作為航空發(fā)動機(jī)之關(guān)鍵部件，軸承的技術(shù)難度與制造標(biāo)準(zhǔn)，比日常生活中常見之普通軸承高很多。
在這個(gè)領(lǐng)域，每個(gè)細(xì)節(jié)都至關(guān)重要，小小的軸承肩負(fù)著重大責(zé)任，其性能直接影響整個(gè)發(fā)動機(jī)的可靠性。
今天，就讓我們一起深入了解航空發(fā)動機(jī)軸承背后的技術(shù)秘密與挑戰(zhàn)。
軸承在航空發(fā)動機(jī)中的作用
航空發(fā)動機(jī)的運(yùn)作原理挺復(fù)雜的，而且還涉及好多部件，像風(fēng)扇壓氣機(jī)還有渦輪機(jī)之類的。
這些部件，以高速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，這意味著它們得在極為極端的環(huán)境當(dāng)中，要平穩(wěn)且穩(wěn)定地持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，與此同時(shí)還要承受相當(dāng)巨大的機(jī)械方面的壓力。
而軸承它恰恰是能夠確保這些轉(zhuǎn)子在高溫、高速以及高壓的條件之下，平穩(wěn)地進(jìn)行運(yùn)行的關(guān)鍵所在。
它通過精準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，讓轉(zhuǎn)子在短時(shí)間內(nèi)，“抓住”并且保持相對運(yùn)動，防止其與其他部件，發(fā)生不必要的摩擦。
極端工作環(huán)境：高溫與高速
航空發(fā)動機(jī)內(nèi)部的工作環(huán)境極為嚴(yán)苛。
在運(yùn)行過程中，發(fā)動機(jī)內(nèi)部溫度，可高達(dá)1500℃，這種高溫對材料提出了極為嚴(yán)苛的要求。
大部分金屬材質(zhì)，在這樣的環(huán)境當(dāng)中，會變得柔軟，甚至于熔化，并且普通的合金材質(zhì)，同樣也會喪失原本具備的機(jī)械性能。
為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，航空發(fā)動機(jī)軸承，一般來講會采用較為特殊的、具備耐高溫特性的合金鋼或者陶瓷材料。
這些材料，能夠在極端高溫之下，保持著足夠的強(qiáng)度以及耐用性，進(jìn)而保證了軸承的長期穩(wěn)定運(yùn)行。
除了高溫之外，軸承還需要經(jīng)受極快的轉(zhuǎn)速。以航空發(fā)動機(jī)為例，它的轉(zhuǎn)速能夠達(dá)到每分鐘18000轉(zhuǎn)，這一數(shù)字，與我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ姷碾婏L(fēng)扇（每分鐘約600轉(zhuǎn)）相比差距非常大。
如此高的轉(zhuǎn)速，也就意味著軸承得承受極大的離心力。所以軸承的材料和結(jié)構(gòu)必須能夠把這些力量有效地分散開，不然或許會導(dǎo)致軸承出現(xiàn)故障，甚至引發(fā)極為嚴(yán)重的安全事故。
設(shè)計(jì)與制造的精密要求
在如此嚴(yán)苛的工作環(huán)境之下，工程師需要在軸承的形狀，滾動元件的布局以及潤滑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行精細(xì)的優(yōu)化，以最大限度地去分散負(fù)載，減少內(nèi)部的摩擦，進(jìn)而延長其使用壽命。
軸承的滾動元件，比如說滾珠或者滾子，需要在精密的數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行加工制造，而且要確保其形狀以及尺寸精度能夠達(dá)到微米級。這樣的話，不但能減輕軸承內(nèi)部的摩擦，降低能量損耗，還能很好地減少疲勞情況，從而延長軸承的使用壽命。
對于航空發(fā)動機(jī)而言，如此這般的精密加工是保證軸承長期穩(wěn)定運(yùn)行的重要關(guān)鍵。
潤滑系統(tǒng)，也是軸承設(shè)計(jì)里的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在高速運(yùn)轉(zhuǎn)之時(shí)，軸承會生成大量的熱量，因而潤滑系統(tǒng)的有效供給極為重要。良好的潤滑，不但能減小摩擦，還能輔助散熱，降低因溫度過高所引發(fā)的損傷?？梢灾v潤滑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，是確保軸承性能長久的重要因素。
密封技術(shù)：高壓環(huán)境下的穩(wěn)定性
除了高溫以及高速之外，航空發(fā)動機(jī)軸承還得面對高壓環(huán)境所帶來的挑戰(zhàn)。而且在發(fā)動機(jī)內(nèi)部，特別是渦輪機(jī)區(qū)域，氣體的壓力是非常高的。其實(shí)為了保證軸承能夠在這樣的高壓環(huán)境中穩(wěn)定地工作，嚴(yán)格的密封設(shè)計(jì)那是絕對不可缺少的。
如果密封設(shè)計(jì)不當(dāng)，潤滑油或許會泄漏，再或者外部雜質(zhì)進(jìn)入，也是導(dǎo)致軸承損壞的原因。輕者葉片受損，重者發(fā)動機(jī)熄火，更甚者危及飛行安全。
所以精密的密封技術(shù)在軸承設(shè)計(jì)中至關(guān)重要，任何細(xì)微的瑕疵皆可能影響發(fā)動機(jī)之整體性能。
我國軸承技術(shù)的突破
長久以往，高性能航空發(fā)動機(jī)軸承的生產(chǎn)技藝，大多掌控于美國、法國以及日本等工業(yè)強(qiáng)盛之國的手中。這些國家的航空技藝，處在世界超前水平，其所制造的軸承，也成為全世界航空工業(yè)的關(guān)鍵根基。不過說真的，近些年來中國在航空軸承技術(shù)范疇，獲取了極為顯著的進(jìn)步。
我國在航空發(fā)動機(jī)軸承的設(shè)計(jì)、研發(fā)以及加工制造方面，漸漸掌握了核心技術(shù)。尤其在軸承壽命方面，國產(chǎn)軸承的使用壽命，已然從過去的3000小時(shí)，提升到了50000小時(shí)以上。這一突破，實(shí)際上標(biāo)志著我國在高端制造業(yè)領(lǐng)域，邁出了重要的一步。
寫在最后
航空發(fā)動機(jī)軸承，是航空發(fā)動機(jī)的核心部件之一，其技術(shù)難度以及制造要求之高，著實(shí)令人驚嘆。高溫高速高壓等極端工作環(huán)境，要求軸承具備良好的耐高溫性能，擁有強(qiáng)大的耐磨性，且具備高效的潤滑密封系統(tǒng)。該領(lǐng)域的每一項(xiàng)技術(shù)突破，都意味著航空工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步。
伴隨我國航空軸承技術(shù)持續(xù)進(jìn)步，國產(chǎn)發(fā)動機(jī)的性能，并且其使用壽命也在不斷提高。
能夠預(yù)想，未來我國在航空發(fā)動機(jī)領(lǐng)域會擁有更強(qiáng)的國際競爭力，而且這一切實(shí)際上都離不開那些悄無聲息、極為關(guān)鍵的軸承技術(shù)的支撐。
（來源：科技怪獸家）
