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飞机轴承的发展趋势 飞机轴承多种多样。 NTN 为全世界的喷气式发动机提供轴承。最近，应客户对轴承降 低分量、 减少环境污染和高性能的要求， 轴承系统变得更加复杂， 需要更高的可靠性和质量 控制。 该论文记录了喷气式发动机主轴轴承的设计理论和行业发展趋势。 1.简介 随着新兴市场的快速发展以及低成本航空公司的全球扩张(LCC)，商用飞机的需求和 销售稳定增长。飞机用到许多轴承， NTN 也向许多关键喷气发动机创造商提供轴承。在该 论文中，我们讨论了为 NTN 为飞机轴承、发动机轴承所做的工作，发动机轴承的使用条件 非常严格。 2.NTN 为飞机轴承所做的工作 开辟和生产航空产品需要相当高的技术。NTN 已经在 NTN 桑名工厂和 NTN-SNR 工厂 建立了专用于航空领域的轴承生产车间，通过严格的质量控制保证产品的高可靠性和高精 度。为了做到这一点， 这些工厂利用客户认可的特殊工艺和通过国际认证项目NADCAP(国 家航空和国防承包商认证项目) 的合格检测仪器。 航空行业的特殊工艺和不同客户的认证项 目可能包括热处理、表面镀层处理、无损试验，等等。此外，在无尘车间进行最终装配和 检测工艺，客户授权质保代表做出成品发出决定。 此外， NTN 开辟产品包括混合轴承和渗氮轴承，其中混合轴承的滚动体为陶瓷，套圈 为轴承钢，估计该类轴承的需求增加，渗氮轴承的滚动体和套圈都经过渗氮处理。 NTN 自 己的试验机可评估轴承干运转性能， 以确定使用时， 即使润滑剂供应暂时中断， 轴承是否出 现卡死。 除了生产线外， NTN 在日本和法国还有技术开辟站。 NTN 以这些站点为中心，直接与 主要喷气发动机创造商、 直升机创造商和飞机创造商交易， 这些创造商不仅仅来自法国和日 本，来自全世界。最近，波音 787 使用的通用GENX 发动机，空客 A350 可能采用 Rolls Royce 最新 XWB 发动机，三菱MRJ 可能采用 Pratt Whitney 的 GTF 发动机，这些发动机都使用 了 NTN 的轴承，这提高了 NTN 在航空行业的份额。 除了发动机主轴外， NTN 轴承还用在飞机的各种零部件中， 比如： 附件齿轮箱 (AGB)、 飞行控制系统(FCS)、起落架和辅助动力单位(APU)。 3.喷气式发动机主轴轴承介绍 3.1 喷气式发动机的类型 飞机涡轮机发动机有四种类型： 涡轮喷气发动机、 涡扇发动机、 涡轮螺旋桨发动机和涡 轮轴发动机， 前两种普通称为喷气式发动机。 最常用的发动机是双轴涡扇发动机， 特点是高 效、低噪音；但是，有时也使用三轴发动机，它们能够优化压缩机设计。目前还有配置游星 齿轮的 GTF 发动机，游星齿轮用于风扇减速。 图 1 示出涡扇发动机的基本结构。 在该结构中， 从发动机前面吸进去的空气由压缩机压 缩，然后输送到燃料室， 燃料在此燃烧， 然后利用排气驱动涡轮机。 涡轮机有两个驱动系统： 压缩机驱动和风扇驱动，涡扇发动机的大部份推力来自风扇的排气。 图 1 涡扇发动机的外形结构 3.2 喷气发动机主轴轴承所需特性 喷气发动机主轴轴承所需主要特征有： ● 适合高速旋转 ● 适合高温中工作 ● 高可靠性和可追溯性 (1) 高速 评估轴承高速特性的一个指标是 dn 值(轴承内圈内径(mm)×内圈转速(min- 1 )。图 2 示出普通工业机械所用轴承的 dn 值。喷气发动机主轴轴承的条件是 dn 值超过2.0×106 ， 因此， 它们必须具有良好的疲劳寿命和耐刮特性。 此外， 由于离心力， 轴承内圈将承受巨大 的环向应力；因此，还需要承受该力的断裂强度。 图 2 轴承的 dn 值 (2) 高温 喷气发动机主轴轴承的工作温度约 200℃。此外，涡轮机处于所谓的高温浸泡后状态， 在此，温度储存起来，无处释放，即使发动机住手运动，温度也不能释放，这使得轴承温度 超过 300℃。因此，需要轴承在高温条件下保持低变形和高疲劳寿命。 (3) 可靠性和可追溯性 因为飞机的安全性是必不可少的要求， 所以要求轴承具有很高的可靠性。 我们认真检查 轴承生产的每一步，如材料的采购、锻压、磨削、热处理、车加工和表面处理，确定生产一 致性，包括上面提到的各种认证内容，以确保轴承的高可靠性。 万一浮现问题，比如轴承损伤，需要能够追踪各个工艺的生产数据。 3.3 喷气发动机主轴轴承的主要特征 (1)轴承类型 普通喷气发动机有两个主轴，一个用于高速 /高压端的压缩机/涡轮机，一个用于低速/ 低压端的风扇/涡轮机。轴承的作用是支承它们。 如图 3 所示，喷气发动机主轴轴承的主要类型是三点接触球转盘轴承和圆柱滚子轴承。 三点接触球转盘轴承支持轴向和径向载荷。 它们能够支承两个方向的轴向载荷。这些轴承的内圈可以分开，以便装入更多的钢球