平均流量模型的廣義Reynolds方程如下[27]。

式中，δ為兩表面的組合粗糙度

1.3 流固熱耦合場(chǎng)分析

如果要準(zhǔn)確計(jì)算機(jī)械密封動(dòng)環(huán)、靜環(huán)以及間隙內(nèi)流體構(gòu)成組合系統(tǒng)的狀態(tài)，必須進(jìn)行多物理場(chǎng)耦合，即采用流固熱耦合場(chǎng)的分析方法。流固熱耦合分為直接求解的強(qiáng)耦合和分區(qū)迭代求解的弱耦合兩種方法[28，29，30]。

強(qiáng)耦合以及弱耦合的方法，均是在連續(xù)體介質(zhì)假定的基礎(chǔ)上，采用有限差分法（FDA）、有限元法（FEA）等進(jìn)行研究的，所給出的通常是數(shù)值求解的結(jié)果。采用流固熱耦研究機(jī)械封嚴(yán)的方法目前尚比較活躍。

1.4 基于分子運(yùn)動(dòng)論的密封機(jī)理研究

上述Reynolds方程以及流固熱耦合場(chǎng)分析均是基于宏觀尺度下研究流動(dòng)問(wèn)題的基本假設(shè)即連續(xù)體介質(zhì)假設(shè)條件下提出的，Reynolds方程可以由N-S方程導(dǎo)出。宏觀尺度下研究流動(dòng)問(wèn)題的一個(gè)重要假設(shè)就是連續(xù)介質(zhì)假設(shè)，當(dāng)所研究的問(wèn)題的特征尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于流體分子的平均自由程時(shí)，將流體作為一種連續(xù)體對(duì)待，這樣數(shù)學(xué)中的連續(xù)性假定條件才能使用。

運(yùn)用傳統(tǒng)的連續(xù)介質(zhì)模型來(lái)描述流場(chǎng)有兩個(gè)基本條件：（1）用來(lái)定義當(dāng)?shù)貐?shù)的流體微團(tuán)尺度要遠(yuǎn)大于流體的微觀尺度，遠(yuǎn)小于宏觀流場(chǎng)尺度；（2）流動(dòng)沒(méi)有遠(yuǎn)離熱力學(xué)平衡[31]。

已有研究表明，建立在宏觀經(jīng)驗(yàn)上的傳統(tǒng)流體力學(xué)和傳熱學(xué)理論對(duì)微尺度現(xiàn)象已不再完全適用，特別是當(dāng)封嚴(yán)裝置的動(dòng)環(huán)與靜環(huán)之間的流體膜厚度足夠小時(shí)[32]。流動(dòng)滑移（slip flow）、稀薄性（rarefaction）、粘性耗散（viscous dissipation）、可壓縮性（com－pressibility）、分子間作用力（intermolecular forces）等都有必要考慮進(jìn)去[33]。這些研究成果將推動(dòng)密封對(duì)偶面微小間隙內(nèi)流體流動(dòng)狀態(tài)研究的發(fā)展。

最近20年來(lái)，愈來(lái)愈多的學(xué)者在微通道試驗(yàn)研究、理論研究以及數(shù)值仿真分析方面做了很多的研究工作。將這些成果應(yīng)用于機(jī)械密封領(lǐng)域的研究也將越來(lái)越引起重視。

2 石墨密封工程應(yīng)用技術(shù)研究

近十余年來(lái)，航空工業(yè)304所開(kāi)展了航空發(fā)動(dòng)機(jī)石墨密封機(jī)理研究[34]，封嚴(yán)材料性能研究，封嚴(yán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，封嚴(yán)組件制造、檢測(cè)、試驗(yàn)等方面的工作，積累了較為深厚的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，打下了石墨密封研制的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

與石墨密封基礎(chǔ)理論的研究不同，304所依托其計(jì)量以及測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)儲(chǔ)備、金屬材料（如量塊）和非金屬材料（石墨）的研磨工藝等方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，瞄準(zhǔn)石墨密封裝置研制工程實(shí)踐中所遇到的技術(shù)問(wèn)題而開(kāi)展研究。其研究對(duì)象包括：圓周密封、彈性力端面密封、磁力端面密封、浮環(huán)密封、螺旋槽干氣密封等，見(jiàn)圖6～圖10.

圖6 圓周密封

圖7 彈性力端面密封

圖8 磁力密封

圖9 螺旋槽干氣密封

圖10 浮環(huán)密封

針對(duì)圖6到圖10這些不同種類(lèi)的密封裝置，304所開(kāi)展了大量研究，如彈性元件的熱處理和穩(wěn)定性處理工藝研究，封嚴(yán)組件設(shè)計(jì)方法、制造工藝的研究，建立包含材料篩選、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造工藝、計(jì)量測(cè)試和試驗(yàn)驗(yàn)證的航空發(fā)動(dòng)機(jī)新型密封組件研發(fā)體系。304所密封裝置的試驗(yàn)臺(tái)如圖11～圖12所示。

圖11 密封試驗(yàn)臺(tái)1

圖12 密封試驗(yàn)臺(tái)2

中國(guó)航發(fā)湖南動(dòng)力機(jī)械研究所（608所）是我國(guó)唯一的中小型航空發(fā)動(dòng)機(jī)、直升機(jī)減速傳動(dòng)系統(tǒng)和輕型燃?xì)廨啓C(jī)的研制基地，其密封裝置屬于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的小型配件。608所依托其航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，系統(tǒng)、深入開(kāi)展了航空發(fā)動(dòng)機(jī)石墨密封機(jī)理以及試驗(yàn)研究，特別是在密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法以及設(shè)計(jì)理論研究方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。608所開(kāi)展了航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫高速密封試驗(yàn)臺(tái)研制，其原理如圖 13 所示[35-38]。

圖13 608所研制的高溫高速密封試驗(yàn)臺(tái)原理圖

中國(guó)航發(fā)哈爾濱東安發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司，是以生產(chǎn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)、直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)及飛機(jī)附件傳動(dòng)系統(tǒng)、航空機(jī)電產(chǎn)品、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組等產(chǎn)品為主的高科技企業(yè)集團(tuán)。應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的石墨密封裝置在正式裝機(jī)前，需要在中國(guó)航發(fā)哈爾濱東安發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司做整機(jī)試驗(yàn)研究，以考核其性能指標(biāo)，如泄漏率、磨損量以及壽命等。在整機(jī)試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，從發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)系統(tǒng)角度考慮并提出問(wèn)題，開(kāi)展相關(guān)密封技術(shù)的理論以及試驗(yàn)研究工作。在整機(jī)試驗(yàn)研究基礎(chǔ)上，中國(guó)航發(fā)哈爾濱東安發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司開(kāi)展故障分析以及排查等研究工作，涉及密封失效分析與結(jié)構(gòu)改進(jìn)研究、O型圈力學(xué)性能研究、密封結(jié)構(gòu)漏油機(jī)理分析等研究[39-46]。

3 結(jié)論

本文綜述了一些石墨密封基礎(chǔ)理論研究進(jìn)展，并針對(duì)3家國(guó)內(nèi)航空石墨密封研制單位的石墨封嚴(yán)工程應(yīng)用技術(shù)研究現(xiàn)狀進(jìn)行了介紹。

封嚴(yán)能力形成的假說(shuō)包括表面張力假說(shuō)和粘滯力假說(shuō)。在上世紀(jì)八十年代前，針對(duì)這些假說(shuō)的研究和討論較為突出，近幾年的文獻(xiàn)對(duì)這些假說(shuō)卻鮮有討論。但是，當(dāng)今在機(jī)械密封機(jī)理研究方面的文獻(xiàn)主要集中在雷諾方程上，進(jìn)而發(fā)展為流固熱耦合的分析研究方向上。由于雷諾方程的方法及流固熱耦合的分析方法均是基于連續(xù)體介質(zhì)的假定基礎(chǔ)上的方法。對(duì)于封嚴(yán)裝置動(dòng)、靜環(huán)間的間隙在微米以下的情況，特別是特征尺度與流體分子平均自由程相近或者還小于分子平均自由程時(shí)，基于流體質(zhì)點(diǎn)的連續(xù)介質(zhì)模型的假定也就可能不再適用了。因此，近年來(lái)，將分子動(dòng)力學(xué)（Molecular dynamics）方程或直接模擬Monte Carlo法、DSMC法、Boltzmann方程等應(yīng)用于機(jī)械密封對(duì)偶面間流體物理狀態(tài)的描述研究中逐漸成為一個(gè)發(fā)展方向。

總的來(lái)看，基于連續(xù)介質(zhì)假設(shè)理論的雷諾方程及流固熱耦合場(chǎng)分析在機(jī)械密封機(jī)理研究中依然是主流，而基于分子動(dòng)理論的密封機(jī)理研究尚在起步階段。

在狹小的密封端面界面中存在著摩擦、磨損、變形、相交、流體流動(dòng)、腐蝕等許多復(fù)雜的物理和化學(xué)過(guò)程，想要全面真實(shí)地反映各種因素的影響和相互之間的影響還有待于將密封機(jī)理與試驗(yàn)技術(shù)結(jié)合，開(kāi)展進(jìn)一步的深入研究。做石墨密封基礎(chǔ)理論研究的科研工作者盡量創(chuàng)造機(jī)會(huì)深入調(diào)查和了解石墨密封工程應(yīng)用中所遇到的工程實(shí)際問(wèn)題，以此為切入點(diǎn)開(kāi)展試驗(yàn)研究，并逐漸提煉出更加切合實(shí)際應(yīng)用背景和能夠解決實(shí)際需求的科學(xué)問(wèn)題。

以航空304所、608所以及中國(guó)航發(fā)哈爾濱東安發(fā)動(dòng)機(jī)集團(tuán)公司在石墨封嚴(yán)工程應(yīng)用技術(shù)的研究為例進(jìn)行了一些述評(píng)。與石墨密封的基礎(chǔ)理論研究不同，石墨密封工程應(yīng)用技術(shù)的研究是以工程實(shí)踐中所遇到的問(wèn)題和滿足功能為導(dǎo)向而進(jìn)行研究的，其內(nèi)容涉及廣泛，包括如材料的特性、漏油故障、石墨環(huán)磨損嚴(yán)重、斷裂等方面的研究。在遇到密封故障時(shí)，如泄漏量超過(guò)允許限值、密封石墨環(huán)斷裂、磨損量超過(guò)允許值等問(wèn)題，這3家企業(yè)通常采用逆向思維，針對(duì)逐個(gè)密封裝置的小零件進(jìn)行問(wèn)題查找以及故障排除研究，這些研究是在特性工作條件，如密封腔體內(nèi)外壓力、密封介質(zhì)、轉(zhuǎn)速、密封裝置結(jié)構(gòu)以及材料等條件下的研究工作。

觀察、比較石墨密封基礎(chǔ)理論研究和石墨封嚴(yán)工程應(yīng)用技術(shù)研究情況可以發(fā)現(xiàn)，其現(xiàn)狀是石墨密封基礎(chǔ)理論研究與石墨密封工程應(yīng)用技術(shù)研究分別采用各自的方法獨(dú)立進(jìn)行的，二者之間的融合點(diǎn)少。為縮短我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)差距，客觀上需要將石墨密封基礎(chǔ)理論研究與石墨封嚴(yán)工程應(yīng)用技術(shù)研究有機(jī)結(jié)合起來(lái)，而如何結(jié)合是擺在我們面前的問(wèn)題，其核心是找到切合點(diǎn)。

做石墨密封基礎(chǔ)理論研究的科研工作者由于條件以及管理制度所限難以有機(jī)會(huì)直接接觸發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)試驗(yàn)，直接在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)需要研究的更有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的工程問(wèn)題；另一方面，做石墨密封工程應(yīng)用技術(shù)研究企業(yè)的是以解決工程實(shí)際問(wèn)題為目標(biāo)的，不能有更多的時(shí)間投入到石墨密封基礎(chǔ)理論研究中，而且也很少有基礎(chǔ)理論研究方面的經(jīng)費(fèi)及項(xiàng)目支撐。這樣，在石墨密封基礎(chǔ)理論研究和石墨密封工程應(yīng)用技術(shù)研究之間就存在一些空白，一些工程實(shí)際問(wèn)題既需要有較深厚的石墨密封基礎(chǔ)理論知識(shí)而又需要掌握整機(jī)試驗(yàn)中的問(wèn)題方能有效解決，從而縮短與發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)差距。

鑒于此，建議從科研管理的角度入手，要求密封工程應(yīng)用技術(shù)研究企業(yè)的工作者把工程實(shí)踐中所遇到的問(wèn)題講清楚，采用一定的交接方式交給石墨密封基礎(chǔ)理論研究的工作者，二者互通有無(wú)，有機(jī)結(jié)合，這樣可以提高解決問(wèn)題的效率和質(zhì)量，為有效推動(dòng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)石墨密封的研究發(fā)揮科研制度上的保證。