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从实验室到蓝天苍穹 高端轴承的破壁攻坚路
发布时间:2025-09-16
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  近日,相关媒体聚焦哈工大机电工程学院/郑州研究院王黎钦教授及其团队在高端轴承领域的最新研究成果,以“从实验室到蓝天苍穹 高端轴承的破壁攻坚路”为题报道了团队用三十年的坚守,打破了国外技术垄断,为解决我国关键核心技术“卡脖子”问题、实现科技自立自强而努力奋斗,让中国轴承在蓝天苍穹中熠熠生辉的生动故事。

  以下为报道详情:

从实验室到蓝天苍穹 高端轴承的破壁攻坚路

“机械关节”的战略分量与攻坚之难

在现代装备制造业中,轴承虽看似结构简单,却如同装备的关节机械芯片,是保证装备性能和安全运行的核心基础部件。从日常的家电、汽车,到关乎国家战略安全的飞机、火箭、卫星,再到高铁、盾构机、数据存储中心等,任何有运动部件的装备都离不开轴承的支撑。我国轴承市场规模在1500亿元-2000亿元,然而用到轴承的高端装备市场却高达5万亿元~6万亿元。高端轴承技术水平直接制约着装备性能、高端装备产业升级以及国家安全重大装备的发展。

但高端轴承的研制生产堪称蜀道之难。以先进航空发动机主轴轴承为例,它需在零下54℃到零上300℃的极端温度环境下工作,内部受力高达2200MPa,在长达200多亿次的循环受力过程中,不仅要保持正常高速运转,精度更要维持在微米(千分之一毫米)级别。如此高的要求,使得高端轴承的研制成为一个需要多学科协同、高水平平台支撑的复杂系统工程。我国虽是轴承制造大国,中低端轴承产能充足且大量出口,但在高端轴承领域,与国际先进水平仍存在较大差距,部分高端装备用轴承依然依赖进口。

三十载冷板凳:从起步探索到信念笃定

在此背景下,哈尔滨工业大学王黎钦教授带领科研团队,投身于高端轴承研究领域,三十余年如一日,致力于攻克高端轴承卡脖子技术难题,为我国高端装备制造业的发展贡献着关键力量。

1991年,王黎钦在导师齐毓霖教授的指导下,开启了卫星轴承和小型弹用发动机轴承的研究之旅。面对经费短缺和基础薄弱的困境,他和团队没有退缩。经过不懈努力,成功研制出某型号发动机轴承,攻克了设计优化、高精度制造等一系列难题,实现批产并推广应用到多个发动机系列,相关成果至今仍在发挥着重要作用。

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1998年,王黎钦出国做访问学者期间,深入研究航空轴承及相关摩擦学。这一经历让他全面了解到高端轴承从设计仿真到验证应用的全流程技术难题,也深刻认识到我国在该领域与国外的差距,更加坚定了他在轴承研究领域坐冷板凳的决心。

破壁攻坚:三大领域铸就轴承硬核

三十多年来,王黎钦团队承担了众多国家级科研项目,包括国家重点基础研究计划重点项目、国家973课题、材料基因工程专项课题、863项目、国家自然科学基金重点项目等。这些项目涵盖了高端轴承研究的关键领域,从零下254℃~零上800℃的极端条件摩擦学基础理论研究到高端轴承应用技术开发,为他取得一系列重大科研成果奠定了坚实基础。

在航空发动机轴承领域,团队针对主轴轴承在高速高温重载等极端恶劣工况下极易出现早期恶性失效的难题,提出极限性能设计方法,发明精准制造技术和复合强化技术,创建先进制造技术体系。他们与高端轴承核心企业紧密合作,共建依托航空轴承联合技术中心等平台,聚焦装备问题,开展基础研究,持续技术攻关,创建研发体系,培养人才团队,将研究成果快速转化应用。如今,相关轴承产品已批产应用于涡扇、涡轴、涡喷、涡桨等全系列专用航空发动机,实现了从依赖进口到完全自主可控的重大转变,大幅提升了轴承的服役寿命和可靠性,为我国先进航空动力和飞行器提供了关键的底层核心技术支撑。

重型运载火箭作为国家开展深空探测、实施载人航天工程的关键装备,其发动机液氢涡轮泵轴承面临超低温、超高转速和超重载荷的三重挑战。王黎钦团队提出了自润滑陶瓷轴承创新技术方案,创建超低温摩擦学匹配性和热控设计方法,发明陶瓷低损伤超精密制造和自润滑等核心技术,解决了陶瓷轴承的诸多难题,填补了超低温重载轴承技术空白,实现了从全钢轴承向陶瓷轴承的跨代升级,成功应用于多个重要装备领域。

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高超声速飞行器轴承需要承受宽温域、超高温、大载荷、高频次力-热循环冲击等极端工况,并需要重复使用。团队创建了热变形匹配性和抗恶性止转失效的设计方法,发明固体润滑技术和高频复合转摆测试技术,构建了超高温系列轴承设计制造评价技术体系,解决了飞行器轴承的卡脖子难题。相关产品已应用于多型跨空域高马赫数飞行器,填补了超高温轴承技术和能力空白,助力国家重大工程顺利实施。

从实验室到国之重器:成果的多维价值

王黎钦团队在科研成果转化方面成绩斐然,与众多企业合作,将高端轴承技术应用于实际生产,打破了国外在高端轴承领域的技术垄断,推动了我国高端装备制造业的自主研制配套进程,获得国家技术发明奖二等奖、国防科学技术进步奖一等奖、中国先进技术转化应用大赛金奖、部级技术创新团队奖等。以航空发动机轴承为例,国产轴承的大规模应用,不仅降低了我国航空装备对进口轴承的依赖,保障了国防安全,还带动了相关产业链的发展,促进了产业结构升级。

在重型运载火箭和高超声速飞行器领域,团队成果为我国航天事业和航空事业的发展提供了关键技术支撑。超低温陶瓷轴承和超高温轴承技术的突破,使我国在深空探测、载人航天、高超声速飞行器等前沿领域的装备性能得到极大提升,增强了我国在国际航天和航空领域的竞争力。

王黎钦教授在人才培养方面成果丰硕。多年来,培养了硕士、博士和博士后100余人,这些人才活跃在高端轴承研究和高端装备制造领域,成为推动行业发展的中坚力量,获得了国家教学成果奖二等奖和多项省级教学成果一等奖。他还担任多个学术兼职,如教育部高等学校机械基础课程教学指导分委员会副主任委员、中国机械工程学会摩擦学分会副主任委员等,积极参与行业标准制定,促进学术交流与合作,培养高水平专业人才,为我国高端轴承和极端工况摩擦学研究领域营造了良好的学术生态。

在国家大力推进高端装备制造业发展、实施创新驱动发展战略的今天,王黎钦团队的科研成果和贡献具有重要的示范意义。他锚定方向、追求极致、锲而不舍的经历激励着更多科研工作者勇攀科技高峰,为解决我国关键核心技术“卡脖子”问题、实现科技自立自强而努力奋斗。在众多科研人员的共同努力下,我国高端装备制造业将迎来更加辉煌的明天,在国际舞台上绽放更加耀眼的光芒。

  (来源: 哈尔滨广播电视台)


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