航空軸承是航空發(fā)動機的核心部件之一，具有高溫、高速、載荷大、受力復(fù)雜、工作環(huán)境苛刻等特點。從理論上說，目前提高航空發(fā)動機推力和燃油效率的直接方法依然是提高渦輪進口溫度和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，而提高轉(zhuǎn)速對航空軸承的極限轉(zhuǎn)速性能、耐溫能力、潤滑性能和承載能力均提出了更加嚴峻的要求。我國的軸承工業(yè)雖經(jīng)過多年快速發(fā)展，目前已成為軸承產(chǎn)量和銷售金額位居世界第3的軸承大國，但是關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域還有待加強，特別是航空軸承技術(shù)與世界軸承強國相比差距比較明顯，不能滿足我國航空裝備型號迅猛發(fā)展和性能大幅提升的要求。據(jù)公開資料披露，國外先進航空軸承產(chǎn)品的壽命一般為計算壽命的8倍以上（高可達30倍以上），可靠性為98%以上，而我國航空軸承的壽命一般為計算壽命的3至5倍，可靠性為96%左右。
例如我國渦輪發(fā)動機主軸軸承壽命一般為500至1500小時左右，大耐溫高度不超過200℃，傳動裝置斷油應(yīng)急干運轉(zhuǎn)能力不超過半個小時，而西方發(fā)達國家可做到軸承壽命達到3000至6000小時，耐溫值為350℃，干運轉(zhuǎn)能力超過1個半小時，并且實際性能比上述指標(biāo)還要好。正是由于我國高端軸承技術(shù)不足，致使國內(nèi)航空軸承、高鐵軸承、機器人軸承等高端軸承領(lǐng)域基本上都是以進口軸承為主，在這些關(guān)鍵領(lǐng)域急FAG軸承需提高。因此在國家863計劃、973計劃、國家科技攻關(guān)計劃、國家自然科學(xué)基金等項目的聯(lián)合支持下，我國哈爾濱工業(yè)大學(xué)、哈爾濱軸承制造有限公司共同開展了Si3N4氮化硅陶瓷混合軸承的研究及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用工作。
混合陶瓷軸承由內(nèi)外圈軸承鋼+氮化硅陶瓷球+不銹鋼保持器等組合而成，它綜合了金屬和陶瓷兩者性能的優(yōu)點。據(jù)公開資料介紹，在要求高性能的軸承應(yīng)用領(lǐng)域，氮化硅陶瓷球被認為具有佳的機械物理綜合性能。在高溫環(huán)境下軸承鋼球很容易喪失其硬度和強度，而氮化硅陶瓷球在400℃時可完全保持其原有硬度，只在達到800℃時，其硬度和強度才開始大幅下降。并且即使發(fā)生軸承失效，那么也是以類似于軸承鋼球失效的方式即局部剝落方式發(fā)生的，而其它類型的陶瓷材料則以災(zāi)難性的碎裂方式損壞，這種情況在航空軸承領(lǐng)域是絕對不允許的。并且軸承中的陶瓷球具有無油自潤滑屬性，摩擦系數(shù)很小，可達到很高的轉(zhuǎn)速，是一般金屬軸承轉(zhuǎn)速1.5倍以上，能夠滿足發(fā)動機加大推力和提高燃燒效率的需求。
由于陶瓷球可以做到即使?jié)櫥椭傻簦S承還是可以正常運行，這樣就避免了普通金屬軸承中因為油脂干掉導(dǎo)致的軸承過早損壞現(xiàn)象，極其適合航空發(fā)動機運行時的極端情況。據(jù)公開資料披露，推測混合陶瓷軸承或已經(jīng)在我國新型渦扇15航空發(fā)動機及傳動領(lǐng)域得到了初步應(yīng)用。為了提高我海軍艦艇的遠程有效打擊能力，某潛射/艦射反艦導(dǎo)彈提出了增加射程和速度的設(shè)計要求，其彈用渦輪機轉(zhuǎn)子必須達到120000轉(zhuǎn)/分鐘以上的額定轉(zhuǎn)速。在開展項目試驗初期，在采用某國產(chǎn)金屬航空軸承進行發(fā)動機運行試驗時，當(dāng)試驗轉(zhuǎn)速達到40000轉(zhuǎn)/分鐘后，軸承很快發(fā)熱并引起周圍冒出煙霧。繼續(xù)運轉(zhuǎn)數(shù)分鐘后，軸承發(fā)出強烈噪聲，隨后抱軸停止，嚴重影響了導(dǎo)彈研制進度，不得不通過特殊渠道采購國外高速航空軸承來滿足導(dǎo)彈渦輪發(fā)動機轉(zhuǎn)子需求。
在后期改用哈工大研制的混合陶瓷軸承后，軸承一次性通過5小時連續(xù)運行壽命考核，在試驗過程中，軸承除了有輕微煙霧產(chǎn)生外，均無異常情況。試驗后軸承旋轉(zhuǎn)靈活，無異常。隨著我國直升機發(fā)動機傳動技INA軸承術(shù)的不斷發(fā)展，陶瓷滾動體軸承以其優(yōu)異的性能逐漸被應(yīng)用于傳動系統(tǒng)高速輸入端、離合器、尾傳動軸和尾減速器槳距操縱桿以及行星輪系等部位，其中主減速器干運轉(zhuǎn)時間由原來的半個小時提升到一個小時，滿足了裝機使用要求。。隨著中航工業(yè)完成對哈爾濱軸承制造有限公司的收購，并大舉投資高性能航空軸承產(chǎn)業(yè)，預(yù)計在不久的將來，我國自行研制的混合陶瓷軸承將正式承擔(dān)國家航空航天領(lǐng)域和高端裝備對高性能軸承的配套要求，成為繼瑞典、德國、日本、美國等少數(shù)幾家知名軸承公司之后，第五個可以大批量生產(chǎn)航空航天用陶瓷軸承的國家。
