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航空轴承是航空发动机的核心部件之一，具有高温、高速、载荷大、受力复杂、工作环
境苛刻等特点。从理论上说，目前提高航空发动机推力和燃油效率的最直接方法依然是
提高涡轮进口温度和转子转速，而提高转速对航空轴承的极限转速性能、耐温能力、润
滑性能和承载能力均提出了更加严峻的要求。我国的轴承工业虽经过多年快速发展，目
前已成为轴承产量和销售金额位居世界第3的轴承大国，但是关键技术领域还有待加强
，特别是航空轴承技术与世界轴承强国相比差距比较明显，不能满足我国航空装备型号
迅猛发展和性能大幅提升的要求。据公开资料披露，国外先进航空轴承产品的寿命一般
为计算寿命的8倍以上（最高可达30倍以上），可靠性为98%以上，而我国航空轴承的寿
命一般为计算寿命的3至5倍，可靠性为96%左右。
例如我国涡轮发动机主轴轴承寿命一般为500至1500小时左右，最大耐温高度不超
过200℃，传动装置断油应急干运转能力不超过半个小时，而西方发达国家可做到轴承
寿命达到3000至6000小时，耐温值为350℃，干运转能力超过1个半小时，并且实际性能
比上述指标还要好。正是由于我国高端轴承技术不足，致使国内航空轴承、高铁轴承、
机器人轴承等高端轴承领域基本上都是以进口轴承为主，在这些关键领域急需提高。因
此在国家863计划、973计划、国家科技攻关计划、国家自然科学基金等项目的联合支持
下，我国哈尔滨工业大学、哈尔滨轴承制造有限公司共同开展了Si3N4氮化硅陶瓷混合
轴承的研究及产业化应用工作。
混合陶瓷轴承由内外圈轴承钢+氮化硅陶瓷球+不锈钢保持器等组合而成，它综合了
金属和陶瓷两者性能的优点。据公开资料介绍，在要求高性能的轴承应用领域，氮化硅
陶瓷球被认为具有最佳的机械物理综合性能。在高温环境下轴承钢球很容易丧失其硬度
和强度，而氮化硅陶瓷球在400℃时可完全保持其原有硬度，只在达到800℃时，其硬度
和强度才开始大幅下降。并且即使发生轴承失效，那么也是以类似于轴承钢球失效的方
式即局部剥落方式发生的，而其它类型的陶瓷材料则以灾难性的碎裂方式损坏，这种情
况在航空轴承领域是绝对不允许的。并且轴承中的陶瓷球具有无油自润滑属性，摩擦系
数很小，可达到很高的转速，是一般金属轴承转速1.5倍以上，能够满足发动机加大推
力和提高燃烧效率的需求。
由于陶瓷球可以做到即使润滑油脂干掉，轴承还是可以正常运行，这样就避免了普
通金属轴承中因为油脂干掉导致的轴承过早损坏现象，极其适合航空发动机运行时的极
端情况。据公开资料披露，推测混合陶瓷轴承或已经在我国新型涡扇15航空发动机及传
动领域得到了初步应用。为了提高我海军舰艇的远程有效打击能力，某潜射/舰射反舰
导弹提出了增加射程和速度的设计要求，其弹用涡轮机转子必须达到120000转/分钟以
上的额定转速。在开展项目试验初期，在采用某国产金属航空轴承进行发动机运行试验
时，当试验转速达到40000转/分钟后，轴承很快发热并引起周围冒出烟雾。继续运转数
分钟后，轴承发出强烈噪声，随后抱轴停止，严重影响了导弹研制进度，不得不通过特
殊渠道采购国外高速航空轴承来满足导弹涡轮发动机转子需求。
在后期改用哈工大研制的混合陶瓷轴承后，轴承一次性通过5小时连续运行寿命考
核，在试验过程中，轴承除了有轻微烟雾产生外，均无异常情况。试验后轴承旋转灵活
，无异常。随着我国直升机发动机传动技术的不断发展，陶瓷滚动体轴承以其优异的性
能逐渐被应用于传动系统高速输入端、离合器、尾传动轴和尾减速器桨距操纵杆以及行
星轮系等部位，其中主减速器干运转时间由原来的半个小时提升到一个小时，满足了装
机使用要求。。随着中航工业完成对哈尔滨轴承制造有限公司的收购，并大举投资高性
能航空轴承产业，预计在不久的将来，我国自行研制的混合陶瓷轴承将正式承担国家航
空航天领域和高端装备对高性能轴承的配套要求，成为继瑞典、德国、日本、美国等少
数几家知名轴承公司之后，第五个可以大批量生产航空航天用陶瓷轴承的国家。 |
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