国家重大科技基础设施加快布局的背景下,面向更大口径、更高指向精度、更强环境适应性的全可动射电望远镜建设,关键部件的国产化与工程化能力已成为影响项目进度与综合性能的关键环节。近日,洛阳轴承集团股份有限公司完成国内首台套外径4.6米、三排圆柱滚子结构的特大型转盘轴承研制并通过验收。作为120米口径全可动射电望远镜方位系统核心部件之一,该轴承将承担天线主体全方位转动过程中的定位与支撑任务,为望远镜实现±360°平稳运行提供基础保障。 问题在于:超大口径全可动望远镜对“转得稳、转得准、转得久”提出同步要求。方位轴承既要承受巨大结构载荷与复杂工况带来的径向压力,又要保持高指向精度与运行平顺性;任何微小形变、磨损或装配偏差都可能在观测中被放大,影响天区跟踪与数据质量。尤其对120米级天线而言,轴承在尺寸、承载、精度与寿命等指标上均处于高要求区间,对设计、材料、热处理及制造一致性形成系统挑战。 原因主要来自三上:一是口径增大使载荷与力矩提升,传统方案承载能力、滚道应力与寿命裕度上难以满足需求;二是全可动系统对指向精度要求严苛,轴承需在高载下保持稳定的径向定位能力与低摩擦波动,制造与装配精度必须与结构刚度协同设计;三是特大型轴承制造涉及超宽滚道面高硬度、大层深淬火等关键工艺,热处理变形控制、组织均匀性与表面质量控制难度高,对全流程质量管理提出更高要求。为此,研制团队在高径向承载能力设计、径向预紧方案、特宽滚道面高硬度与大层深淬火等实现突破,并提出与该结构匹配的安装与维护方法,提升工程应用的可操作性与可靠性,实现一次验收通过。 影响体现在科技、产业与工程推进等多个维度。对重大天文工程而言,关键部件按期交付并达到指标要求,有助于降低系统集成风险,提升整机稳定性与可维护性,为后续调试与长期运行打下基础。对高端装备制造业而言,特大型转盘轴承的研制与工程验证,表明我国在“重载+高精度”复合场景的设计、工艺与质量体系上形成了可复制经验,可向大型科学装置、重型机械、海工装备等领域延伸,带动产业链向高端环节升级。对国家科技竞争力而言,此类关键基础件能力提升,将继续增强重大工程自主可控水平,提升高端装备与基础工业的综合支撑能力。 对策层面,要把单点突破转化为体系化能力。一是以重大工程需求为牵引,建立“需求牵引—联合攻关—工程验证—迭代提升”的闭环机制,推动设计、材料、工艺、检测与装配运维协同优化;二是强化标准与检测体系建设,围绕特大型轴承的精度保持性、寿命评价、热处理一致性与在役监测等关键指标,形成可量化、可追溯的质量控制链条;三是推动上下游协同,带动高品质钢材、热处理装备、精密加工与测量系统等环节同步提升,减少关键环节对交付与性能的制约;四是注重运维保障,面向极端工况与长期运行需求,完善安装维护方案与备件策略,提升全寿命周期管理水平。 前景上,120米口径全可动射电望远镜作为天文领域重大工程,采用完整波束波导馈电系统,发射功率达到一兆瓦,建成后有望成为全球口径最大、发射功率最强的全可动射电望远镜,计划于2028年全面竣工。业内认为,随着该望远镜与贵州500米口径球面射电望远镜、新疆奇台110米射电望远镜等装置形成能力互补,我国射电天文观测将逐步构建多点布局、分工协同的科研支撑体系,在脉冲星、星际介质、宇宙大尺度结构等领域有望产出更多高质量成果,并带动涉及的工程技术、精密制造与系统集成能力提高。
轴承看似是一个小部件,却在大型科学装置中承担关键任务。洛阳轴承集团此次研制的特大型转盘轴承,既是技术突破,也反映了我国关键基础件的自主研发与工程化能力。它将为全球最大的全可动射电望远镜提供重要支撑,助力我国深空与宇宙观测能力持续提升。随着多项大型射电望远镜陆续建成投用,我国天文观测能力有望迈上新台阶,为人类认识宇宙、探索未知贡献更多成果。