中國航發(fā)哈爾濱軸承有限公司總工程師　馬芳

【摘　要】 航空運輸是交通運輸碳排放中的重要組成部分，全球航空業(yè)、航空公司、制造商、零部件供應商均在不斷提升技術，通過各種方式尋求實現碳中和目標。在當前發(fā)展預期下，重新審視航空軸承尤其是航空發(fā)動機軸承面臨的影響與對策極為必要，為應對雙碳政策在航空運輸領域推進所帶來的空前機遇與挑戰(zhàn)，我國航空軸承領域亟待在產品創(chuàng)新和應用創(chuàng)新方面開展新技術與新產品研究，實現大尺寸高速圓錐/圓柱滾子軸承、開式轉子發(fā)動機配套軸承、電磁懸浮軸承等關鍵產品創(chuàng)新；形成新型介質潤滑、軸承綠色制造、低碳化試驗評價等先進應用創(chuàng)新，構建分階段全流程的航空軸承“碳優(yōu)化”技術發(fā)展路徑，為實現雙碳目標與助力清潔能源發(fā)展貢獻軸承力量。

【關鍵詞】 碳中和；碳達峰；航空軸承；航空發(fā)動機

0　引言

2019年12月11日，歐盟公布了《歐洲綠色協(xié)議》，設定了2050年歐洲實現碳中和的目標。根據聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）的定義，碳中和是指當一個組織在1年內的二氧化碳排放通過二氧化碳去除技術應用達到平衡。碳中和已成為社會的環(huán)境管理工具，其實現途徑分為碳排放和碳吸收兩大類。2020年9月22日舉行的第75屆聯合國大會一般性辯論上，習近平主席提出：中國二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和。2020年12月12日，習主席在氣候雄心峰會進一步承諾：到2030年，中國單位國內生產總值二氧化碳排放將比2005年下降65%以上，非化石能源占一次能源消費比重將達到25%左右。實現碳達峰、碳中和目標。

在當前的技術實踐與新能源發(fā)展趨勢之中，不論是氫能航空還是電能汽車都已成為Z為關注的焦點產品，而交通運輸業(yè)也正是碳排放存量與增量的Z大來源。從全球范圍看，交通運輸行業(yè)的二氧化碳排放量占人類碳排放總量的四分之一；在我國，交通運輸行業(yè)是國內碳排放三大行業(yè)之一，當前我國交通行業(yè)碳排放年均增速保持在5%以上，交通運輸領域碳排放占全國終端碳排放約10~ 15%。

交通運輸的碳排放中，航空運輸是重要組成部分，據統(tǒng)計，2020年全球航空運輸業(yè)每年的二氧化碳排放量超過10億噸，約占全部人類活動碳排放的2.8%；我國航空碳排放占交通運輸中的17.67%。數年來，全球航空業(yè)、航空公司、制造商、零部件供應商不斷提升技術，通過各種方式尋求實現碳中和目標。在當前發(fā)展預期下，基于現有傳統(tǒng)航空技術的進步，仍難以實現2050年碳排放量減少至2005年50％的目標，迫切需要新技術甚至是顛覆性技術改變航空技術現狀以滿足碳排放的要求。

在這一背景下，重新審視航空軸承尤其是航空發(fā)動機軸承面臨的影響與對策極為必要，為應對雙碳政策在航空運輸領域推進所帶來的空前機遇與挑戰(zhàn)，我國航空軸承領域亟待在產品創(chuàng)新和應用創(chuàng)新方面邁出新的一步，攀登新的高峰。

1　產品創(chuàng)新

1.1大尺寸高速圓錐/圓柱滾子軸承

GTF（齒輪傳動風扇）發(fā)動機已建立了對圓錐/圓柱滾子軸承的創(chuàng)新性應用，主要體現為在動力齒輪箱中采用大尺寸高性能圓錐/圓柱滾子軸承，作為構成齒輪傳動結構的基礎支承和重要構件，其中圓錐滾子軸承由于采用錐角設計，可承受較大的（單向）軸向和徑向的聯合負荷，應用潛力更大。目前普惠PW100G齒輪風扇發(fā)動機已投入商業(yè)運行，羅羅基于齒輪傳動的UltraFan超扇發(fā)動機即將于2022年結束驗證階段，燃油效率可較遄達700提高25%。國外主要軸承企業(yè)在齒輪傳動風扇發(fā)動機用圓錐滾子軸承方面已處于領先地位，FAG已經形成了系統(tǒng)化的研究與產業(yè)化的應用，重點在圓錐滾子軸承承載能力、可靠性、高速性、低摩擦、低振動等性能指標提升方面獲得突破，并且仍在進行著持續(xù)的優(yōu)化改進。

此類產品的關鍵技術在于高度關注與航空動力制造商的聯合研發(fā)，開展圓錐滾子軸承的結構設計和應用技術研究，建設專用大尺寸圓錐滾子軸承交付能力，重點滿足高速、可靠性高、壽命長、低摩擦等要求，形成與GTF發(fā)動機方案協(xié)同的技術路線，并預先開展配套設計、工藝、檢測、使用等方面技術研究，實現高性能圓錐滾子軸承的自主化研制。

1.2 開式轉子發(fā)動機配套軸承

開式轉子發(fā)動機出現于20 世紀70 年代末，也稱?涵道風扇發(fā)動機或槳扇發(fā)動機，其兼具渦扇發(fā)動機巡航速度高（Ma0.7～0.82）和螺旋槳發(fā)動機推進效率高（>0.8）特點。當前研究路線集中于采取先進的槳扇推進器作為產生拉力或推力的主體，對現有的渦扇發(fā)動機進行革新，即“超涵道比風扇”概念。先進槳扇推進器的應用提出了對反向旋轉齒輪箱的需求，AVIO發(fā)展了PGB反向旋轉齒輪箱行星齒輪軸承方案，由行星齒輪單列調心滾子軸承以及配套新材料、表面處理、狀態(tài)檢