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论航空轴承技术现状与发展

发布时间:2019-08-14
周景欢 王伟伟
  摘 要:航空轴承的质量以及技术水准直接关系到航空机载光电产品的性能,因此要想实现航空事业的高速发展,就要研制出更加可靠的航空轴承,这对航空设备保持良好的性能以及确保飞行员安全是至关重要的,国内的航空轴承方面还有很多技术上升的空间,尚与国际水准有着一定的差距,文中主要分析了国内航空轴承的主要技术现状以及未来的发展趋势,希望对国内航空轴承的不断进步与发展有所促进,同时也是为了在这方面总结出更加有价值的结论,促进航空事业的不断进步。
  关键词:航空轴承技术;现状;未来发展
  0 前言
  航空轴承是航空设备中不可缺少的一个部件,尤其对于航空机载光电产品而言,主轴轴承更是关键,负责支撑转子的稳定运转,国外已将其视为航空机载光电产品中的核心部件,航空轴承有着受力复杂、环境适应性强以及载荷大的特点,在使用寿命以及性能上有着极高的要求,随着国内航空事业的不断发展,各方面装备的性能在不断进步,极限性能不断突破,航空轴承凸显出更高的重要性,航空轴承直接决定着航空机载光电产品的转速以及可靠性,现阶段国内的航空轴承还是有待提升的。
  1 国内外航空轴承技术现状与差距
  1.1材料方面
  通常来说,材料直接决定着航空机载光电产品的情况,航空轴承也要考虑材料的问题。航空轴承使用的材料主要是耐高温工具钢、抗疲劳轴承钢等。航空轴承的特点是服役的环境非常复杂,其中包括沙尘、湿热等工况,且航空轴承在服役中也会产生锈蚀的隐患,这样也会造成一定的安全问题。因此对材料要求非常严格,材料直接决定着航空轴承的可靠性以及寿命[1]。虽说目前国内在材料方面的冶金技术在不断提升,但是这方面国内工业还是存在着一定的短板。美国、德国等国家已经逐渐应用有着非常强耐腐蚀性的不锈钢,研发的航空轴承上也是不断开发出陶瓷滚动体材料,国内虽也在这些材料上展开了研发,但在冶金技术上没有提供技术支撑,所以很多钢材是在国外采购过来的,技术的应用也是不够成熟。
  1.2设计方面
  国外在航空轴承方面已经积累了几十年的设计经验,基础研究以及自主研发能力都是非常强的,在这方面已经开始对诸多的信息化技术进行运用,同时各企业有自身独有的设计分析方法,对航空轴承的热效应、动态性能等方面可以展开全面的分析以及设计。国内企业则多数在产品创新方面不断加强人才以及资金的投入,但是还是处于较低的水平,加上面向行业的科研院所逐渐实现了企业化,也减弱了面向行业的设计功能。现阶段采用的设计模式,没有足够的设计手段以及基础数据[2]。虽然设计能力已经达到一定程度,但是在集成化设计以及单元化设计方面还是有所不足。
  1.3制作方面
  国外已经发展出完善的航空轴承工艺体系,产品质量也达到了一定的水准,产品精度在P2级以上。国内则是具备了常规轴承钢、耐热钢以及不锈钢等材料的制造能力,制造的精度则是可以在P4以上,但是在航空轴承方面,需要的是高精度以及复杂性的加工,在质量上有着非常高的要求,产品尺寸的离散度并不理想。质量并不稳定,也对航空轴承的精度以及寿命造成了一定的影响。
  1.4装配方面
  在航空轴承的装配方面,现阶段的设备能力还是有所不足的,工序能力较低,国内的航空轴承装配技术,由于在制作以及设计方面的不足,所以导致装配技术难以达到足够的精准度以及技术性,与国际上有着一定的差距。
  1.5实验方面
  以德国目前的航空轴承生产试验来看,多年以来一直对航空轴承展开寿命的实验,累计展开试验的时间已经达到150万h以上。同时也对M50以及M50NiL2这两种材料的轴承积累了大量的试验数据,这些数据为航空轴承的高质量生产奠定了一定的基础。用这两种材料进行航空轴承的生产,只需要进行3-5套50-200h性能試验,若是没有产生故障的话,就可以直接装置在航空机载光电产品上进行飞行的考核。国内在这方面并没有建立出系统研究的体系,主要是依据国际上的一些标准来展开对航空轴承的性能试验以及耐久试验等。造成这样的局面,大约是因为现阶段国内航空轴承的试验体系并不完善,同时在数据的积累方面也是无法与国外企业相比,没法支撑设计。
  1.6检测方面
  国外在产品的加工方面,实施过程检测、无损检测等内容,配备了诸多的高精度检测设备,同时培养出大量的专业化人才,展开了深入的研究。长期以来不断积累下来的应用经验,建立了规范化的检测技术体系,这些都是国内所不具备的。国内的检测方式,主要还是以传统的方式为主,高精度的检测设备并不充足,同时也是难以保证符合工艺要求,无损检测方面并没有建立统一的规范。
  2 未来发展方向
  2.1航空机载光电产品的未来发展方向
  从工业革命到今天,航空机载光电产品一直在不断进步,现阶段在军用领域,航空机载光电产品主要以小口径高精度轴系为主,未来则是会向着长寿命、高推重比以及高安全性为主要的方向进行发展,结合经济性、环保性等方面的原则以及要求,未来航空机载光电产品会向着低噪音、可靠性以及低污染方向不断发展。
  2.2航空轴承的未来发展方向
  航空机载光电产品性能要想提升,对航空轴承有着更高的要求,航空轴承的寿命以及速度是反比关系,而要想实现主机需求的满足,就要让航空轴承具备更加复杂的结构以及更强的环境适应性,同时耐高温以及耐腐蚀性需要进一步提升。在材料方面也是要不断更新,国内在航空轴承的材料生产方面,还是与先进水准有着一定的差距,这方面需要不断赶超。
  3 结论
  航空轴承是经济发展的战略资源,是航空机载光电产品装备关键部件,现阶段航空轴承的发展是比较迅速的,但从本文的分析来看,国内航空轴承的整体技术水平还有待提升,在各方面与发达国家有着一定的区别,所以还是要加强技术的更新以及研究。
  参考文献:
  [1]谢伟松,王伟韬,何振鹏等.航空机载光电产品弹性箔片气体动压轴承技术研究及性能评价综述[J].润滑与密封,2018,43(07):136-147.
  [2]田红亮,陈保家,董元发等.包含转速的航空机载光电产品转子与轴承孔径向非接触动刚度及试验验证[J].振动工程学报,2017,30(06):893-903.
来源:《航空发动机》2018年1期


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