航空航天轴承：一切从何而来？

航空航天市场预计将从 2021 年的 96 亿美元增长到 2026 年的 177 亿美元，复合年增长率 (CAGR) 为 8.9%。从个人飞行器到更环保的航空航天，航空航天领域显然正在快速发展——但这一切是从哪里开始的？

人类一直都有飞翔的愿望。事实上，实现飞行在人类纪元之前就已经提上了我们的议事日程。航空史始于风筝的发明，第一个人造飞行物的起源发生在公元前200年的中国。

列奥纳多·达·芬奇 (Leonardo da Vinci) 将飞行带到了一个全新的高度。他的直升机计划，最著名的是 Aerial Screw，没有按计划进行。虽然直升机设计超前于时代，但它像铅气球一样坠落。然而，这是首次在航空航天设计中使用滚珠轴承，从那时起，轴承在该领域发挥了至关重要的作用。

一、轴承是如何演变的？

轴承有着悠久而复杂的历史。从 Agostino Ramelli 出版的现代滚子和推力轴承草图，到 John Harrison 发明的 H3 航海计时器——轴承已经进化。

事实上，发明家和钢铁制造商菲利普·沃恩 (Philip Vaughan) 是第一个为滚珠轴承申请专利、减少摩擦并提高机械效率的人。工业革命见证了滚珠轴承设计的进一步进步。今天，我们将轴承用于各种产品和应用，从重型机械和设备到制造、发电和航空航天。

航空航天领域正在发生许多激动人心的创新。例如，飞行汽车可能看起来很未来，但混合动力汽车飞机 Klein Vision AirCar 可以在 8,200 英尺的高度飞行 1,000 公里。它在车辆的每一侧都有窄翼，并配备了 BMW 发动机。除了备受瞩目的创新创新之外，材料科学是航空航天领域的一个关键研发领域，已引起广泛关注。

二、轻型复合轴承的优势

轴承可能很小，但每个部件的材料选择都很重要。它们贯穿于整个飞机，包括飞机机翼系统、飞行控制和飞机内饰。设计工程师在航空航天设计中使用精确的规格，所选轴承必须重量轻、摩擦低且经久耐用。

航空航天设计中的轴承必须承受恶劣条件、极端温度、苛刻的负载曲线和高速。有许多类型的材料可用于航空航天领域的组件组合。复合轴承就是其中之一。

这种材料的一个优点是重量。塑料轴承的重量比钢轻五倍。然而，一些增强复合材料轴承可以提供相同或增强的技术性能，同时使用更少的材料。复合材料是一般飞机内部使用的理想选择，可减轻总重量，同时让起飞和空中旅程更加顺畅。

不仅如此，一些塑料复合材料还耐热、耐紫外线照射和恶劣环境。有时，飞机必须在极端的狂风中机动；因此，需要能够耐受这些条件的轴承材料。现代强化复合轴承将保持完好无损，因为它们不吸收任何水分，并且比金属更能应对恶劣环境。因此，这增加了飞机的使用寿命，并避免了因腐蚀造成的昂贵维修。

自 Leonardo da Vinci 的 Aerial Screw 以来发生了很大变化，但我们不能否认轴承对航空航天领域产生的强大影响。轴承制造商定期开发新设计以延长这些组件在航空航天领域的使用寿命，而这在很大程度上取决于材料科学的研究和开发。随着航空航天创新的不断推进，材料的选择，即使是最小的机械部件，仍然很重要。

设计工程师应与最好的零部件供应商合作，以保证轴承重量轻、质量好，从而延长使用寿命。