一种适用于飞行器的主动柱面密封结构

摘要

本发明公开了一种适用于飞行器的主动柱面密封结构，包括密封腔体、固定连接在密封腔体一端的压紧端盖、偏心安装在密封腔体内的转子组件、开设在密封腔体上的进气孔，所述转子组件包括活动穿过密封腔体的旋转轴、与旋转轴固定连接的轴套，所述轴套外壁设置动压槽；还包括偏心安装在轴套外的浮动组件、用于控制所述浮动组件位置的主动控制组件。本发明提供一种适用于飞行器的主动柱面密封结构，要解决的技术问题之一是现有技术中的柱面密封为被动运行、调控能力极差的缺陷，实现可主动对密封性能进行调控、提高柱面密封技术在飞行器发动机领域的适用性的目的。

权利要求

1.一种适用于飞行器的主动柱面密封结构，包括密封腔体（1）、固定连接在密封腔体（1）一端的压紧端盖（2）、偏心安装在密封腔体（1）内的转子组件、开设在密封腔体（1）上的进气孔（11），其特征在于，所述转子组件包括活动穿过密封腔体（1）的旋转轴（3）、与旋转轴（3）固定连接的轴套（4），所述轴套（4）外壁设置动压槽（41）；

所述主动柱面密封结构还包括偏心安装在轴套（4）外的浮动组件、用于控制所述浮动组件位置的主动控制组件；

所述浮动组件包括偏心安装在轴套外的浮动环Ⅰ（51）、浮动环Ⅱ（52）；所述浮动环Ⅰ（51）、浮动环Ⅱ（52）的相对端面分别设置永磁体Ⅰ（81）、永磁体Ⅱ（82），所述永磁体Ⅰ（81）与永磁体Ⅱ（82）磁性相斥；

所述主动控制组件包括压电陶瓷（7）、能够产生形变的支撑件（6），所述支撑件（6）同时与压电陶瓷（7）、浮动组件接触；

所述密封腔体（1）内壁环形均布若干压电陶瓷安装槽（14），所述压电陶瓷安装槽（14）内安装压电陶瓷（7），且压电陶瓷（7）与压电陶瓷安装槽（14）在径向上具有间隙；

所述支撑件（6）包括与压电陶瓷（7）接触的固定端（63）、与浮动组件接触的若干自由端；

还包括与所述压电陶瓷安装槽（14）连通的防脱槽（15），所述防脱槽（15）开设于密封腔体（1）内壁，所述压电陶瓷安装槽（14）开设于防脱槽（15）槽底；所述固定端（63）安装在防脱槽（15）内，且所述固定端（63）与防脱槽（15）在径向上具有间隙。

2.根据权利要求1所述的一种适用于飞行器的主动柱面密封结构，其特征在于，所述永磁体Ⅰ（81）与永磁体Ⅱ（82）一一正对；在相互正对的永磁体Ⅰ（81）与永磁体Ⅱ（82）之间设置连杆（9），所述永磁体Ⅰ（81）、永磁体Ⅱ（82）均滑动配合在连杆（9）上。

3.根据权利要求2所述的一种适用于飞行器的主动柱面密封结构，其特征在于，所述连杆（9）与永磁体Ⅰ（81）、永磁体Ⅱ（82）之间设置防转机构。

4.根据权利要求2所述的一种适用于飞行器的主动柱面密封结构，其特征在于，所述永磁体Ⅰ（81）、永磁体Ⅱ（82）的相对端面均开设连杆安装槽（83）；所述连杆（9）两端插入至两侧的连杆安装槽（83）内，且连杆（9）与所述连杆安装槽（83）之间间隙配合。

5.根据权利要求1所述的一种适用于飞行器的主动柱面密封结构，其特征在于，所述浮动环Ⅰ（51）与压紧端盖（2）之间、浮动环Ⅱ（52）与密封腔体（1）之间，均通过若干定位销配合；所述定位销用于限制浮动环Ⅰ（51）、浮动环Ⅱ（52）的转动，且定位销与对应销孔之间间隙配合。

说明书

一种适用于飞行器的主动柱面密封结构

技术领域

[0001] 本发明涉及飞行器发动机主轴承腔的轴端密封领域，具体涉及一种适用于飞行器的主动柱面密封结构。

背景技术

[0002] 柱面密封是一种由定子组件、浮动组件和转子组件构成的机械密封结构。转子组件偏心安装至密封腔体内，在运行过程中，转子组件带动周围气膜实现同步圆周运动，并在摩擦副间形成一层具有刚度的锲形气膜来阻塞介质泄漏，从而实现非接触式密封。

[0003] 发动机主轴承腔的轴端密封效果直接影响航空/航天飞行器的工作性能，然而现有的柱面密封技术在飞行器的发动机主轴承腔轴端密封的应用具有明显局限，主要体现在以下几个方面：第一，由于飞行器大空域内的变姿态运行方式和工作状态的突变，现有浮动组件的前后端面或者内外壁面在反复扰动下极易出现不均匀的碰撞和磨损。第二，由于飞行器的高速运行，在高速条件下微间隙内的流体激振使得柱面密封系统频繁出现非线性轴振，这种不确定激励容易使浮动组件发生偏斜变形，导致振动和泄漏问题随之突显，同时也限制了柱面密封应用的速度极限。第三，现有柱面密封技术中的密封副大多为“刚”配“刚”，这种包容性较低的配合模式加重了直接碰磨带来的危害，甚至可能导致发动机组级间、主轴承端等关键部位应用的柱面密封失效。第四，现有的柱面密封技术，在机组运行期间无法根据工况环境的变化干涉已装配组件，这种被动的设计方法和运行模式大大削弱了对密封性能的调控能力。第五，现有柱面密封技术中压紧浮动环的弹簧，极易在航空发动机恶劣的环境条件发生潜变、疲劳失效，使得柱面密封服役寿命大幅缩短。

[0004] 综上，由于航空飞行器多变且复杂的特殊工况，现有的柱面密封技术直接运用至飞行器发动机主轴承腔的轴端密封上时难以保证稳定的综合性能。

发明内容

[0005] 本发明提供一种适用于飞行器的主动柱面密封结构，要解决的技术问题之一是现有技术中的柱面密封被动式运行、调控能力极差的缺陷，实现可主动对密封性能进行调控、增强柱面密封技术在飞行器发动机领域适用性的目的。

[0006] 本发明通过下述技术方案实现：

[0007] 一种适用于飞行器的主动柱面密封结构，包括密封腔体、固定连接在密封腔体一端的压紧端盖、偏心安装在密封腔体内的转子组件、开设在密封腔体上的进气孔，所述转子组件包括活动穿过密封腔体的旋转轴、与旋转轴固定连接的轴套，所述轴套外壁设置动压槽；还包括偏心安装在轴套外的浮动组件、用于控制所述浮动组件位置的主动控制组件。

[0008] 针对现有技术中的柱面密封为被动式运行、调控能力极差，难以适用于飞行器发动机主轴承腔的轴端密封问题，本发明提出一种适用于飞行器的主动柱面密封结构，其中密封腔体、压紧端盖、进气孔等为本领域技术人员应当理解的现有技术，气体从高压侧通过进气孔进入柱面密封结构，向密封腔体轴向两端的低压侧运动以实现密封。

[0009] 本申请中的转子组件包括相互固定配合的轴套、旋转轴，两者共同偏心安装在密封腔体中，并带动进入密封腔体的气体发生同步圆周运动。本申请中的浮动组件顾名思义以浮动方式安装在轴套外，且浮动组件与轴套偏心布置，并通过主动控制组件控制浮动组件与轴套的相对位置。其中，浮动组件可采用本领域技术任意能够实现的现有任意技术手段来实现安装，只需满足始终保证浮动组件与轴套之间具有偏心间隙(即非接触状态)即可，该间隙即是柱面密封的主泄漏通道。

[0010] 当本申请正常工作时，高压密封气体从进气孔进入，直至气体流动至密封腔体两端的低压侧(通常低压侧的压力为环境大气压)，此过程中气体流经轴套外壁(即轴套高压侧)的动压槽时，气体在槽内被不断压缩，并在槽根部达到最大动压效应，以此来达到增加流场压力的目的。在锲形效应和动压效应的共同作用下，轴套和浮动组件之间形成一层具有较大刚度的微米级气膜，从而实现了对主泄漏通道的封堵。

[0011] 此外，本申请中可通过主动控制组件来调节浮动组件与轴套之间的相对位置，主动控制组件对浮动组件的控制可通过任意本领域技术人员可获取的控制方式实现，优选的采用直接或间接向浮动组件施加作用力的方式；并且，控制依据可通过气膜压力、泄漏量、温度、摩擦力矩、振动、偏位角等实时输出的密封性能参数中的任意一种或多种来独立或综合评判，也可通过飞行器预先设定的航向姿态精准预估密封能力来调节。

[0012] 本申请通过主动控制组件来改变浮动组件的位置，而浮动组件位置的改变将直接决定气膜形状，气膜形状也将直接影响密封性能和系统稳定性。因而，通过主动控制组件可实时改善流场特性，也避免了运行状态突变导致的密封系统的不稳定，以此克服了飞行器大空域内的不确定激励、变姿态运行方式和工作状态的突变所导致的不均匀碰撞和磨损问题，实现了主动式的密封性能调控、显著提高了柱面密封技术在飞行器发动机领域的适用性。

[0013] 进一步的，所述主动控制组件包括压电陶瓷、能够产生形变的支撑件，所述支撑件同时与压电陶瓷、浮动组件接触。

[0014] 压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的功能性陶瓷材料。本方案利用其压电性能，通过调节压电陶瓷的输入电压，可控制压电陶瓷发生的机械形变，又由于支撑件同时与压电陶瓷、浮动组件接触，从而可将压电陶瓷发生的形变转换为支撑件在径向方向上的位移。同时，由于支撑件与浮动组件接触，支撑件的位移可再次传递到浮动组件处。浮动组件位置的改变将直接决定气膜形状，气膜形状也将直接影响密封性能和系统稳定性。因而，通过这一“力‑位移”的传递过程，可通过外置设备改变压电陶瓷的输入电压实时改善流场特性，从而防止工作过程中不确定激励诱发的异常摩擦磨损，也避免了运行状态突变导致的密封系统的不稳定。

[0015] 并且，本方案使用压电陶瓷还具有如下优势：压电陶瓷在受到力作用时可将机械能转换为电信号，因而可敏感的感知流场的微小变化，这不但丰富了对柱面密封性能的监测手段，也补充了调节电压的参考来源；即是，还可通过压电陶瓷的反馈信号，为主动控制组件的控制提供依据。如此循环，即可通过压电陶瓷实现“电压‑密封性能‑电压‑密封性能……”主动化的良性反馈和智能调控机制。

[0016] 此外，本方案中限定所使用的支撑件能够产生形变，是指其除了能够将压电陶瓷的形变作用力传递至浮动组件外，其自身还具有形变能力，从而实现在浮动组件与压电陶瓷之间的一种“柔性”支撑，这种柔性支撑的设计可使得支撑件在面临飞行器高速运行下工作状态突变、外界随机扰动、高速流场激振等作用下，能够发生自适应性的变形，而支撑件的自适应性变形传递至浮动组件处，会发生限定范围内的位置改变，从而影响流场分布。这种柔性支撑设计可以包容转子组件在径向方向的偏移或跳动，同时对不可避免的加工误差和安装误差起到补偿和平衡作用，保证了浮动组件和轴套始终保持非接触状态而不产生接触碰磨，极大程度地提高了柱面气密封的速度极限和抗干扰能力，显著提高了在飞行器发动机领域的适用性。

[0017] 进一步的，所述密封腔体内壁环形均布若干压电陶瓷安装槽，所述压电陶瓷安装槽内安装压电陶瓷，且压电陶瓷与压电陶瓷安装槽在径向上具有间隙。

[0018] 本方案通过在密封腔体内壁环形均匀开设的若干压电陶瓷安装槽，在每个压电陶瓷安装槽内安装压电陶瓷，在需要调节浮动组件位置时，根据需要为不同压电陶瓷施加不同电压即可。此外，压电陶瓷与压电陶瓷安装槽在径向上具有间隙，其目的是为压电陶瓷提供形变空间，该间隙不宜过大，以满足本申请所需的压电陶瓷形变范围为优；该间隙优选为毫米级或微米级。

[0019] 进一步的，所述支撑件包括与压电陶瓷接触的固定端、与浮动组件接触的若干自由端。

[0020] 还包括与所述压电陶瓷安装槽连通的防脱槽，所述防脱槽开设于密封腔体内壁，所述压电陶瓷安装槽开设于防脱槽槽底；所述固定端安装在防脱槽内，且所述固定端与防脱槽在径向上具有间隙。

[0021] 本方案中对于相互连通的一组防脱槽、压电陶瓷安装槽而言，两者沿径向内、外分布；即防脱槽在内、其槽口位于密封腔体内壁；压电陶瓷安装槽在外、其槽口位于防脱槽槽底；从而使得位于防脱槽内的固定端，能够始终保持与位于压电陶瓷安装槽内的压电陶瓷的接触，显著提高本申请柱面密封结构的工作稳定性。支撑件的固定端与防脱槽在径向上间隙配合，以保证支撑件在径向方向上的位移；该间隙优选为微米级。

[0022] 当然，本方案中的防脱槽，顾名思义是具有能够防止安装在内的支撑件脱离的功能性槽型，它使得支撑件的固定端能够在其中滑移但不会自动脱落，其具体槽型在此不做限定，如常见的T型槽、燕尾槽、楔形槽等均可适用。

[0023] 进一步的，所述浮动组件包括偏心安装在轴套外的浮动环Ⅰ、浮动环Ⅱ；所述浮动环Ⅰ、浮动环Ⅱ的相对端面分别设置永磁体Ⅰ、永磁体Ⅱ，所述永磁体Ⅰ与永磁体Ⅱ磁性相斥。

[0024] 本方案的浮动组件包括两个浮动环，分别称为浮动环Ⅰ、浮动环Ⅱ。本方案在浮动环Ⅰ面向浮动环Ⅱ的端面上，沿圆周方向均匀设置永磁体Ⅰ；同理在浮动环Ⅱ面向浮动环Ⅰ的端面上，沿圆周方向均匀设置与永磁体Ⅰ位置相对应、但磁性相斥的永磁体Ⅱ。在该排斥力和动压槽所提供的气膜力的共同作用下，双端面“背靠背”式的两个浮动环受到方向相反的力，分别向轴向两侧的低压端移动压紧，使得浮动环Ⅰ、浮动环Ⅱ分别与密封腔体、压紧端盖或压紧端盖、密封腔体在轴向方向上紧密贴合，从而实现了对浮动组件与密封腔体之间的次泄漏通道的密封，消除了发生二次泄漏的风险，显著提高了密封效果。

[0025] 并且，本方案使用两组磁性相斥的永磁体，相较于采用弹簧等常规方式而言，不仅克服了弹簧防腐蚀性和抗氧化性差、以及由于多次循环使用出现的疲劳潜变等引起的失效问题，延长了柱面气膜密封的服役寿命，还利用了永磁体居里温度较高的特性，解决了弹簧在航空飞行器发动机的高温极端环境下的蠕变变形问题，拓宽了柱面气膜密封的应用温域；并且，通过永磁体Ⅰ与永磁体Ⅱ之间存在的能量密度更高的排斥力，可充分保证浮动组件的两端端面与密封腔体或者端盖压紧挤压接触，实现更完全的密封，明显提高了柱面气密封的运行可靠性。

[0026] 进一步的，所述永磁体Ⅰ与永磁体Ⅱ一一正对；在相互正对的永磁体Ⅰ与永磁体Ⅱ之间设置连杆，所述永磁体Ⅰ、永磁体Ⅱ均滑动配合在连杆上。

[0027] 所述连杆与永磁体Ⅰ、永磁体Ⅱ之间设置防转机构。

[0028] 所述永磁体Ⅰ、永磁体Ⅱ的相对端面均开设连杆安装槽；所述连杆两端插入至两侧的连杆安装槽内，且连杆与所述连杆安装槽之间间隙配合。

[0029] 该方案中限定永磁体Ⅰ与永磁体Ⅱ在轴向上成对配合，且相互配合的永磁体Ⅰ与永磁体Ⅱ之间通过连杆连接，可便于对本申请浮动组件的快速安装。

[0030] 此外，防转机构可采用本领域技术人员能够实现的任意防转手段以实现连杆无法相对永磁体Ⅰ、永磁体Ⅱ进行转动；防转机构可单独设置在连杆上、可单独设置在永磁体Ⅰ和永磁体Ⅱ上、也可同时设置在连杆、永磁体Ⅰ和永磁体Ⅱ上以实现相互配合或限位。

[0031] 此外，连杆的两端分别活动插入至永磁体Ⅰ、永磁体Ⅱ端面上的连杆安装槽内。连杆与安装槽之间间隙配合，是指连杆与安装槽之间存在局部装配间隙，用于与支撑件发生的自适应的形变相配合，相较于传统被动式刚性柱面密封而言，这极大程度的包容了转子组件在实际运转过程中在径向方向的偏移或跳动，也对不可避免的加工误差和安装误差进行了很好的平衡。此外，连杆还可使浮动环Ⅰ和浮动环Ⅱ保证相对水平、稳定的位置。

[0032] 进一步的，所述浮动环Ⅰ与压紧端盖之间、浮动环Ⅱ与密封腔体之间，均通过若干定位销配合；所述定位销用于限制浮动环Ⅰ、浮动环Ⅱ的转动，且定位销与对应销孔之间间隙配合。定位销可以防止对应浮动环发生周向旋转，同时通过间隙配合方式，可控制浮动环仅在径向方向限定的范围内浮动。

[0033] 本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

[0034] 1、本发明一种适用于飞行器的主动柱面密封结构，高压密封气体从进气孔进入，直至气体流动至密封腔体两端的低压侧，此过程中气体流经轴套外壁的动压槽时，气体在槽内被不断压缩，并在槽根部达到最大动压效应，以此来达到增加流场压力的目的；在锲形效应和动压效应的共同作用下，轴套和浮动组件之间形成一层具有较大刚度的微米级气膜，从而实现了对主泄漏通道的封堵。

[0035] 2、本发明一种适用于飞行器的主动柱面密封结构，通过主动控制组件来改变浮动组件的位置，而浮动组件位置的改变将直接决定气膜形状，气膜形状也将直接影响密封性能和系统稳定性，因而可实时改善流场特性，从而防止工作过程中不确定激励诱发的异常摩擦/磨损，也避免了运行状态突变导致的密封系统的不稳定，以此实现密封性能的主动式调控、显著提高柱面密封技术在飞行器发动机领域的适用性的目的。

[0036] 3、本发明一种适用于飞行器的主动柱面密封结构，通过引入压电陶瓷实现柱面气膜密封“主动式”的设计方法和工作模式。当柱面密封运行过程中的工况条件发生改变时，通过控制电压和“力‑位移”的传递过程主动改变气膜形状，以此来改善密封副微间隙内的流场特性，并实现实时优化和调控密封性能的目的。还可通过压电陶瓷的反馈信号，为主动控制组件的控制提供依据，实现主动化的良性反馈和智能调控机制。

[0037] 4、本发明一种适用于飞行器的主动柱面密封结构，通过支撑件支撑浮动环并传递压电陶瓷的形变，可使得支撑件在面临飞行器高速运行下工作状态突变、外界随机扰动、高速流场激振等作用下，能够发生自适应性的变形，而支撑件的自适应性变形传递至浮动组件处，会发生限定范围内的位置改变，从而影响流场分布。并且支撑件的形变能力还可以包容转子组件在径向方向的偏移或跳动，同时对不可避免的加工误差和安装误差起到补偿和平衡作用，保证了浮动组件和轴套始终保持非接触状态而不产生接触碰磨，极大程度地提高了柱面气膜密封的速度极限和抗干扰能力，显著提高了在飞行器发动机领域的适用性。

[0038] 5、本发明一种适用于飞行器的主动柱面密封结构，通过永磁体Ⅰ和永磁体Ⅱ提供排斥力，在该排斥力和动压槽所提供的气膜力的共同作用下，双端面“背靠背”式的两个浮动环受到方向相反的力，分别向轴向两侧的低压端移动压紧，使得浮动环Ⅰ、浮动环Ⅱ分别与密封腔体、压紧端盖或压紧端盖、密封腔体在轴向方向上紧密贴合，从而实现了对浮动组件与密封腔体之间的次泄漏通道的密封，消除了发生二次泄漏的风险，显著提高了密封效果。

[0039] 6、本发明一种适用于飞行器的主动柱面密封结构，使用两组磁性相斥的永磁体，相较于采用弹簧等常规方式而言，不仅克服了弹簧防腐蚀性和抗氧化性差、以及由于多次循环使用出现的疲劳潜变等引起的失效问题，延长了柱面气膜密封的服役寿命，还利用了永磁体居里温度较高的特性，解决了弹簧在航空飞行器发动机的高温极端环境下的蠕变变形问题，拓宽了柱面气膜密封的应用温域；并且，通过永磁体Ⅰ与永磁体Ⅱ之间存在的能量密度更高的排斥力，可充分保证浮动组件的两端端面与密封腔体或者端盖压紧挤压接触，实现更完全的密封，明显提高了柱面气密封的运行可靠性。

[0040] 7、本发明一种适用于飞行器的主动柱面密封结构，通过连杆与永磁体Ⅰ和永磁体Ⅱ之间均存在的局部装配间隙，以及定位销与对应销孔之间的装配间隙，加之支撑件可发生自适应性的弹性变形，相较于传统被动式刚性柱面密封而言，极大程度的包容了实际运转过程中在径向方向的偏移或跳动，也对不可避免的加工误差和安装误差进行了很好的平衡。

附图说明

[0041] 此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

[0042] 图1为本发明具体实施例的爆炸图；

[0043] 图2为本发明具体实施例的半剖轴侧图；

[0044] 图3为本发明具体实施例中密封腔体的结构示意图；

[0045] 图4为本发明具体实施例中压紧端盖的结构示意图；

[0046] 图5为本发明具体实施例中轴套的结构示意图；

[0047] 图6为本发明具体实施例中支撑件的结构示意图；

[0048] 图7为本发明具体实施例中浮动组件的结构示意图；

[0049] 图8为本发明具体实施例中浮动环Ⅱ的剖视图；

[0050] 图9为本发明具体实施例中永磁体Ⅰ的结构示意图；

[0051] 图10为本发明具体实施例中连杆与永磁体的装配示意图。

[0052] 附图中标记及对应的零部件名称：

[0053] 1‑密封腔体，11‑进气孔，12‑第一定位销孔，13‑第一螺栓孔，14‑压电陶瓷安装槽，15‑防脱槽，2‑压紧端盖，21‑第二螺栓孔，22‑第二定位销孔，3‑旋转轴，4‑轴套，41‑动压槽，
51‑浮动环Ⅰ，52‑浮动环Ⅱ，53‑第三定位销孔，54‑永磁体安装槽，6‑支撑件，63‑固定端，61‑自由端Ⅰ，62‑自由端Ⅱ，7‑压电陶瓷，81‑永磁体Ⅰ，82‑永磁体Ⅱ，83‑连杆安装槽，84‑防转槽，9‑连杆，91‑防转凸起，100‑螺栓，200‑销钉。

具体实施方式

[0054] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

[0055] 实施例1：

[0056] 如图1至图5所示的一种适用于飞行器的主动柱面密封结构，包括密封腔体1、固定连接在密封腔体1一端的压紧端盖2、偏心安装在密封腔体1内的转子组件、开设在密封腔体1上的进气孔11，所述转子组件包括活动穿过密封腔体1的旋转轴3、与旋转轴3固定连接的轴套4，所述轴套4外壁设置动压槽41；还包括偏心安装在轴套4外的浮动组件、用于控制所述浮动组件位置的主动控制组件。本实施例对动压槽41槽型不做限定，常见的一字槽，螺旋槽、斜槽等，以及现有的其余动压槽槽型均可适用。

[0057] 本实施例中旋转轴3与轴套4过盈配合。

[0058] 本实施例中的浮动组件包括偏心安装在轴套4外的浮动环Ⅰ51和浮动环Ⅱ52。

[0059] 本实施例中的主动控制组件包括压电陶瓷7、能够产生形变的支撑件6，所述支撑件6同时与压电陶瓷7、浮动环Ⅰ51和浮动环Ⅱ52接触。

[0060] 在更为优选的实施方式中，压电陶瓷7为PZT压电陶瓷。

[0061] 在更为优选的实施方式中，支撑件6为金属薄片，优选为镍基合金材料制成。

[0062] 本实施例的柱面密封结构在正常工作时，高压密封气体从进气孔11进入，直至气体流动至密封腔体轴向两端的低压侧，此过程中气体流经轴套外壁的动压槽时，气体在槽内被不断压缩，并在槽根部达到最大动压效应，以此来达到增加流场压力的目的。在锲形效应和动压效应的共同作用下，轴套和浮动组件之间形成一层具有较大刚度的微米级气膜，从而实现了对主泄漏通道的封堵。

[0063] PZT压电陶瓷通过外接电源进行供电，调节PZT压电陶瓷的输入电压，可控制PZT压电陶瓷发生的机械形变，输入电压的大小可通过气膜压力、泄漏量、温度、摩擦力矩、振动、偏位角等实时输出的关键密封性能来综合评判，也可通过飞行器预先设定的航向姿态精准预估密封能力来调节。

[0064] 实施例2：

[0065] 一种适用于飞行器的主动柱面密封结构，在实施例1的基础上，如图3所示，所述密封腔体1内壁环形均布若干防脱槽15，防脱槽15槽底开设压电陶瓷安装槽14；所述压电陶瓷安装槽14内安装压电陶瓷7，且压电陶瓷7与压电陶瓷安装槽14在径向上具有间隙。

[0066] 如图6所示，所述支撑件6包括与压电陶瓷7接触的固定端63、与浮动组件接触的若干自由端。所述固定端63安装在防脱槽15内，所述固定端63与防脱槽15槽型相匹配且两者在径向上具有微间隙。

[0067] 本实施例中的自由端包括自由端Ⅰ61，自由端Ⅱ62，分别与浮动环Ⅰ51、浮动环Ⅱ52接触；两个自由端组成“V”型结构，整个支撑件的截面呈近“Y”型结构。

[0068] 本实施例中的防脱槽15呈燕尾槽型。

[0069] 在更为优选的实施方式中，压电陶瓷与压电陶瓷安装槽在径向上的间隙为毫米级或微米级。

[0070] 在更为优选的实施方式中，支撑件的固定端63与防脱槽15在径向上的间隙为微米级。

[0071] 实施例3：

[0072] 一种适用于飞行器的主动柱面密封结构，在实施例1或实施例2的基础上，浮动环Ⅰ51与浮动环Ⅱ52如图7所示分布，且浮动环Ⅰ51、浮动环Ⅱ52的相对端面分别设置永磁体Ⅰ
81、永磁体Ⅱ82，所述永磁体Ⅰ81与永磁体Ⅱ82磁性相斥。浮动环Ⅱ52的剖视如图8所示，浮动环Ⅰ51同理。

[0073] 如图10所示，所述永磁体Ⅰ81与永磁体Ⅱ82一一正对；在相互正对的永磁体Ⅰ81与永磁体Ⅱ82之间设置连杆9，所述永磁体Ⅰ81、永磁体Ⅱ82均滑动配合在连杆9上。

[0074] 如图9所示，所述永磁体Ⅰ81、永磁体Ⅱ82的相对端面均开设连杆安装槽83；所述连杆9两端插入至两侧的连杆安装槽83内，且连杆9与所述连杆安装槽83之间间隙配合。

[0075] 本实施例中的连杆9采用不具有磁性的非磁材料制作而成，可使用陶瓷、非磁合金等硬度较高、耐磨性能较好的材料制备而成。

[0076] 本实施例中在浮动环Ⅰ51、浮动环Ⅱ52相互正对的端面上均开设若干环形均布的永磁体安装槽54，用于对应的永磁体装入其中。

[0077] 在更为优选的实施方式中，所述连杆9与永磁体Ⅰ81、永磁体Ⅱ82之间设置防转机构。如图9与图10所示，防转机构包括开设在连杆安装槽83槽壁的若干防转槽84，以及位于连杆9上且与防转槽84一一对应的若干防转凸起91。

[0078] 在更为优选的实施方式中，永磁体Ⅰ81、永磁体Ⅱ82均过盈配合安装于对应的永磁体安装槽54内。

[0079] 在更为优选的实施方式中，连杆9的长度大于浮动环Ⅰ和浮动环Ⅱ分离的最大距离，以防止脱落。

[0080] 在更为优选的实施方式中，连杆9与所述连杆安装槽83之间的配合间隙为微米级。

[0081] 实施例4：

[0082] 一种适用于飞行器的主动柱面密封结构，在上述任一实施例的基础上，所述浮动环Ⅰ51与压紧端盖2之间、浮动环Ⅱ52与密封腔体1之间，均通过若干定位销配合，且定位销与对应销孔之间间隙配合。

[0083] 各定位销、以及定位销与连杆9的配合，可以共同发挥三方面作用：①可以防止浮动环Ⅰ和浮动环Ⅱ发生周向旋转；②使浮动环Ⅰ和浮动环Ⅱ保证相对水平、稳定的位置；③控制浮动环Ⅰ和浮动环Ⅱ仅在径向方向限定的范围内浮动。

[0084] 本实施例中：在密封腔体1轴向背离压紧端盖2所在方向的端面上开设若干环形均布的第一定位销孔12；在压紧端盖2上开设若干环形均布的第二定位销孔22；浮动环Ⅰ51、浮动环Ⅱ52的端面上均开设若干环形均布的第三定位销孔53；第一定位销孔12与浮动环Ⅱ52上的第三定位销孔53一一对应，用于销钉插入；同理，第二定位销孔22与浮动环Ⅰ51上的第三定位销孔53一一对应，用于销钉200插入。

[0085] 在更为优选的实施方式中，如图1所示，在密封腔体1的端面上开设若干第一螺栓孔13，在压紧端盖2上开设若干第二螺栓孔21，第一螺栓孔13与第二螺栓孔21一一对应，密封腔体1与压紧端盖2之间通过螺栓100固定连接。

[0086] 在更为优选的实施方式中，各定位销与对应销孔之间的配合间隙为微米级。

[0087] 以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

[0088] 需要说明的是，在本文中，诸如第一、第二，Ⅰ、Ⅱ等之类的关系术语或前缀/后缀仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体，意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。此外，在本文中使用的术语“连接”在不进行特别说明的情况下，可以是直接相连，也可以是经由其他部件间接相连。