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我国航空轴承正在努力追赶 歼20将装备国产发动机

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-02-13  来源:轴承网  浏览次数:41
核心提示:航空轴承是航空发动机的核心部件之一,具有高温、高速、载荷大、受力复杂、工作环境苛刻等特点。从理论上说,目前提高航空发动机
航空轴承是航空发动机的核心部件之一,具有高温、高速、载荷大、受力复杂、工作环境苛刻等特点。从理论上说,目前提高航空发动机推力和燃油效率的最直接方法依然是提高涡轮进口温度和转子转速,而提高转速对航空轴承的极限转速性能、耐温能力、润滑性能和承载能力均提出了更加严峻的要求。
但是由于种种历史原因,我国航空轴承技术起步较晚,并且直到上个世纪末也没有把轴承齿轮钢当成重点去研究发展,与世界轴承强国相比差距十分明显。据公开资料披露,国外先进航空轴承产品的寿命一般为计算寿命的8倍以上(最高可达30倍以上),可靠性为98%以上,而我国航空轴承的寿命一般为计算寿命的3至5倍,可靠性为96%左右。
对于发达国家来说,高端轴承从哪来,根本就不是什么问题。强大的美国,其特种部队还要从德国引进轻武器,海军要从英国引进MT30燃气轮机。英国和德国,还要从奥地利进口火炮精锻机。在西方世界里,国家之间的分工合作是很正常的。每个发达国家都有一些优秀的企业,各自拥有靠谱"绝活",各国之前因为同属北约或欧盟,所以不约而同地形成一种微妙的平衡。很少有人打破局面,去抢别人的饭碗。
 
而在中国这就都成了大问题。作为中国空军曾经的绝对主力,歼8II战机在1984年6月12日首飞成功,在1988年10月,歼8Ⅱ战机获得设计定型,开始装备中国空军和海军。
歼8II战机装备的是2台涡喷-13A双转子发动机,单台推力达6600千克,这使得歼8Ⅱ在具备更好的中低空机动性能同时,武器挂在能力也达到了2.2吨,武器外挂架也增加到了7个,初步具备了全天候拦射能力,装备了雷达制导的中程拦射导弹。此外,对地攻击能力也有所增强。
但歼8II战机涡喷-13A双转子发动机由于主轴承寿命较短,发动机第一次翻修寿命连200小时都不能保证,这还是我国航空轴承科研人员作出了巨大努力的结果。而西方国家当时服役的F15,F16等第三代战斗机用涡扇发动机主轴承寿命已基本实现与发动机同寿,使用寿命可达数千小时。
性能的巨大差异造成了国内民用高端航空轴承领域基本以进口轴承为主,如瑞典SKF、德国舍弗勒等国外厂家。但其军用轴承产品仍然对我国实施严格的技术封锁和禁运。
进入21世纪后,我国的综合国力得到了飞速发展,到2018年我国轴承钢产量已达到382万吨,连续8年排名世界第一,但是,我国仍然不是轴承钢生产强国 ,只能算一个轴承钢生产大国。
 
目前我国航空发动机主轴承的制造用钢主要选用西方国家第一代航空轴承钢产品:M50钢。而该牌号的钢材美国早在20世纪80年代前就已普遍使用,目前广泛使用的是其重大改进型号:第二代航空轴承钢产品M50NiL。
M50NiL添加了镍,降低了碳,是一种表面渗碳钢,除断裂韧性有所提高外,与其它高温淬透轴承材料相比,显微组织和疲劳强度也都很好。其原因之一是M50iL中没有大颗粒碳化物,因此,这种钢对碳化物引起的疲劳裂纹不敏感。 与M50钢相比,其关键指标耐热温度达350℃,使用温度提高了200℃。
进入新世纪后,国内有关科研院所与企业开始进行第二代航空轴承钢产品的应用研究,并取得一定成果。山东华云机电科技有限公司与北京航空材料研究院赵振业院士共同合作研发,通过采用该公司豪克能技术加工最新研发的国产航空发动机轴承,经技术检测证明其疲劳寿命达到了德国FAG航空轴承的22倍。
另外,哈尔滨工业大学、哈尔滨轴承制造有限公司共同开展了Si3N4氮化硅陶瓷混合轴承的研究及产业化应用工作。某潜射/舰射反舰导弹提出了增加射程和速度的设计要求,其弹用涡轮机转子必须达到120000转/分钟以上的额定转速。在采用哈工大研制的航空混合陶瓷轴承进行发动机运行试验时,轴承一次性通过5小时连续运行寿命考核,在试验过程中,轴承除了有轻微烟雾产生外,均无异常情况。试验后轴承旋转灵活,无异常。这些技术可以说明我国已基本突破了第二代航空轴承产品的应用难关。
 
2016年,我国全面启动实施航空发动机和燃气轮机“两机”重大专项。航空发动机专项方面,将重点聚焦涡扇、涡喷发动机领域,同时兼顾有一定市场需求的涡轴、涡桨和活塞发动机领域,主要研发大涵道比大型涡扇发动机、中小型涡扇/涡喷射发动机、中大功率涡轴发动机等重点产品。
2018年7月7日,中国工程院院士刘大响在一次公开讲座中首次表示我国第四代军用小涵道比航空发动机项目进展顺利(歼20配套发动机涡扇15),将在未来3至五年内设计定型。
歼-20,代号:威龙,是中航工业成都飞机工业集团公司研制的一款具备高隐身性、高态势感知、高机动性等能力的隐形第五代制空战斗机。2019年10月13日,歼-20战机列阵人民空军‘王牌部队。
 
早期歼-20原型机使用的是俄制AL-31F-M1发动机,之后逐渐采用国产涡扇-10“太行”发动机,涡扇-10是中国自主研制的第三代大推力小涵道比涡扇发动机,与俄罗斯AL-31系列发动机、美国F110系列发动机基本处于同一水平。正在研制中的涡扇-15“峨眉”发动机的最大推力为18吨,美国F-35战机使用的F-135加力涡扇发动机为例,近期试验中推力超过了22吨,说明中美航空发动机领域差距已不算太大。这一切都要归功于我国一系列发动机基础技术的相继突破,发动机技术的高低完全取决于“你最短的那块板子的高度”,正式因为类似于航空轴承钢材料技术的突破,新型发动机才能取得关键突破。
随着“两机”重大专项的实施,我国的航空轴承行业有望搭乘航空发动机事业发展的快车,大幅度提高航空轴承领域相关重大装备的先进性和自主性,保障涡扇15,涡扇19等先进航空发动机重点型号的研制需要,从而实现“装备强军的中国梦”。 
 
 
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