中國航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承：18000轉(zhuǎn)-分，壽命超5萬小時(shí)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)里，軸承一直是個(gè)繞不開的硬骨頭。它得托住高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，還得在高溫高壓下穩(wěn)穩(wěn)當(dāng)當(dāng)干活。

以前咱們?cè)谶@上面吃過不少虧，現(xiàn)在情況不一樣了，技術(shù)一步步趕上來，讓人真覺得這玩意有點(diǎn)猛。說白了，軸承好壞直接關(guān)系發(fā)動(dòng)機(jī)能不能靠譜飛起來，也影響整個(gè)航空工業(yè)的步子。

過去搞航空發(fā)動(dòng)機(jī)，軸承問題老是讓人頭大。精度要求特別嚴(yán)，公差必須壓在五微米以內(nèi)，軍用高轉(zhuǎn)速的甚至要做到零點(diǎn)一微米以下。加工的時(shí)候數(shù)控機(jī)床能達(dá)到這個(gè)水平，可材料一換就麻煩了。

普通鋁合金或者鎢合金在高溫下強(qiáng)度掉得快，疲勞起來特別快，根本扛不住。測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)定得高，每分鐘四萬轉(zhuǎn)連續(xù)跑五分鐘不能出任何毛病，高轉(zhuǎn)速帶來的熱量讓滾珠和內(nèi)外圈容易出問題。

航空軸承大多用氮化硅陶瓷這種耐高溫硬度大的材料，轉(zhuǎn)速低點(diǎn)的用鉻碳鋼還得涂碳化鈦層。這些材料加工靠普通機(jī)床刀具硬度不夠，得用高溫?zé)Y(jié)、真空電弧重熔鑄造，再激光或者高溫等離子體精加工才行。

那時(shí)候咱們自己造的軸承壽命常常到不了兩萬小時(shí)，俄羅斯的產(chǎn)品也差不多，比歐美短一截。殲二十早期用的AL-31F發(fā)動(dòng)機(jī)，軸承就得從俄羅斯進(jìn)口，這直接把整體壽命拉低了。研制路上反復(fù)測(cè)試，參數(shù)調(diào)來調(diào)去，軸承一出問題就得停機(jī)檢查，進(jìn)度拖了好幾年。

材料試過各種合金，工藝上摸索高溫?zé)Y(jié)和表面處理，花了不少力氣。整個(gè)過程里，團(tuán)隊(duì)把軸承裝進(jìn)試驗(yàn)臺(tái)，啟動(dòng)電機(jī)拉高轉(zhuǎn)速，記錄儀上數(shù)據(jù)一跳就趕緊調(diào)整加載。

這樣的反復(fù)，讓大家看清楚軸承不光是小零件，它直接決定發(fā)動(dòng)機(jī)能不能長久可靠工作。進(jìn)口依賴成了繞不開的坎，卡在關(guān)鍵位置上。

2022年10月24日，北京航空材料研究院那邊傳來消息，自主研制的航空發(fā)動(dòng)機(jī)主軸承在等效加速疲勞試驗(yàn)臺(tái)上跑到五萬小時(shí)還沒失效，試驗(yàn)到現(xiàn)在還在繼續(xù)。

這軸承工作時(shí)每分鐘能轉(zhuǎn)到一萬八千轉(zhuǎn)，速度高得讓人咋舌。第三代主軸承抗疲勞技術(shù)在這里發(fā)揮了作用，把壽命大幅拉高，超過了美國同類產(chǎn)品的兩萬小時(shí)水平。

試驗(yàn)?zāi)M真實(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)境，軸承在密封腔體里承受壓縮空氣和變載荷，溫度升到幾百度。工藝上反復(fù)優(yōu)化表面處理和材料配比，讓滾珠在內(nèi)外圈間滾動(dòng)時(shí)摩擦熱不影響強(qiáng)度。數(shù)據(jù)積累厚厚一本本，曲線圖一張接一張，每一步參數(shù)調(diào)整都讓抗疲勞能力更穩(wěn)。

以前疲勞失效是世界性難題，現(xiàn)在通過自主研發(fā)的多項(xiàng)抗疲勞制造技術(shù)，建立了完整體系，解決了關(guān)鍵構(gòu)件的裂紋和斷裂問題。

軸承由內(nèi)圈外圈保持架滾動(dòng)體組成，精度和耐磨兩頭抓，陶瓷材料加上新工藝，扛住了極限考驗(yàn)。這成果不是一下子出來的，是多年技術(shù)攻關(guān)堆出來的，實(shí)打?qū)嵃讯贪逖a(bǔ)上。

這項(xiàng)技術(shù)突破后，殲二十裝國產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)就更順手了，軸承不再拖后腿。C919大飛機(jī)用上這類軸承，發(fā)動(dòng)機(jī)基本不用大修，一直能用到飛機(jī)服役期滿。哈爾濱工業(yè)大學(xué)那邊搞出了氮化硅高精度滾珠生產(chǎn)線，核心材料自己掌握，供應(yīng)鏈全靠國內(nèi)。

渦扇15發(fā)動(dòng)機(jī)壽命據(jù)說達(dá)到七千小時(shí)，跟這項(xiàng)技術(shù)有關(guān)系。以前進(jìn)口依賴的局面徹底變了，航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵部件上咱們有了底氣。

造船業(yè)也跟著沾光，燃?xì)廨啓C(jī)跟航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)相通，高速旋轉(zhuǎn)部件用上耐高溫軸承，運(yùn)行更穩(wěn)當(dāng)。船舶動(dòng)力系統(tǒng)性能提上去，整體制造水平跟著往上走。

以前歐美日本那些老牌公司壟斷高壽命軸承，現(xiàn)在情況不一樣了，咱們自己造的這東西轉(zhuǎn)速高壽命長，直接改變了市場(chǎng)格局。航空工業(yè)這條路一步步走得扎實(shí)，關(guān)鍵技術(shù)自主可控后，實(shí)力就擺在那里。