湖南大學(xué)突破氣浮軸承技術(shù) 助力我國(guó)航空軸承“黑科技”

航天科技水平是衡量一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力水平的標(biāo)桿，我國(guó)相繼發(fā)射神州系列飛船，完成了空間站交會(huì)對(duì)接，開展了探月工程。軸承技術(shù)之于航天裝備的重要性，等同“芯片”之于電子裝備的重要性。4月23日，記者在走進(jìn)湖南大學(xué)集中采訪活動(dòng)中獲悉，該校高端智能裝備關(guān)鍵部件研究中心，多年來(lái)聚焦“高端氣體懸浮技術(shù)”，著力形成自主可控的關(guān)鍵核心零部件技術(shù)，打破國(guó)外壟斷。目前，在超高速、超高溫動(dòng)壓氣浮軸承技術(shù)和超精密重載靜壓氣浮軸承技術(shù)上，獲得新進(jìn)展。據(jù)悉，湖南大學(xué)團(tuán)隊(duì)和航天的相關(guān)院所一起研制了氣懸浮高速陀螺儀，轉(zhuǎn)速可達(dá)4萬(wàn)轉(zhuǎn)美分，氣體懸浮高速渦輪發(fā)電機(jī)，設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速更是達(dá)到10萬(wàn)轉(zhuǎn)每分。
  
  高端軸承是機(jī)械裝備不可或缺的基礎(chǔ)零部件，廣泛應(yīng)用于航天航空、能源動(dòng)力、高端制造等領(lǐng)域。軸承技術(shù)往往決定了主機(jī)裝備的性能和壽命，輻射作用大、帶動(dòng)性強(qiáng)，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)防建設(shè)具有重要影響。特別是在航天領(lǐng)域，由于工作環(huán)境的限制，航天裝備對(duì)功率密度、效率、壽命、溫度、維護(hù)等有極其苛刻的要求，軸承技術(shù)往往成為“卡脖子”的關(guān)鍵技術(shù)難題?？梢赃@么說，軸承技術(shù)對(duì)于航天裝備的重要性一點(diǎn)都不亞于 “芯片”對(duì)于電子裝備的重要性。
  
  湖南大學(xué)機(jī)械與運(yùn)載工程學(xué)院教授馮凱介紹，動(dòng)壓氣浮軸承技術(shù)的基本原理，類似“飛機(jī)起飛”。飛機(jī)在對(duì)地速度達(dá)到一定程度后，就可“懸”在空氣中。我們的設(shè)備也是如此，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的轉(zhuǎn)軸到達(dá)一定轉(zhuǎn)速后，就可以不需要外部輔助設(shè)備的情況下，懸浮在空氣中。這其中還需要我們?cè)O(shè)計(jì)一些巧妙的結(jié)構(gòu)來(lái)幫助空氣形成高壓氣體，懸浮轉(zhuǎn)軸。壓氣浮軸承技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)常規(guī)軸承技術(shù)無(wú)法企及的轉(zhuǎn)速，而且因使用氣體作為懸浮介質(zhì)，對(duì)溫度不敏感，氣體動(dòng)壓軸承技術(shù)可適應(yīng)較寬的溫度范圍，極為適于航天裝備對(duì)功率密度、轉(zhuǎn)速、壽命、溫度等的要求。截至目前，團(tuán)隊(duì)與航天相關(guān)院所研制了氣懸浮高速陀螺儀、氣體懸浮高速渦輪發(fā)電機(jī)等超高速設(shè)備。
  馮凱同時(shí)介紹了“氣體靜壓軸承技術(shù)”。這種技術(shù)基本工作原理，是通過外接高壓氣體，將氣體引入相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩物體間，將物體隔開，實(shí)現(xiàn)非接觸懸浮。團(tuán)隊(duì)和航天院所采用靜壓氣體懸浮技術(shù)，模擬了太空微小重力和無(wú)摩擦的工作環(huán)境，為航天器提供地面模擬仿真條件。先后設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了多款多自由度姿態(tài)模擬平臺(tái)。
  
  馮凱同表示：“未來(lái)，航天器重量越來(lái)越大，對(duì)模擬太空環(huán)境的逼真度也要求越來(lái)越高，對(duì)氣浮技術(shù)承載能力和精度都提出了更高要求，我們還將在潤(rùn)滑機(jī)理、軸承材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及系統(tǒng)集成等方面開展更加系統(tǒng)和詳細(xì)的工作?！?/span>

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