為什麼千萬不要去設計航空發動機軸承（上）說到，在高速旋轉的工作狀態下，只有少數幾個滾子吃著力，並且在軸承的方寸之地中，滾子、保持架、內外環之間各種亂碰亂撞，那麼如此混亂的場景中，到底隱藏著什麼巨大隱患呢？
軸承壞掉的100種方法
其實在瞭解了軸承內部的運轉狀態之後，就很容易理解軸承會怎麼壞掉了。
首先，軸承中的滾子並不會均勻受力，而是由少數幾個滾子承受絕大部分的力，這就導致軸承滾子受到的力很大，同時我們還應該注意到，滾子實際上是圓球或者圓柱體，這些滾子與滾道之間的接觸面積非常小，所以會在材料內部形成很大的應力，這些應力時不時地就會給軸承造成很大的麻煩。
滾子與滾道之間的接觸應力
比如說過大的應力反覆碾壓在滾道上，就有可能會造成軸承滾道上出現點蝕或者剝落的現象，這些現象雖然不會造成軸承徹底損壞，但是會讓絲滑滾動的軸承變得坑坑窪窪，從而引起機械裝置的異常。
疲勞裂紋導致的軸承滾道剝落
而應力如果再大，就有可能導致內外環整個開裂，從而讓機械裝置完全不能運轉。
軸承的開裂
而除了過大應力產生的碾壓，剛剛說到的滾子和保持架之間的撞擊、保持架和滾道之間的撞擊還會引起保持架的振動。別看這些撞擊的力都不算大，但是積累起來卻還是能夠讓保持架產生裂紋，直至碎裂。
航空發動機軸承保持架的疲勞裂紋
另外，軸承振動起來之後，這些異常的振動會向外在航空發動機裡蔓延，從而導致其他零件的振動破壞。
而且在航空發動機裡，由於轉子高速轉動產生過程中對軸承產生的力方向會變來變去，所以在變化過程中還有可能造成軸承滾子的打滑問題，這個過程就好像汽車行駛過程中忽然輪胎抱死一樣，不僅會造成滾道的劇烈磨損，滾子對保持架的撕扯，甚至於摩擦產生的巨大熱量會造成軸承整體的爆裂。
軸承滾道上的磨損
保持架的嚴重變形
總之，由於軸承經受的巨大載荷和複雜的運動狀態，造成軸承的損傷是多種多樣的，因此軸承如何安全運轉一直是各種旋轉機械中最令人頭疼的問題。而航空發動機中的軸承破壞還有一些特殊之處需要細細講來。
航空發動機中的軸承為什麼尤其難
為什麼說航空發動機中的軸承設計起來尤其難呢？
航空發動機中的軸承位置
有的朋友可能第一反應就是：因為航空發動機轉速高，所以軸承難設計。這個說法有道理，因為對於比較大的航空發動機，轉子工作轉速在10000-20000轉/分鐘之間，對於小一些的航空發動機，這個轉速甚至於可以接近40000轉/分鐘，也許大家沒有直觀的體驗，但是我們平時見到的電扇轉速大概是600轉/每分鐘左右，只有航空發動機轉子轉速的1.5%，所以在如此高的轉速下，軸承的工作環境自然很惡劣。
但是航空發動機的軸承可不止這一個困難。
第一，溫度是一個大問題。
某些航空發動機中的軸承必須要距離發動機的燃燒室很近，會有大量的熱量傳導到軸承位置，再加上航空發動機中的空間比較侷促，冷卻潤滑並非易事，所以航空發動機的軸承工作溫度會比其他機械中的軸承高很多，這就對軸承本身的材料提出了一些要求。另外，溫度提高之後軸承材料會發生膨脹，如果設計的不好，就有可能導致軸承出現較大的熱應力，帶來軸承的破壞。
第二，航空發動機對軸承的振動更加敏感。
航空發動機因為要減重，所以大量的零件是越做越薄，而越來越薄的零件最大的問題就是對振動非常敏感，稍有不慎就會產生振動破壞。而軸承中無時無刻不在發生的碰撞就有可能產生較大的振動能量，引起航空發動機其他零件的破壞。
第三，也是最重要的，航空發動機是一種工況變化很大的機械。
航空發動機是安裝在飛機上的，飛機需要起飛、著陸、機動，所以對於航空發動機而言，在不同工況下，其轉子轉速、渦輪前溫度還有轉子變形都會有很大的變化。而在變化的過程中，軸承的運轉不是單調的內環或者外環安穩地轉動，而是前後上下左右地亂動，這也同樣是極大的隱患。
內外環專門定製的航空發動機軸承
航發軸承面臨的不僅僅是技術問題
說航空發動機軸承難，實際上還不僅僅是技術問題。
航空發動機中的軸承作為連接轉動件和非轉動件之間的“交界面”，可以說是兩頭受氣。轉子設計的不好，振動過大，結果轉子沒事兒，先把軸承振壞了；靜子設計的不好，振動能量沒有能夠妥善消除，結果又是軸承倒黴。
總之，發動機任何部件設計的不好，都有可能引起發動機中的連鎖反應，而軸承作為整個發動機中的薄弱點，往往是最先遭殃的，所以表現出來就是：航空發動機老是會出現軸承損壞的故障。
然後故障一出，明明故障的根源在於轉子或者靜子設計，但這些部件的設計部門什麼事情沒有，就只有軸承設計部門自己反思，真的是哭死這些員工了。
實際上，航空發動機作為一個整體，其中的任何故障往往都是多個系統之間發生的連鎖反應，如果每次只是頭疼醫頭，腳疼醫腳，軸承壞了就都是軸承設計的不好，那自然是治標不治本。軸承本來就已經很難了，卻還要承受“不該承受之痛”，這就絕對不僅僅是技術問題了。
尾 聲
當然，回顧這篇文章的題目，“為什麼千萬不要去設計航空發動機軸承”，其實是有點兒“標題黨”的意味，事實上還有有很多的有志青年不畏艱難，投入到困難重重的航空發動機軸承研製中去，為中國航空發動機的發展做出了巨大的貢獻，而之前大家只知其一，不知其二，不瞭解他們真實面臨的問題，而看完了這篇文章，相信大家也能夠體會他們的不易。
