中国航空发动机的轴承有多可怕？每分钟18000转，寿命超过5万小时 - 2025轴承制造技术展

航空发动机的轴承有多厉害？一分钟1.8万转，寿命要达到2万小时，中国能生产吗？

提到中国的飞机，许多人的第一反应通常是其“心脏病”，即飞机发动机技术的落后；而谈及飞机发动机，大家通常会想到的是涡扇桨叶，认为我国的材料技术不达标。然而，事实上，早在2017年，中国就已经掌握了铼单晶桨叶的制造技术，不然我们的歼-20战斗机怎么可能装备国产的涡扇15型发动机呢？

飞机的航空发动机是一个系统性的工程，其中桨叶仅仅是一部分。多级桨叶的功能是压缩空气，并将燃烧航空煤油产生的能量转换为气体动能，随后将其喷射出去。在此过程中，桨叶的旋转速度极高，可以达到每分钟超过10000转。任何旋转的部件，都必须有一个关键的组件，即轴承。

轴承的质量问题，一直是中国航空发动机研发道路上的绊脚石。

轴承作为发动机中一个必不可少的核心部件，担负着支持转子并确保其高速旋转的重要职责。它的质量直接影响到发动机是否能维持稳定的运行状态以及是否能拥有较长的使用寿命。轴承一旦出现问题，发动机的性能将受到重大影响，甚至可能导致发动机彻底失效。

在航空领域，发动机的稳定性和可靠性极为重要。轴承的问题可能会危及到飞机的安全飞行，严重时可能会导致坠机等灾难性的后果。

航空发动机的轴承需要满足两个条件：一是必须极为精确。轴承由内圈、外圈、保持架、滚动体四个部分组成，航空用轴承的公差不能超过0.005毫米，即5微米，而军用高转速航空发动机的精度要求在0.1微米以下。

听起来要求很严格对吧？其实，现在很多高精度数控机床都能加工出这种精度。但问题在于应用什么样的材料。如果用数控机床制作一个铝合金的轴承内圈能行吗？答案是显然不行。

除了高精度外，轴承还需要具备另一个关键特性——耐磨。我国测试航空发动机轴承的标准是每分钟40000转，持续5分钟内不能出现任何问题。高转速会产生高温，在高温下滚珠和内外圈的强度会下降，铝或钨合金在这种环境下也无济于事，因为高温会大幅度降低金属的耐疲劳性能。

航空发动机的轴承通常使用的是耐高温且硬度高的陶瓷，例如氮化硅，而一些转速较低的飞机上则使用铬碳钢，即便如此，外表还需涂上炭化钛涂层。这些材料即使是最先进的工业机床也无法加工，因为机床的刀具硬度不够。

航空发动机的轴承通常通过高温烧结，即真空电弧重熔铸制造，之后利用激光或高温等离子体进行精加工。

到了2022年，全世界能生产高寿命飞机轴承的只有几家，主要集中在法国、美国、德国、日本和瑞典，例如日本的NSK、美国的Timken和德国的FAR。俄罗斯也可以制造这样的轴承，但其使用寿命未能达到2万小时，因此他们的航空发动机的寿命不及欧美飞机。

中国之前也无法生产寿命达到2万小时的轴承，甚至不如俄罗斯产品，这导致了我们航空发动机的寿命较低。在此之前，许多核心部件都需依赖进口，例如歼-20使用的AL-31F发动机，其上的轴承需要从俄罗斯进口。

2022年，中国航空发动机轴承领域迎来了重大转机，来自中国工程院的研究团队传来了喜讯，他们成功研发出了第三代发动机主轴承的抗疲劳技术，这一重大突破将轴承的使用寿命提升至超过5万小时。

这一成就不仅标志着中国在该领域的技术水平实现了质的飞跃，更意味着我们在发动机关键部件研发上打破了国际技术封锁，建立了新的技术壁垒。要知道，美国的轴承使用寿命仅为2万小时，现在我们居然已经超越了美国！

同时，哈尔滨工业大学还孵化出了氮化硅高精度滚珠的生产线，将这颗工业皇冠上的明珠摘取下来。未来歼-20可以放心大胆地进行生产。这些技术还可以应用于C919大型客机，专家经过计算后认为，使用国产轴承的C919的航空发动机无需大修，可以持续使用直至飞机寿命结束。而我们的涡扇15发动机的寿命据说已经达到了7000小时，不知这是否与新技术有关。

飞机轴承的技术难题被攻克后，我国的造船业也因此受益，因为船用燃气轮机与航空发动机如出一辙，高速的燃气轮机同样需要使用耐高温的轴承。