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湖南大學突破氣浮軸承技術 助力我國航空軸承“黑科技”

2019-05-17 點擊數:10

        航天科技水平是衡量一個國家綜合國力水平的標桿,我國相繼發射神州系列飛船,完成了空間站交會對接,開展了探月工程。軸承技術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,記者在走進湖南大學集中采訪活動中獲悉,該校高端智能裝備關鍵部件研究中心,多年來聚焦“高端氣體懸浮技術”,著力形成自主可控的關鍵核心零部件技術,打破國外壟斷。目前,在超高速、超高溫動壓氣浮軸承技術和超精密重載靜壓氣浮軸承技術上,獲得新進展。據悉,湖南大學團隊和航天的相關院所一起研制了氣懸浮高速陀螺儀,轉速可達4萬轉美分,氣體懸浮高速渦輪發電機,設計轉速更是達到10萬轉每分。

      高端軸承是機械裝備不可或缺的基礎零部件,廣泛應用于航天航空、能源動力、高端制造等領域。軸承技術往往決定了主機裝備的性能和壽命,輻射作用大、帶動性強,對國民經濟發展和國防建設具有重要影響。特別是在航天領域,由于工作環境的限制,航天裝備對功率密度、效率、壽命、溫度、維護等有極其苛刻的要求,軸承技術往往成為“卡脖子”的關鍵技術難題。可以這么說,軸承技術對于航天裝備的重要性一點都不亞于 “芯片”對于電子裝備的重要性。

       湖南大學機械與運載工程學院教授馮凱介紹,動壓氣浮軸承技術的基本原理,類似“飛機起飛”。飛機在對地速度達到一定程度后,就可“懸”在空氣中。我們的設備也是如此,當轉動設備的轉軸到達一定轉速后,就可以不需要外部輔助設備的情況下,懸浮在空氣中。這其中還需要我們設計一些巧妙的結構來幫助空氣形成高壓氣體,懸浮轉軸。壓氣浮軸承技術可以實現常規軸承技術無法企及的轉速,而且因使用氣體作為懸浮介質,對溫度不敏感,氣體動壓軸承技術可適應較寬的溫度范圍,極為適于航天裝備對功率密度、轉速、壽命、溫度等的要求。截至目前,團隊與航天相關院所研制了氣懸浮高速陀螺儀、氣體懸浮高速渦輪發電機等超高速設備。馮凱同時介紹了“氣體靜壓軸承技術”。這種技術基本工作原理,是通過外接高壓氣體,將氣體引入相對運動的兩物體間,將物體隔開,實現非接觸懸浮。團隊和航天院所采用靜壓氣體懸浮技術,模擬了太空微小重力和無摩擦的工作環境,為航天器提供地面模擬仿真條件。先后設計和實現了多款多自由度姿態模擬平臺。

        馮凱同表示:“未來,航天器重量越來越大,對模擬太空環境的逼真度也要求越來越高,對氣浮技術承載能力和精度都提出了更高要求,我們還將在潤滑機理、軸承材料、結構設計及系統集成等方面開展更加系統和詳細的工作。”

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