我國航空軸承正在努力追趕,殲20將裝備國產發動

 新聞資訊     |      2019-12-28 08:51
航空軸承是航空發動機的核心部件之一,具有高溫、高速、載荷大、受力復雜、工作環境苛刻等特點。從理論上說,目前提高航空發動機推力和燃油效率的最直接方法依然是提高渦輪進口溫度和轉子轉速,而提高轉速對航空軸承的極限轉速性能、耐溫能力、潤滑性能和承載能力均提出了更加嚴峻的要求。
 
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。據公開資料披露,國外先進航空軸承產品的壽命一般為計算壽命的8倍以上(最高可達30倍以上),可靠性為98%以上,而我國航空軸承的壽命一般為計算壽命的3至5倍,可靠性為96%左右。
 
對于發達國家來說,高端軸承從哪來,根本就不是什么問題。強大的美國,其特種部隊還要從德國引進輕武器,海軍要從英國引進MT30燃氣輪機。英國和德國,還要從奧地利進口火炮精鍛機。在西方世界里,國家之間的分工合作是很正常的。每個發達國家都有一些優秀的企業,各自擁有靠譜"絕活",各國之前因為同屬北約或歐盟,所以不約而同地形成一種微妙的平衡。很少有人打破局面,去搶別人的飯碗。
 
 
而在中國這就都成了大問題。作為中國空軍曾經的絕對主力,殲8II戰機在1984年6月12日首飛成功,在1988年10月,殲8Ⅱ戰機獲得設計定型,開始裝備中國空軍和海軍。
 
殲8II戰機裝備的是2臺渦噴-13A雙轉子發動機,單臺推力達6600千克,這使得殲8Ⅱ在具備更好的中低空機動性能同時,武器掛在能力也達到了2.2噸,武器外掛架也增加到了7個,初步具備了全天候攔射能力,裝備了雷達制導的中程攔射導彈。此外,對地攻擊能力也有所增強。
 
但殲8II戰機渦噴-13A雙轉子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。
 
 
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,如瑞典SKF、德國舍弗勒等國外廠家。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,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。
 
 
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。
 
M50NiL添加了鎳,降低了碳,是一種表面滲碳鋼,除斷裂韌性有所提高外,與其它高溫淬透軸承材料相比,顯微組織和疲勞強度也都很好。其原因之一是M50iL中沒有大顆粒碳化物,因此,這種鋼對碳化物引起的疲勞裂紋不敏感。 與M50鋼相比,其關鍵指標耐熱溫度達350℃,使用溫度提高了200℃。
 
進入新世紀后,國內有關科研院所與企業開始進行第二代航空軸承鋼產品的應用研究,并取得一定成果。山東華云機電科技有限公司與北京航空材料研究院趙振業院士共同合作研發,通過采用該公司豪克能技術加工最新研發的國產航空發動機軸承,經技術檢測證明其疲勞壽命達到了德國FAG航空軸承的22倍。
 
另外,哈爾濱工業大學、哈爾濱軸承制造有限公司共同開展了Si3N4氮化硅陶瓷混合軸承的研究及產業化應用工作。某潛射/艦射反艦導彈提出了增加射程和速度的設計要求,其彈用渦輪機轉子必須達到120000轉/分鐘以上的額定轉速。在采用哈工大研制的航空混合陶瓷軸承進行發動機運行試驗時,軸承一次性通過5小時連續運行壽命考核,在試驗過程中,軸承除了有輕微煙霧產生外,均無異常情況。試驗后軸承旋轉靈活,無異常。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。
 
 
2016年,我國全面啟動實施航空發動機和燃氣輪機“兩機”重大專項。航空發動機專項方面,將重點聚焦渦扇、渦噴發動機領域,同時兼顧有一定市場需求的渦軸、渦槳和活塞發動機領域,主要研發大涵道比大型渦扇發動機、中小型渦扇/渦噴射發動機、中大功率渦軸發動機等重點產品。
 
2018年7月7日,中國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。
 
殲-20,代號:威龍,是中航工業成都飛機工業集團公司研制的一款具備高隱身性、高態勢感知、高機動性等能力的隱形第五代制空戰斗機。2019年10月13日,殲-20戰機列陣人民空軍‘王牌部隊。
 
 
早期殲-20原型機使用的是俄制AL-31F-M1發動機,之后逐漸采用國產渦扇-10“太行”發動機,渦扇-10是中國自主研制的第三代大推力小涵道比渦扇發動機,與俄羅斯AL-31系列發動機、美國F110系列發動機基本處于同一水平。正在研制中的渦扇-15“峨眉”發動機的最大推力為18噸,美國F-35戰機使用的F-135加力渦扇發動機為例,近期試驗中推力超過了22噸,說明中美航空發動機領域差距已不算太大。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。
 
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”。HONBZC
來源:今日頭條