利用卡氏定理推导了航空发动机轴间径向-端面接触式密封环上三种作用力(切口处端头切向作用力、距切口90°位置的直径方向作用力和整个圆周弧长上的均布载荷)及其引起的端头位移。研究发现,径向-端面接触式密封环安装后单位周长弹力与直径方向弹力的关系与文献给出的计算方法有差异,主要原因是航空发动机轴间径向-密封环所用材料为碳石墨,其弹性模量较低,较小的端头切向作用力也可引起较大的端头位移。为此,在加工、装配、分解检查过程中,应避免使用压缩空气吹除轴间径向-端面密封环表面的磨损碎屑以及其他异物。

为预判端面轴间气膜密封中密封环与外层转子之间是否产生周向相对滑动,提出了一种考虑离心膨胀效应的轴间气膜密封周向相对滑动判定方法。分析了密封环与外层转子之间产生周向相对滑动的力学机制,将密封环和外层转子离心膨胀简化为轴对称平面应力问题和轴对称平面应变问题。计算了密封环和外层转子的弹性变形刚度差异对膨胀变形及连接关系的影响,得到了密封环与外层转子产生临界滑动的工况区域。所提判定方法对工程中密封环的周向滑动问题提供了预测及指导。