中国航空发动机轴承技术如何实现重大突破及其意义

无论是在民用飞机、直升机还是特种部队使用的战斗机中，要保持稳定的空中飞行，都必须依赖于高性能的航空发动机。其中，支撑发动机高速运转的轴承是核心部件之一。那么，中国的航空发动机轴承具有哪些特性呢？它们能满足每分钟高达18000转的要求，且使用寿命可达5万小时以上。虽然许多人更关注发动机的引擎系统，但轴承的质量直接影响发动机的正常运转和使用寿命。轴承的主要功能是支撑转子并确保其高速旋转。若轴承出现问题，可能导致发动机故障，从而影响飞机的安全运行，严重时甚至可能造成坠机事故。

航空发动机的轴承需要承受高转速和高温。根据不同的飞机型号和用途，发动机转速要求也不同，通常要达到18000转以上。在这样的转速下，轴承每秒钟要面临300转的摩擦，即使有润滑油和其他辅助润滑剂，仍会对轴承造成损耗，并在高速旋转和摩擦下产生高温。在没有冷却的情况下，温度可达1500摄氏度以上，而特制的润滑油可以将发动机内部的整体温度降至200至300度左右。然而，在这种高温高压状态下，普通轴承根本无法承受，更别说连续工作几个小时了。因此，制造轴承的材料必须能够长时间承受这种内部工作环境，并具备精密的技术和结构来维持发动机的整体运转。

过去，中国在航空发动机轴承领域曾面临技术封锁和核心部件研发制造的巨大挑战。但在2022年10月，中国工程院研究团队成功研发出了第三代发动机主轴承抗疲劳技术，使得轴承的使用寿命超过了5万小时。相比之下，美国的主轴承寿命只有2万小时。此外，哈尔滨工业大学与哈轴公司的合作也取得了显著成果，双方共同开发了氮化硅陶瓷复合轴承，这种新型轴承能承受每分钟40000转的测试，并能连续运转5小时无异常。这些成就不仅标志着中国在航空发动机制造领域达到了国际领先水平，也意味着中国未来将逐步迈向高端制造业，各种飞机的发动机将实现国产化。

从实用性的角度来看，新型航空发动机的应用将显著提升民航飞机的飞行安全和性能，并节省一定的成本。例如，一架客机的使用年限通常在20至25年左右，飞行时间在8万小时以下。如果采用中国研发的新型航空发动机，这些客机在使用期间可能只需更换一次发动机，甚至可能直接用到“退休”。这对航空公司来说无疑是一大福音。

此外，对于军用战斗机而言，发动机主轴承领域的技术突破将首先应用于涡扇15发动机。涡扇15发动机是我国最先进的隐形战斗机歼20的配套发动机。若发动机性能得到实质性提高，歼20的综合性能可能会超过美国的F-22战机。当然，氮化硅陶瓷复合轴承及相关技术的突破不仅可以应用于飞机制造领域，还可用于航空航天和精密仪器工程等领域。随着这项技术的深入研究，研发成本和制造成本有望降低，未来可能应用于民用汽车领域，甚至惠及更多生产制造企业，为中国带来跨越式的发展和进步。