湖南大学突破气浮轴承技术 助力我国航空轴承“黑科技”

航天科技水平是衡量一个国家综合国力水平的标杆，我国相继发射神州系列飞船，完成了空间站交会对接，开展了探月工程。轴承技术之于航天装备的重要性，等同“芯片”之于电子装备的重要性。4月23日，记者在走进湖南大学集中采访活动中获悉，该校高端智能装备关键部件研究中心，多年来聚焦“高端气体悬浮技术”，着力形成自主可控的关键核心零部件技术，打破国外垄断。目前，在超高速、超高温动压气浮轴承技术和超精密重载静压气浮轴承技术上，获得新进展。据悉，湖南大学团队和航天的相关院所一起研制了气悬浮高速陀螺仪，转速可达4万转美分，气体悬浮高速涡轮发电机，设计转速更是达到10万转每分。
  
  高端轴承是机械装备不可或缺的基础零部件，广泛应用于航天航空、能源动力、高端制造等领域。轴承技术往往决定了主机装备的性能和寿命，辐射作用大、带动性强，对国民经济发展和国防建设具有重要影响。特别是在航天领域，由于工作环境的限制，航天装备对功率密度、效率、寿命、温度、维护等有极其苛刻的要求，轴承技术往往成为“卡脖子”的关键技术难题。可以这么说，轴承技术对于航天装备的重要性一点都不亚于 “芯片”对于电子装备的重要性。
  
  湖南大学机械与运载工程学院教授冯凯介绍，动压气浮轴承技术的基本原理，类似“飞机起飞”。飞机在对地速度达到一定程度后，就可“悬”在空气中。我们的设备也是如此，当转动设备的转轴到达一定转速后，就可以不需要外部辅助设备的情况下，悬浮在空气中。这其中还需要我们设计一些巧妙的结构来帮助空气形成高压气体，悬浮转轴。压气浮轴承技术可以实现常规轴承技术无法企及的转速，而且因使用气体作为悬浮介质，对温度不敏感，气体动压轴承技术可适应较宽的温度范围，极为适于航天装备对功率密度、转速、寿命、温度等的要求。截至目前，团队与航天相关院所研制了气悬浮高速陀螺仪、气体悬浮高速涡轮发电机等超高速设备。
  冯凯同时介绍了“气体静压轴承技术”。这种技术基本工作原理，是通过外接高压气体，将气体引入相对运动的两物体间，将物体隔开，实现非接触悬浮。团队和航天院所采用静压气体悬浮技术，模拟了太空微小重力和无摩擦的工作环境，为航天器提供地面模拟仿真条件。先后设计和实现了多款多自由度姿态模拟平台。
  
  冯凯同表示：“未来，航天器重量越来越大，对模拟太空环境的逼真度也要求越来越高，对气浮技术承载能力和精度都提出了更高要求，我们还将在润滑机理、轴承材料、结构设计及系统集成等方面开展更加系统和详细的工作。”

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