当我们踏上飞机，通常会被飞行的刺激和目的地的期待所吸引，而很少有人会想到那个在飞机机舱内默默发挥作用的精密工程——飞机发动机。这台巨大的心 脏，需要以高速旋转，同时保持顺滑，还必须拥有卓越的耐用性和长寿命。这一切的关键，在于发动机内部的一个微小而关键的组件——轴承。在每次飞行中，这些轴承以惊人的速度旋转，为飞机提供动力，但又如何确保它们能经受住时间的考验，保持耐久性？

埋藏在飞机发动机内部的轴承，被誉为航空工程中的明珠，其性能直接影响着整个飞机的运行寿命。为了理解这一点，让我们深入探讨飞机发动机寿命的关键因素。

航发轴承为什么难设计?

1、温度问题

轴承是机械行业非常重要的部件，尤其是发动机。在约束物体在一定方向上的自由度的同时，还可以控制两个物体之间的相对位置关系。在说主轴承之前，我们先介绍一下它在航空发动机中的大概位置。主轴承靠近燃烧室。发动机在工作过程中会产生大量的热量，这些热量会传递给轴承，而且与汽车发动机相比，航空发动机的转速更高，产生的热量也更多，这意味着轴承也会承受更多的热量，因此温度成为首要问题。

以涡轮发动机为例，其燃烧室的温度约为1500度。材料的选择成为一个非常关键的问题。长期以来，我国受限于结构力学和材料科学，没有解决这个问题。一般来说，轴承外圈采用AISIM50材料，内圈采用AISIM50NiL材料，因为这两种材料性能更好。发动机工作时，除了高温外，轴承内圈还需要承受较大的离心力。另外，当温度升高时，轴承材料会膨胀，这也是不得不考虑的问题。

2、轴承振动问题

航空发动机性能测量有一个技术指标，就是推力-to-weightratio，表示发动机推力与自身重量的比值越大，推力越强，可以为战斗机提供足够的动能。从这个角度来看，发动机本身的重量越轻，能够提供的推重比就越高。在设计发动机时，其重量是一个重要的考虑因素。设计尽可能薄。这种设计有优点也有缺点。好处是减轻了自身的重量。缺点是零件越薄，对振动越敏感，振动对零件性能的损害也会随之而来。

轴承在运转时，在其平衡位置发生有规律的往复运动，再加上轴承工作过程中发生的碰撞现象，产生振动。发动机内部其他零件的损坏将对发动机的寿命和安全产生很大的影响。因此，发动机研制成功后，将进行大量的整机振动实验，全面检验其性能。当然，这种振动是无法避免的，只能采用一些方法来缓解，比如降低轴承配合件的形状公差，这就意味着在零件加工过程中必须严格执行公差标准，还需要高精度的车床，铣床。

3、工况千差万别

相对于汽车发动机，航空发动机的工况千差万别。你为什么这么说？以汽车为例，其工作环境主要是平坦的，而飞行器则不同。飞机必须起飞、飞行和降落。此外，战斗机还要完成高难度动作，工作条件变化很大。以航空发动机的转子为例，在战机的不同工况下，转子会发生变形，转速也会发生变化。与稳定工作状态不同的是，轴承不再是单调的外圈或平稳转动的内圈，而是不规则的“扰动”，这对轴承本身和发动机都有很大的潜在问题。

在实际工况中，轴承内滚子受力杂乱无章，在高温作用下，滚子会因受热膨胀。例如，轴承中有几十个滚子，而真正受力的滚轮可能只有少数几个，这将对其强度和稳定性造成更大程度的破坏。轴承完成后，将进行一系列的测试，如极限转速、振动值、硬度等。作为轴承，它是最关键的部件，也是最脆弱的部件，所以当发动机出现问题的时候，很有可能轴承首先出现问题，可见发动机轴承的重要性。一般来说，轴承的寿命在一定程度上决定了航空发动机的寿命。

航空发动机的轴承有多恐怖？

超丝滑，轻轻碰一下转动一分钟

在制造过程中，航空发动机轴承采用先进的工艺和材料，以确保其高质量和可靠性。首先，选用高强度、高硬度的合金材料，能够在高温和高速工况下保持稳定的性能。

其次，采用先进的加工技术，如精密研磨和光线激光打标，以保证轴承的尺寸精度和表面质量。最后，严格的质量控制和检测手段，如超声波探伤和振动测试，确保每个轴承都符合要求。 多丝滑的特点使得航空发动机轴承能够在高速旋转时提供良好的润滑和降低摩擦，从而减少能量损失和磨损。轻轻碰一下就能够转动一分钟，显示了轴承的低摩擦和高刚性。这种真实的感受反映了航空发动机轴承在航空工业中的重要作用，以及其出色的性能和质量。

此外，航空发动机轴承的多丝滑特性还具有很多其他的优势。首先，其高刚性和高承载能力使得航空发动机能够承受极端的载荷和振动，确保发动机的稳定工作。其次，多丝滑的特性减少了轴承的磨损和能量损失，降低了维护成本和能源消耗。最后，良好的润滑性和低噪音使得发动机运行更加平稳和安静，提升了乘客的舒适度和飞行体验。

超耐用,寿命超过5万小时！

一架飞机的寿命通常约为25年，而在此期间，它可能累积飞行4万到8万小时的时间。然而，发动机是飞机的“心 脏”，其寿命是决定整体经济性能的关键因素之一。美国GE90引擎是目前寿命最长的飞机发动机之一，可安全运行5万小时，相当于一架飞机的整个寿命。不仅如此，如果发动机性能不佳，就需要更频繁地更换，而代价高昂的发动机不仅对航空公司而言是一项重大投资，也对整架飞机的价值构成重要组成部分。

要了解发动机的寿命，我们必须深入了解轴承的作用。轴承是发动机中的关键组件，它们支撑着飞机发动机中高速旋转的转子，使其能够在定子系统中保持相对运动。飞机的各个部分，如风扇、压气机和涡轮机，都需要旋转，而轴承的性能决定了各级叶片的旋转寿命，从而影响整个发动机的寿命。

轴承的性能受到多方面因素的影响，其中最关键的两个因素是高速旋转和高温环境。发动机运行时，转速通常在每分钟18000转以上，这会产生强大的离心力。同时，轴承还承受着不同方向的拉应力，如果轴承材料不足够强硬，容易出现裂纹，导致整个系统报废。因此，航空发动机轴承必须具备质量轻、高硬度、耐磨和低摩擦力等特性，以应对高速旋转和复杂受力环境。

此外，发动机运行时会产生高达1500℃的高温，即使通过润滑系统冷却，轴承仍然必须耐受300℃的高温。这意味着轴承的材料和结构必须能够在极端温度下保持稳定性和耐久性。

幸运的是，中国在航空发动机轴承领域已经取得了重大突破。由中国工程院院士赵振业领导的研究团队成功研制出第三代航空发动机主轴承抗疲劳技术，将发动机主轴承的寿命延长至50000小时以上。此前，中国哈尔滨工业大学和哈尔滨轴承公司联合研制的Si3N4氮化硅陶瓷混合轴承已经达到了国际领先水平。这些创新不仅提高了中国在航空领域的竞争力，还有望降低航空公司的运营成本，为乘客提供更可靠的航班体验。

轴承虽小，却在飞机发动机的性能和寿命中扮演着不可或缺的角色。中国在航空发动机轴承领域的科技突破为航空工业带来了新的希望，也突显了科技创新在提升国家实力和国际竞争力方面的重要作用。航空业的发展需要更多类似的突破，以确保飞行的安全和效率，同时降低成本，造福全球乘客。