气体箔片轴承具有高速、高功率密度、无油和免维护等诸多优点,已被成功应用于空气循环机、微型燃气轮机等高速高温涡轮机械中,但国内还主要停留在高速、轻载和低温场合,随着国内对于气体箔片轴承结构的不断优化与改进以及高温固体润滑涂层的研究与发展,气体箔片轴承开始朝着高速、高温和较高载荷方向发展。由于轴承在超高速情况下的粘性剪切产热将带来材料退化、密封泄露等问题,并且国内对于高速重载条件下气体箔片轴承的实验研究较少,缺乏可靠的实验数据,导致研究者无法准确的修正相关理论模型,阻碍气体箔片轴承在涡轮机械中的应用与发展。本文针对新型三瓣式径向气体箔片轴承建立相关理论模型,利用有限元方法对轴承热特性进行研究与分析,并搭建气体箔片轴承承载实验台,通过实验研究与分析气体箔片轴承在高温环境与常温环境中的承载特性。本文主要工作内容如下:针对新型三瓣式径向气体箔片动压轴承,提出考虑温度特性的润滑理论计算模型,并根据轴承内传热路径构造箔片与转子的传热模型。通过联立求解气膜能量方程和雷诺方程,计入转子的离心效应和热膨胀量对轴承气膜间隙的影响,以及考虑润滑介质的粘温特性和可压缩性,运用数值模拟的方法求解出轴承内气膜温度分布,研究转子转速、冷却气流量和轴承载荷等主要参数对轴承热特性的影响。设计并搭建一款可在650℃高温条件下测试径向气体箔片轴承起飞转速、峰值摩擦力矩、承载能力和起飞后轴承摩擦力矩等参数的实验台。对实验台进行整体布局、摩擦力矩测量系统设计、润滑与冷却系统设计以及驱动系统设计和设备选型。通过研究与仿制NASA实验室的PS304涂层,开发出一种可在650℃高温条件下使用的等离子复合喷涂涂层作为轴承固体润滑剂。对三瓣式径向气体轴承进行带载起飞实验、转速稳定时的变载荷实验和轴承承载能力测试。根据轴承摩擦力矩变化情况设计两种测量气体箔片轴承承载能力的方法,并讨论这两种测试方法存在的优缺点以及各自的应用场合。分析初始载荷大小对轴承起飞转速和峰值摩擦力矩的影响、转速对轴承承载能力的影响以及起飞后加载载荷与轴承摩擦力矩的变化关系。对六瓣式推力气体轴承进行常温承载实验研究,通过对轴承进行不同初始负载下的带载起飞实验、转速稳定时的变载荷实验以及载荷稳定时的变转速实验,得到轴承起飞转速、峰值摩擦力矩、起飞后轴承摩擦力矩、轴承刚度与载荷的变化关系。