Auf der kürzlich beendeten 15. China Air Show erregten eine Reihe neuer Flugzeugtriebwerke wie das AEF1200 und das 177S große Aufmerksamkeit. Als die Spitze der modernen Industrietechnik sind die internen Luft- und Raumfahrtlager des Triebwerks gleichbedeutend mit wichtigen "Verbindungspunkten" und entscheidend für die Zuverlässigkeit des Triebwerks.
Wenn ein Flugzeugtriebwerk in Betrieb ist, kann die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors Zehntausende von Umdrehungen pro Minute erreichen. Jeder Fehler bei einem Problem kann eine enorme Zentrifugalkraft und Reibung verursachen, was zu einem Motorausfall führen kann. Wie sorgen also die Lager in der Luftfahrt für einen stabilen Betrieb des Motors?
Luftfahrtlager dienen als Brücke zwischen dem Rotor und dem Motorgehäuse und bestehen hauptsächlich aus drei Teilen: dem Innenring, dem Außenring und den Wälzkörpern. Der Innenring ist mit dem Rotor verbunden, während der Außenring am Motorgehäuse befestigt ist. Die Wälzkörper sorgen für einen reibungslosen Übergang zwischen dem Innen- und dem Außenring und gewährleisten, dass sich der Rotor stabil um seine Achse drehen kann.
Die Herstellung hochwertiger Lager für die Luft- und Raumfahrt ist eine äußerst anspruchsvolle Aufgabe. Da die Leistungsanforderungen von Triebwerken in der Luft- und Raumfahrt immer weiter steigen, insbesondere die immer strengeren Anforderungen in Bezug auf Temperatur, Belastung, Geschwindigkeit, Lebensdauer und Zuverlässigkeit usw., wird die Konstruktion und Produktion von Luft- und Raumfahrtlagern immer komplexer.
Einerseits müssen die Lager in der Luft- und Raumfahrt extrem genaue Normen erfüllen. Im Hochgeschwindigkeitsbetrieb können selbst kleine Maßabweichungen Vibrationen verursachen, die die Triebwerksleistung beeinträchtigen oder zu Ausfällen führen. Unregelmäßigkeiten in der Form der Wälzkörper können zu einer ungleichmäßigen Spannungsverteilung führen, die Gefahr von Verschleiß erhöhen und die Lebensdauer verkürzen. Eine hohe Oberflächenrauheit erhöht nicht nur den Energieverbrauch, sondern erzeugt auch feine Partikel, verringert den Wirkungsgrad und birgt Sicherheitsrisiken.
Daher muss die Genauigkeit von Lagern für die Luftfahrt streng kontrolliert werden. Am Beispiel des F100-Triebwerks, das von der F-15 und F-16 verwendet wird, muss die Form- und Größengenauigkeit der Luft- und Raumfahrtlager im Mikrometerbereich gehalten werden, der Rundheitsfehler der Wälzkörper und Laufbahnen darf 1 Mikrometer nicht überschreiten, und die Oberflächengüte wird im Bereich von 0,1 bis 0,2 Mikrometer kontrolliert.
Andererseits stellt die extreme Arbeitsumgebung extrem hohe Anforderungen an die Materialauswahl. Lager in der Luft- und Raumfahrt müssen enormen axialen und radialen Belastungen standhalten und Motorvibrationen sowie Luftstromeinflüssen standhalten. Die Innentemperatur des F100-Triebwerks kann beispielsweise bis zu 1.700 Grad Celsius betragen, und der Druck kann bis zu 20 Standardatmosphären erreichen. Dies bedeutet, dass die für die Herstellung von Lagern für die Luftfahrt verwendeten Materialien eine hohe Festigkeit, hohe Temperaturbeständigkeit, hohe Druckbeständigkeit und Ermüdungsfestigkeit aufweisen müssen.
Derzeit werden für die in vielen modernen Kampfjets verwendeten Luft- und Raumfahrtlager meist spezielle Stahllegierungen oder keramische Werkstoffe. Das britische Unternehmen Rolls-Royce beispielsweise wählt M50-Stahl für die Herstellung von Lagern für die Luftfahrt. Dieser Stahl weist nach der Wärmebehandlung eine ausgezeichnete Hochtemperaturfestigkeit und Härte auf. Siliziumnitridkeramik mit ihrer hohen Härte, ihrem niedrigen Reibungskoeffizienten, ihrer ausgezeichneten Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit weist eine hervorragende Leistung unter extremen Bedingungen auf.
Luftfahrtlager sind eines der wichtigsten Symbole der High-End-Luftfahrtindustrie und spiegeln das technische Niveau des Landes in diesem Bereich wider. Durch den Einsatz neuer Werkstoffe, die Optimierung der Konstruktion, die Verbesserung der Fertigungsprozesse und die Entwicklung von Prüftechniken werden die zukünftigen Luftfahrtlager eine höhere Tragfähigkeit, bessere Anpassungsfähigkeit, längere Lebensdauer und höhere Zuverlässigkeit aufweisen.
