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     洛陽明德精密軸承科技有限公司

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    殲20的發動機軸承終于靠譜了:院士親口承認五年內定型

    作者:洛陽明德精密軸承科技有限公司 瀏覽: 發表時間:2019-07-01 00:00:00

    近日,據國內有關權威媒體報道,近幾年來我國航空發動機用高性能軸承在理論、材料、制造、工藝上均取得了重大突破,有些方面甚至已達到國際領先水平。那么這些報道是否屬實,為什么我國的高端民用軸承仍然是外國著名品牌的天下呢?

    明德軸承總經理李總做為中國早期航空發動機軸承研發與生產參與人員,根據該媒體的相關新聞報道以及國內外的公開資料對我國軸承工業,特別是航空航天發動機高性能軸承技術的最新進展做一客觀背景分析。眾所周知,軍用及民用航空發動機主軸承是航空發動機的核心關重件之一,其性能和使用壽命直接決定著該航空發動機的使用可靠性。但是由于種種歷史原因,我國航空軸承技術起步較晚,并且直到上個世紀末也沒有把軸承齒輪鋼當成重點去研究發展,與世界軸承強國相比差距十分明顯。



    例如1985年為殲8II戰斗機研制的某型渦噴發動機由于主軸承壽命較短,發動機第一次翻修壽命連200小時都不能保證,這還是我國航空軸承科研人員作出了巨大努力的結果。而西方國家當時服役的F15,F16等第三代戰斗機用渦扇發動機主軸承壽命已基本實現與發動機同壽,使用壽命可達數千小時。由于當時航空發動機軸承產品國外對我國管制不是特別嚴格(如瑞典SKF、德國舍弗勒等著名航空軸承生產廠家所在國家均對我國比較友好),其性能的巨大差異造成了國內民用高端航空軸承領域基本以進口軸承為主,但其軍用軸承產品仍然對我國實施嚴格的技術封鎖和禁運。


    進入21世紀后,我國的綜合國力得到了飛速發展,到2018年我國軸承鋼產量已達到382萬噸,連續8年排名世界第一,例如江陰興澄特種鋼鐵有限公司和鋼鐵研究總院聯合研制的超潔凈高穩定性軸承鋼連續8年位列世界軸承鋼產銷量第一,其2018年的96.5 萬噸軸承鋼產量就有63萬噸供應給瑞典SKF、德國舍弗勒、日本NSK、NTN 等世界知名軸承企業。但是,我國仍然不是軸承鋼生產強國 ,只能算一個軸承鋼生產大國。例如目前我國航空發動機主軸承的制造用鋼主要選用西方國家第一代航空軸承鋼產品:M50鋼。而該牌號的鋼材美國早在20世紀80年代前就已普遍使用,目前廣泛使用的是其重大改進型號:第二代航空軸承鋼產品M50NiL。與第一代產品相比,其關鍵指標耐熱溫度達350℃,比第一代使用溫度提高了200℃。


    而M50NiL鋼在我國尚處于應用起步階段,直到2001年,上海寶鋼特殊鋼廠才在國內批量生產出M50NiL鋼棒材,國內有關科研院所才開始進行第二代航空軸承鋼產品的應用研究。為了滿足推重比15航空發動機及高超音速飛行器航空動力的軸承需求,美國又研制成功出第三代航空軸承鋼產品:CSS-42L,其使用溫度竟達到了500℃。目前國內還沒有與之對應的軸承鋼產品公開投入批產的消息,還處于科學研究及小規模中試階段。M50Ni鋼可以是一種性能較為優良的高溫高強度航空軸承齒輪鋼,在其基礎上,通過雙真空熔煉、表層硬化、表面完整性制造、表層改性等先進加工技術,美國已實現了航空發動機主軸承壽命達30000小時,滿足了推比10一級航空發動機的使用要求。我國目前也把M50Ni鋼航空軸承的應用當成重點研發項目來進行。


    例如山東華云機電科技有限公司的豪克能加工技術(超聲鏡面沖擊拋光加工技術)就把北京航空材料研究院趙振業院士研制的M50NiL 超高強度軸承齒輪鋼壽命大幅提高,據稱其制成的航空軸承壽命達到了德國FAG航空軸承的22倍,處于國際領先水平。東北大學材料加工工程專業在讀博士王昊杰,帶領著創業團隊研發出的國內領先的低壓真空滲碳熱處理新工藝則大幅降低了航空軸承的生產成本,并已得到了中國航發哈爾濱軸承有限公司的認可。這些技術可以說明我國已基本突破了第二代航空軸承產品的應用難關。然而航空軸承的應用必須建立在大規模試驗基礎上才能保證絕對性能可靠。以德國舍弗勒公司為例,其對M50NiL航空軸承進行的壽命試驗,累計時間竟達75萬小時以上,形成了大量試驗數據積累,該公司才敢最終投入大規模應用。


    而據統計在2015年我國各大航空軸承廠與主機廠所的軸承試驗時數總計只有約4萬小時,國內航空軸承累計試驗時數不足30萬小時,且用于模擬真實工況的試驗器設備還不十分齊全,以致于試驗結果與軸承服役性能有時存在較大差異。這也是我國雖然在軸承加工技術不斷實現重大突破,但第二代航空軸承產品卻一直得不到廣泛應用的原因之一。隨著“兩機”重大專項的實施,我國的航空軸承行業有望搭乘航空發動機事業發展的快車,大幅度提高航空軸承領域相關重大裝備的先進性和自主性,保障渦扇15,渦扇19等先進航空發動機重點型號的研制需要,從而實現“裝備強軍的中國夢”。2018年7月7日,工程院院士劉大響在一次公開講座中首次表示我國第四代軍用小涵道比航空發動機項目進展順利(殲20配套發動機渦扇15),將在未來3至五年內設計定型,這一切都要歸功于我國一系列發動機基礎技術的相繼突破,發動機技術的高低完全取決于“你最短的那塊板子的高度”,正式因為類似于航空軸承鋼材料技術的突破,新型發動機才能取得關鍵突破。

     

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