我国为何将航空航天轴承技术列入限制出口技术目录？ - 广州轴承展

去年珠海航展上展出的XX-15发动机主轴轴承

其实早在2020年8月，我国商务部会同科技部调整发布《中国禁止出口限制出口技术目录》(商务部 科技部公告2020年第38号)。就已经将航空航天轴承技术列入限制出口的技术条目。曾几何时航空发动机轴承寿命短还是影响我国发动机寿命的一个重要因素，到今天航空航天轴承技术怎么就开始限制出口了？既然是限制出口，很显然是因为我们的航空航天轴承技术已经比较先进了，甚至是已经取得领先优势，不然也用不着限制出口。

我国航空发动机轴承等效模拟寿命已经超过5万小时

那么我国的航空航天轴承技术发展到什么水平了呢？去年年底，中央电视台曾报道，我国自主研制的航空发动机主轴承抗疲劳寿命模拟试验突破5万小时。航空发动机主轴承试验模拟了航空发动机的实际工况。到目前为止，已经试验加速等效寿命5万小时还未失效。目前国际先进水平最多也只能达到2万小时左右。而且我们的试验还没结束，还有可能创造出更高记录。

去年珠海航展上展出的航空发动机主轴轴承

我国的航空发动机轴承长期以来都是技术短板，因此严重影响了我国军用航空发动机的寿命。比如我国研制的WS10涡扇发动机，初期寿命只有1500小时左右。和国外军用航空发动机普遍6000-8000小时的寿命相差甚远。需要说明的国外军用发动机的寿命还有更高记录的报道，比如能够达到一万多小时。但这是极少数情况，不是每一台发动机都能达到这个水平，这样的寿命是在非常理想的使用情况下取得的最高记录。平均水平也就6000-8000小时的样子。另外军用发动机和民用发动机的寿命差别很大，民用发动机和军用发动机不同。军用发动机追求极限性能，民用发动机追求经济性能。所以民用发动机的寿命比军用发动机长很多，民用涡扇发动机的寿命普遍能达到一万多小时。

稀土技术的应用使得我国轴承钢的技术水平达到世界先进水平

我国航空发动机轴承技术取得突破是近几年的事情。此前我们也曾经专门讨论过这个问题。我国在轴承材料、制造工艺、基础理论方面都取得了长足进步。近期中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心先进钢铁材料研究部在轴承钢技术上取得重要突破。李殿中研究员团队将稀土技术应用于轴承钢的研制，开发出了“双低氧稀土钢”。这一技术应用在高纯净度的GCr15轴承钢中后，与不加稀土的轴承钢相比，稀土轴承钢±800MPa拉压疲劳寿命提升了40倍，滚动接触疲劳寿命提升了40%。

在轴承的加工工艺方面，早在2016年，山东华云与中科院赵振业院士合作，采用豪克能技术加工的航空发动机轴承在使用寿命上取得突破。轴承滚珠实现接触疲劳寿命400万小时，达到世界领先水平的10倍。轴承寿命达到了世界航空航天发动机轴承顶级制造商德国FAG公司产品的22倍。豪克能技术可以实现金属表层晶粒纳米化，是继车、铣、刨、磨等机械加工工艺之后，又一种全新的机械加工新工艺，是实现抗疲劳制造技术的一种重要工艺手段。

在轴承制造理论上我们也取得了重大进步，多年前中科院赵振业院士和他的团队花了30年时间，研究创造出一套新的抗疲劳制造理论体系。抗疲劳制造技术，就是通过控制表面完整性和表面变质层来保证疲劳强度的新一代先进制造技术，抗疲劳制造能够抑制疲劳强度应力集中敏感，可以使材料的性能发挥到极限，使机械零件实现长寿命。

此前机械制造行业的制造技术理论经历过成型制造、表面完整性制造等两代，这两代制造技术理论都是是西方国家引领的。而抗疲劳制造技术是我国原创的第三代制造理论。这一理论体系大幅提高了我国机械制造的理论技术水平，采用这一制造理论制造的产品寿命大幅提高。如果将成形制造的产品寿命定义为1，那么表面完整性制造可以达到10，而抗疲劳制造可以提高到100。其实赵振业院士创造的抗疲劳制造理论不光可以用在航空发动机轴承上，在整个机械制造行业都是普遍适用的。

采用抗疲劳制造理论研制的我国航空发动机主轴承

影响航空发动机寿命的关键部件有很多，不光有轴承，还有高、低压涡轮叶片，低压、高压压气机叶片等。提高航空发动机叶片寿命一方面靠材料，一方面靠工艺。在材料方面，我国已经掌握了从第一代到第五代单晶合金叶片技术，钛铝合金技术等关键材料技术。在加工工艺方面也掌握了激光冲击强化、喷丸冲击强化等先进工艺。这些先进材料和工艺，以及制造理论的进步让我国航空航天发动机的寿命有了大幅提高。比如我国WS15发动机的大修间隔已经可以达到4000小时，大修一次就是8000小时，再修一次12000小时。如果以每年飞行200小时计算，足够服役60年，显然这样的寿命已经足够用了。我国航空航天发动机轴承的寿命目前已经达到国际领先水平。这也是我国要将航空航天轴承技术列入限制出口技术目录的根本原因。