中国航空发动机的轴承有多恐怖？一分钟18000转，寿命过5万小时

火币pro官网下载 2024年03月11日 13:48 62 Connor

原创 | 星球课堂

航空发动机的轴承有多厉害？一分钟1.8万转，寿命要达到2万小时，中国能生产吗？

一说起中国的飞机，很多人首先想到的是“心脏病”，飞机发动机技术落后；说到飞机发动机，大部分想到的是涡扇的桨叶，我国的材料技术不过关。实际上，中国早在2017年就攻克了铼单晶桨叶技术，否则我们的歼20怎么能装备国产涡扇15发动机呢？

飞机航发一个系统性的工程，桨叶只是其中一部分，多级桨叶的作用是压缩空气，另外，把爆燃的航空煤油释放出的能量转化为气体的动能，然后喷出去。这个过程中桨叶的旋转速度非常高，能达到每分钟10000多转。只要是转动的东西，都有一个必不可少的零部件，那就是轴承。

轴承质量不好，一直是我国航发研制之路上的拦路虎。

作为发动机中不可或缺的关键部件，轴承承载着支撑转子并确保其高速旋转的重要任务。它的质量直接关系到发动机能否保持稳定的运行状态，以及能否拥有长久的使用寿命。一旦轴承出现故障，发动机的性能将受到严重影响，甚至可能导致发动机完全失效。

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在航空领域，发动机的稳定性和可靠性尤为重要。轴承问题可能会威胁到飞机的安全飞行，严重时甚至可能引发坠机等灾难性后果。

航空发动机的轴承要满足两个条件，一个是必须要非常的精密。轴承由内圈、外圈、保持架、滚动体四个部分组成，航空用的轴承公差不得超过0.005毫米，也就是5微米，军用高转速的航发精度要在0.1微米以下。

看起来要求很高吧？其实现在很多高精度数控机床都能加工出来这个精度，问题在于使用什么材料。用数控机床做一个铝合金的轴承内圈放上去行不行？答案显而易见。

除了要满足精度高以外，轴承还要有一个关键特性——耐磨。我国测试航发轴承的标准是每分钟40000转，持续5分钟不能出现任何问题。高转速就会带来高温，在高温情况下滚珠和内外圈的强度就降低，不要说铝了，就连钨合金来了也不管用，高温下金属耐疲劳属性会大打折扣。

航空发动机的轴承用的大多是耐高温且硬度大的陶瓷，比如氮化硅、一些转速较低的飞机上用的是铬炭钢，即便是这样外表也要涂上炭化钛涂层。这些东西再先进的工业机床也制造不出来，因为机床的刀的硬度不够。

航空发动机轴承通常使用的是高温烧结，即真空电弧重熔铸制造，之后用激光或者高温等离子体进行精加工。

在2022年，世界上能够生产高寿命飞机轴承的就那么几家，主要集中在法国、美国、德国、日本和瑞典，比如日本的nsk、美国的铁姆肯，德国的FAR。俄罗斯也可以制造，但是使用寿命要达不到2万小时，所以他们的航发寿命没有欧美飞机的高。

中国在之前也造不出寿命达到2万小时的轴承，甚至比不过俄罗斯的产品，这把我们航发寿命拉的很低。在此之前很多核心零部件都要靠进口，比如歼20的AL-31f发动机，这上面的轴承要从俄罗斯进口。

2022年，我国航发轴承领域迎来了巨大转机，中国工程院研究团队传来喜讯，他们成功研发出了第三代发动机主轴承抗疲劳技术，这一重大突破将轴承的使用寿命大幅提升至超过5万小时。

这一成就不仅意味着中国在该领域的技术水平实现了质的飞跃，更标志着我们在发动机关键部件的研发上打破了国际技术封锁，建立起新的技术壁垒。要知道，美国的轴承使用寿命只有2万小时，这下我们居然超过了美帝！

与此同时，哈尔滨工业大学还孵化出了氮化硅高精度滚珠的生产线，工业皇冠上的明珠又被我们摘下来一颗，以后歼20我们可以敞开了造。这些技术也可以用在C919大飞机上，专家经过推算使用国产的轴承，C919大飞机的航发都不需要进行大修，一直可以用到飞机使用年限过期为止。而我国涡扇15发动机寿命据说达到了7000小时，不知道是不是与这项技术有关。

飞机轴承的技术难关攻克了，我国的造船业也跟着受益，因为船舶使用的燃气轮机与航空发动机是一母同生的兄弟，高速的燃气轮机上同样要使用耐高温的轴承。

中国人造出耐高温的耐高转速的轴承让欧美日本很担忧，这意味着他们躺着赚钱的时代已经过去了。