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界面间油液热驱蠕爬特性与织构化调控

蠕爬（爬移，migration）是指润滑油在温度场作用下不受外力作用的定向扩展现象（图 a）。在航空领域，武装直升机因润滑系统故障或油箱被击中等原因丧失供油能力后，传动系统产热、传热将无法有效控制，高速循环载荷将引起轴承滚子和滚道接触界面温度急剧上升，由此产生的极端温差将驱使残存的润滑油爬移流失，造成传动系统失效、直升机坠毁；在航天领域，NASA的报告明确指出润滑油爬移损耗是空间轴承丧失润滑能力的主要原因之一，鉴于空间机构中润滑剂总体含量少、补给困难，润滑油一旦流失，将严重制约空间机构的在轨寿命。润滑油防爬研究对上述苛刻工况下润滑系统设计具有重要的科学意义。为解决界面间润滑油蠕爬流失问题，研究搭建了界面润滑油蠕爬测试装置，探究了界面几何结构及理化性质对热驱蠕爬的影响，获得典型界面间油液蠕爬基本规律及关键影响因素；随后从自然界具有自驱流动能力的生物表面汲取灵感（图b），探索了界面织构化方案，设计微织构引导油液回流以补偿蠕爬损耗，以期提出兼具优异润滑性能和主/被动调控润滑油爬移的功能界面设计原则（图c）。项目研究为航空航天、深空探索领域服役在极端温差环境下的高性能机械部件润滑系统设计提供理论和试验指导。