高端装备制造业是国之重器,关乎国家综合实力与战略安全。在创新驱动发展战略和制造强国建设目标指引下,我国持续强化关键核心技术攻关。高端轴承作为装备的“关节”与“机械芯片”,是重大装备安全运行的核心基础部件,其技术长期受制于人,严重制约航空发动机、运载火箭、高超声速飞行器等国家战略装备的自主研制进程和高质量发展。我国轴承产业规模达1500亿至2000亿元,但依赖高端轴承的重大装备市场规模超5万亿元。突破关键轴承技术瓶颈,实现产业链自主可控,成为保障国家安全、推动产业升级、实现高质量发展的紧迫任务。
高端轴承研制属于多学科交叉的系统工程,产品门槛低但技术壁垒极高。以航空发动机主轴轴承为例,需在-54℃至300℃极端温差、2200兆帕高应力状态下,承受超200亿次循环载荷冲击,同时维持微米级(千分之一毫米)运转精度。面对这一世界级难题,在国家重点基础研究计划(973计划)、高技术研究发展计划(863计划)、国家自然科学基金重点项目及“材料基因工程”专项等国家级科研计划持续支持下,哈尔滨工业大学王黎钦教授团队聚焦极端工况摩擦学理论、材料基因设计、极限性能仿真与精密制造四大方向,取得系统性技术突破。

针对高转速、高温、重载工况下轴承早期失效的国际性难题,王黎钦团队创新提出“极限性能设计—精准制造—复合强化—集成验证”技术体系,攻克了微观组织调控、表面完整性控制等关键技术,开发出全流程制造工艺。通过与中国航发等企业共建“航空轴承联合技术中心”和“航空轴承创新中心”,推动产学研深度融合。相关成果已批量应用于涡扇、涡轴、涡喷、涡桨等全系列航空发动机主轴轴承,实现服役寿命和可靠性大幅提升,彻底扭转了该领域长期依赖进口的局面,为我国航空发动机自主研发提供了关键底层支撑,航空发动机轴承实现自主可控。
面对重型运载火箭液氢涡轮泵对轴承的“三重极限”挑战(-253℃超低温、每分钟数万转超高速、千兆帕级超重载),王黎钦团队首创自润滑陶瓷轴承技术,突破超低温摩擦副匹配设计、热应力协同控制、陶瓷材料低损伤超精密加工等核心技术,开发出国际领先的耐极端工况轴承产品,填补国内技术空白。该技术成功应用于火箭,支撑了探月工程、空间站建设等国家重大航天任务,并延伸至高超声速飞行器超高温轴承领域,实现从材料到设计的全链条自主化,使我国成为全球少数掌握宽温域(-253℃至800℃)高端轴承技术的国家。
高端轴承技术的突破,关键在于科技创新与产业实践的深度协同。王黎钦团队与中国航发哈轴、洛阳LYC轴承、瓦房店轴承集团等龙头企业建立联合攻关平台,构建“基础研究—技术开发—工程验证—批量应用”的全链条转化机制。开发的航空发动机轴承、航天陶瓷轴承等30余种高端产品,已广泛应用于燃气轮机配套动力、卫星姿态控制系统、盾构机等重大装备,累计实现产值超50亿元,迫使同类型进口轴承价格下降40%。相关成果获国家技术发明二等奖、国防科学技术进步一等奖、中国先进技术转化应用大赛金奖等国家级奖项,3项技术入选工信部制造业高质量发展目录。
团队依托国家级重点实验室和工程中心,构建“科研反哺教学、实践驱动创新”的人才培养模式,开设《极端工况摩擦学》《精密轴承设计》等特色课程,出版国家级规划教材4部,牵头制定《航空发动机主轴轴承技术规范》等6项行业标准和规范,培养硕士、博士及博士后132名,其中75%毕业生进入中国航发、航天科技、航天科工等研发部门。团队获国家教学成果二等奖及3项省级教学成果一等奖,为行业持续创新提供智力支撑。

高端轴承技术的系统性突破,是新时代创新驱动发展战略在高端装备领域的标志性成果。在王黎钦团队等科研工作者的努力下,我国高端轴承产业已建立覆盖材料、设计、制造、测试的标志性全链条自主化体系,关键性能指标达到国际先进水平,代表性领域轴承实现从“跟跑”到“并跑”并向“领跑”跃升的历史性转变。
这一成就不仅大幅提升了航空发动机、高超声速飞行器等国之重器的自主保障能力,更探索出“需求导向、基础突破、链条贯通、生态共建”的科技攻关新模式,数十年如一日、久久为功,为破解光刻机、高端数控机床、高铁轴承等领域的“卡脖子”问题提供了可复制的成功经验。
面向制造强国建设新使命,我国科技工作者将持续聚焦国家战略需求,以“十年磨一剑”的韧性和“敢为天下先”的担当,加速突破更多关键核心技术瓶颈,为高水平科技自立自强和民族复兴伟业贡献磅礴力量!(何花)