高端軸承是機(jī)械裝備不可或缺的基礎(chǔ)零部件，廣泛應(yīng)用于航天航空、能源動(dòng)力、高端制造等領(lǐng)域。軸承技術(shù)往往決定了主機(jī)裝備的性能和壽命，輻射作用大、帶動(dòng)性強(qiáng)，對(duì)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國防建設(shè)具有重要影響。特別是在航天領(lǐng)域，由于工作環(huán)境的限制，航天裝備對(duì)功率密度、效率、壽命、溫度、維護(hù)等有極其苛刻的要求，軸承技術(shù)往往成為“卡脖子”的關(guān)鍵技術(shù)難題。可以這么說，軸承技術(shù)對(duì)于航天裝備的重要性一點(diǎn)都不亞于 “芯片”對(duì)于電子裝備的重要性。

湖南大學(xué)高端智能裝備關(guān)鍵部件研究中心多年以來一直聚焦“高端氣體懸浮技術(shù)”，力爭(zhēng)形成自主可控的關(guān)鍵核心零部件技術(shù)。氣體懸浮技術(shù)可以根據(jù)工作原理不同分成很多種。課題組主要針對(duì)超高速、超高溫動(dòng)壓氣浮軸承技術(shù)和超精密重載靜壓氣浮軸承技術(shù)展開多年的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究。

動(dòng)壓氣浮軸承技術(shù)的基本原理，簡(jiǎn)單地講有點(diǎn)類似于飛機(jī)起飛。當(dāng)飛機(jī)相對(duì)于地面的速度達(dá)到一定程度以后，飛機(jī)就可以懸浮在空氣中。我們的設(shè)備也是如此，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的轉(zhuǎn)軸到達(dá)一定轉(zhuǎn)速后，就可以不需要外部輔助設(shè)備的情況下，懸浮在空氣中。這其中還需要我們?cè)O(shè)計(jì)一些巧妙的結(jié)構(gòu)來幫助空氣形成高壓氣體，懸浮轉(zhuǎn)軸。動(dòng)壓氣浮軸承技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)常規(guī)軸承技術(shù)無法企及的轉(zhuǎn)速，而且由于使用氣體作為懸浮介質(zhì)，對(duì)溫度不敏感，氣體動(dòng)壓軸承技術(shù)可以用于非常寬的溫度范圍。因此，該技術(shù)非常適合于航天裝備對(duì)功率密度、轉(zhuǎn)速、壽命、溫度的要求。我們和航天的相關(guān)院所一起研制了氣懸浮高速陀螺儀，轉(zhuǎn)速可達(dá)4萬轉(zhuǎn)美分，氣體懸浮高速渦輪發(fā)電機(jī)，設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速更是達(dá)到10萬轉(zhuǎn)每分。

另外一種氣體懸浮技術(shù)在航天裝備也大有作為。我們稱之為氣體靜壓軸承技術(shù)。它的基本工作原理是通過外接高壓氣體，將氣體引入相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)物體之間，將物體隔開，實(shí)現(xiàn)非接觸懸浮。我們和航天院所一起采用靜壓氣體懸浮技術(shù)來模擬太空微小重力和無摩擦的工作環(huán)境，為航天器提供地面模擬仿真條件。我們先后設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了多款多自由度姿態(tài)模擬平臺(tái)。由于未來航天器的重量越來越大，對(duì)模擬太空環(huán)境的逼真度也要求越來越高，對(duì)我們氣浮技術(shù)的承載能力和精度都提出了更高的要求，需要我們從潤滑機(jī)理、軸承材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及系統(tǒng)集成方面開展更加系統(tǒng)和詳細(xì)的工作。

航天科技水平是衡量一個(gè)國家綜合國力水平的標(biāo)桿，我國相繼發(fā)射神州系列飛船，完成了空間站交會(huì)對(duì)接，開展了探月工程，作為一名普通的科技工作者，湖南大學(xué)的一員，非常榮幸能夠加入到我國航天建設(shè)事業(yè)中。

（本文來源于湖南大學(xué)新聞網(wǎng)，系機(jī)械與運(yùn)載工程學(xué)院馮凱教授在2019年“中國航天日”新聞媒體走進(jìn)湖南大學(xué)活動(dòng)上的發(fā)言節(jié)選）