高端軸承為(wei) 何成為(wei) 我國航空發動機研發中的短板
軸承具有很高的技術含量,可作為(wei) 一個(ge) 衡量一個(ge) 國家科技、工業(ye) 實力的重要標準。當今世界科技、工業(ye) 強國無一例外是軸承研發、製造強國。我國之所以是工業(ye) 大國而不是工業(ye) 強國,一個(ge) 重要表現就是軸承產(chan) 業(ye) 大而不強。2012年我國軸承產(chan) 業(ye) 銷售額達1420億(yi) 元人民幣,生產(chan) 的主要是中低端軸承,而高端軸承則主要依靠進口。中航工業(ye) 展出的WS-10“太行”發動機。該型發動機研發之路代表了中國航空發動機國產(chan) 化的漫長艱辛。(資料圖)
高端軸承成為(wei) 木桶原理中的“短板”
用於(yu) 航空發動機配套的高可靠性、高精密度的頂級軸承已成為(wei) 中國在航空發動機研發中難以翻越的“珠穆朗瑪峰”。以航空發動機主軸承為(wei) 例,主軸承是航空發動機的關(guan) 鍵部件之一。在高速、高溫、受力複雜的條件下運轉,主軸承質量和性能直接影響到發動機性能、壽命和可靠性。航空發動機的關(guan) 鍵的指標之一就是高可靠性。要想保證可靠性,前提之一就是要保證發動機內(nei) 的軸承具備長壽命——主軸承的壽命,軍(jun) 機航空發動機要求在3000小時以上,民機航空發動機要求更高,要達到數萬(wan) 小時。而航空發動機中軸承工作環境完全可以用“煉獄”來形容,它們(men) 不僅(jin) 要以每分鍾上萬(wan) 轉的速度長時間高速運轉,還要承受著各種形式的應力擠壓、摩擦與(yu) 超高溫。另外,對於(yu) 一般的結構部件來說,即便出現輕度裂紋也可以保證安全使用——這在專(zhuan) 業(ye) 上稱為(wei) 損傷(shang) 容限,而航空發動機主軸承這樣關(guan) 鍵傳(chuan) 動部件不存在損傷(shang) 容限一說,其在使用過程中絕不允許出現裂紋等形式的損傷(shang) 。而中國目前航空發動機的主軸承壽命有限,軸承已成為(wei) 木桶原理中的“短板”。
目前,我國正在全力研發航空發動機所需的關(guan) 鍵部件之一的軸承,這是一條沒有其他選擇的道路。民機所用航空發動機雖可以從(cong) 西方引進,但西方不會(hui) 把航空發動機中配置的高端軸承單賣給中國,以防止中國正在研製的航空發動機裝上引進軸承而成為(wei) 其競爭(zheng) 對手,至於(yu) 軍(jun) 用航空發動機,西方連整機都對中國禁運,更不可能把其中配置的高端軸承單賣給中國。
這一短板如果得不到解決(jue) ,中國的航空發動機發展必將受到嚴(yan) 重的製約與(yu) 影響。軸承雖是零部件,但它的精度、性能、壽命和可靠性對主機(如航空發動機)的精度、性能和可靠性起著決(jue) 定性的作用,軸承技術的落後給我國工業(ye) 各行業(ye) 帶來嚴(yan) 重的影響。
軸承巨頭壟斷漸成事實
新中國成立之初“156項”工業(ye) 化奠基項目中專(zhuan) 設兩(liang) 個(ge) 軸承項目即現在的洛軸集團和哈軸集團。2010年7月13日,胡錦濤總書(shu) 記在考察洛軸時提出“建成世界一流的軸承研發生產(chan) 基地”。然而在幾年前這家企業(ye) 甚至有被國外同行收購的危險。目前,高端軸承的研發、製造與(yu) 銷售基本上被世界四大軸承巨頭即美國鐵姆肯、日本NSK、瑞典SKF,德國舍弗勒(FAG)所壟斷。2006年,德國舍弗勒(FAG)一直企圖並購洛軸集團,雖說洛軸集團當時身處嚴(yan) 重虧(kui) 損的困境,但卻被舍弗勒視為(wei) 未來的潛在對手而欲“吞並”。
而另一家更小的軸承企業(ye) 甘肅海林中科科技股份有限公司,作為(wei) 中國的圓錐滾子軸承領域的龍頭企業(ye) ,相對於(yu) 鐵姆肯來說是典型“輕量級”選手,兩(liang) 家企業(ye) 卻打了十多年的官司。十多年前,甘肅海林被鐵姆肯以所謂低價(jia) 傾(qing) 銷的指控告上美國法庭,2002年,海林在美贏得了美國商務部“永久性反傾(qing) 銷稅率”的裁定。而在中國市場上,據海林公司副總經理何克鴻介紹,美國鐵姆肯公司每年出口到中國的軸承產(chan) 品數量在遞增,而平均價(jia) 格卻在遞減;目前該公司的產(chan) 品在中國的售價(jia) 低於(yu) 其在美國的售價(jia) ,也低於(yu) 在其他地區的售價(jia) ,屬於(yu) 傾(qing) 銷行為(wei) 。美國鐵姆肯公司中國工廠的產(chan) 品也存在低價(jia) 銷售現象,對同行形成了不正當競爭(zheng) 。《中國工業(ye) 報》2013年11月18日《鐵姆肯涉不公平競爭(zheng) 中國軸協籲其共同發展》報道中提到:中國軸承工業(ye) 協會(hui) 副秘書(shu) 長牛輝表態,支持海林公司一切合法、正當的維權行為(wei) ,協會(hui) 有責任和義(yi) 務為(wei) 海林公司提供一切可能的幫助。這是中國軸協首次就中國海林公司申請調查美國鐵姆肯公司在中國涉嫌傾(qing) 銷一事的正式發聲。如何遏製中國軸承產(chan) 業(ye) 向高端軸承領域邁進的勢頭可能已成為(wei) 世界軸承巨頭對中國軸承產(chan) 業(ye) 遏製戰略的重中之重。
美軍(jun) F-22戰機所用的F-119矢量發動機(資料圖)
軸承技術人才為(wei) 何青黃不接
工業(ye) 和信息化部於(yu) 2011年發布《機械基礎件、基礎製造工藝和基礎材料產(chan) 業(ye) “十二五”發展規劃》(簡稱“三基規劃”),但卻忽視了與(yu) “三基”相關(guan) 的技術人才的培養(yang) ,這方麵軸承產(chan) 業(ye) 是個(ge) 典型。#p#分頁標題#e#
盧院士這番話表明了高端軸承技術的極端複雜性,其難度非常大。這同時也說明為(wei) 軸承專(zhuan) 門設置一個(ge) 工科專(zhuan) 業(ye) 是很必要的。而一個(ge) 學綜合性、寬口徑的機械工程專(zhuan) 業(ye) 的本科生盡管也學過數十小時的軸承課時,但如此短的學時,隻學到了軸承這門高深學問的皮毛,如這樣的本科生投身軸承行業(ye) ,幾乎等於(yu) 從(cong) 頭開始學,那就太費時間,勝任工作時間太長,用人單位還得進行費時費力對其進軸承專(zhuan) 業(ye) 知識的大量培訓。
正如前文所說,高端軸承的短板,並不僅(jin) 僅(jin) 存在於(yu) 航空發動機領域,在高精密機床設備、高速鐵路、儀(yi) 器儀(yi) 表等領域,這種短板依然存在,也隻有我們(men) 加大在高端軸承研製上在人力、財力、物力方麵的投入,中國才能實現由軸承大國到軸承強國的根本性轉變。
美國F-119航空發動機(資料圖)
F-35戰機所用的F-135航空發動機(資料圖)
我國軸承產(chan) 業(ye) 技術落後是與(yu) 技術人才嚴(yan) 重短缺密切相關(guan) ,全國軸承企業(ye) 技術人才在年齡結構上普遍存在斷層現象。眾(zhong) 多企業(ye) 軸承專(zhuan) 業(ye) 的技術人才斷層現象首要原因是高校人才培養(yang) 上岀現斷層,因為(wei) 這段時間原有的七八家工科院校的軸承專(zhuan) 業(ye) 以所謂發展“寬口徑專(zhuan) 業(ye) ”為(wei) 名而被裁減合並到綜合性機械工程專(zhuan) 業(ye) 中,成為(wei) 依附於(yu) 機械專(zhuan) 業(ye) 的一門課目(專(zhuan) 業(ye) 課),軸承專(zhuan) 業(ye) 畢業(ye) 人數急劇減少。
現在河南科技大學軸承專(zhuan) 業(ye) 成了全國僅(jin) 存的“獨生子”,迄今為(wei) 止該校已為(wei) 全國軸承行業(ye) 培養(yang) 了近2000名本科生和碩士生。這些學生絕大多數已成為(wei) 軸承行業(ye) 的技術骨幹,河南科技大學被業(ye) 內(nei) 人士譽為(wei) “中國軸承行業(ye) 的黃埔軍(jun) 校”。但該校軸承專(zhuan) 業(ye) 每年僅(jin) 提供60多名的畢業(ye) 生,遠遠不能滿足全國上千家軸承廠的需求。
加強軸承研究教育迫在眉睫
日本軸承巨頭NSK,其總部竟有1800個(ge) 研發人員,這是中國軸承同行不敢想象的。在許多外行人看來,軸承是種結構簡單的零部件,有必要配備這麽(me) 多研發人員嗎?其實大家在日常生活中看到的軸承都是技術含量較低的低端軸承,而高端軸承技術複雜程度是低端軸承無法相比的。
中國工程院院士盧秉恒認為(wei) ,高端軸承研發涉及材料、油脂及潤滑、製造、設計、軸承製造裝備、檢測與(yu) 試驗等一係列技術難題,還涉及接觸力學、潤滑理論、摩擦學、疲勞與(yu) 破壞、熱處理與(yu) 材料組織等基礎研究和交叉學科。
美軍(jun) F-35B垂直起降戰鬥機所用的F-135改進型發動機(資料圖)
俄製117S發動機(資料圖)
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