茫茫大漠，沙場(chǎng)點(diǎn)兵，不久前在朱日和聯(lián)合訓(xùn)練基地舉行的盛大閱兵上，中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)集團(tuán)研制生產(chǎn)和服務(wù)保障的渦扇、渦噴、渦軸、渦槳等七大系列發(fā)動(dòng)機(jī)和兩型輔助動(dòng)力裝置、兩型傳動(dòng)系統(tǒng)近600臺(tái)套裝備參與檢閱。
這些航空裝備的“心臟”集體亮相，振奮人心。目前七大系列航空發(fā)動(dòng)機(jī)、輔助動(dòng)力裝置和傳動(dòng)系統(tǒng)已經(jīng)廣泛配裝于我國(guó)各類軍用飛機(jī)、直升機(jī)上。更多的人關(guān)心，什么時(shí)候我國(guó)自主研發(fā)的大飛機(jī)能夠用上自主研發(fā)的“中國(guó)心”？我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制有哪些突破、還面臨哪些困難？帶著這些問題，記者進(jìn)行了采訪。
研制進(jìn)展怎么樣
制造效率提高，力爭(zhēng)20年左右實(shí)現(xiàn)“并跑”
航空發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)整個(gè)航空工業(yè)起到?jīng)Q定性作用，是保證國(guó)家安全、彰顯強(qiáng)國(guó)地位的航空武器裝備的“心臟”，也是民用航空發(fā)展的重要推動(dòng)力，更因涉及的產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)、覆蓋面廣，對(duì)基礎(chǔ)工業(yè)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展有巨大帶動(dòng)作用和產(chǎn)業(yè)輻射效應(yīng)。
與前些年航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制“埋頭默默干”不同，目前航空發(fā)動(dòng)機(jī)及燃?xì)廨啓C(jī)“兩機(jī)”專項(xiàng)已被列入“十三五”規(guī)劃綱要中我國(guó)計(jì)劃實(shí)施的100個(gè)重大工程及項(xiàng)目，并且排在首位。研制中國(guó)自己的航空發(fā)動(dòng)機(jī)已勢(shì)在必行。去年8月28日，由國(guó)務(wù)院、北京市人民政府、中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司、中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司共同出資組建的中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)集團(tuán)應(yīng)勢(shì)而生，把創(chuàng)新發(fā)展航空發(fā)動(dòng)機(jī)上升為國(guó)家意志。
一年來，航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制有何進(jìn)展？記者了解到，2017年上半年，我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)新機(jī)交付率有大幅提高，與去年上半年同期比較，提升了8個(gè)百分點(diǎn)。某重點(diǎn)型號(hào)產(chǎn)品在產(chǎn)量增加34%的情況下，同比產(chǎn)品交付率提高10個(gè)百分點(diǎn)。
制造效率有所提高之外，航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品的可靠性和質(zhì)量也穩(wěn)步提升。中國(guó)航發(fā)生產(chǎn)部生產(chǎn)與供應(yīng)鏈辦公室主任李平介紹：“目前產(chǎn)品外場(chǎng)完好率在90%以上?！?/font>
目前，中國(guó)航發(fā)的科研任務(wù)量排得滿滿：有若干個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)、輔助動(dòng)力裝置以及燃?xì)廨啓C(jī)的科研任務(wù)。
干航空發(fā)動(dòng)機(jī)，我國(guó)啥時(shí)候能與世界先進(jìn)水平“并跑”甚至“領(lǐng)跑”？據(jù)了解，全世界能造航空發(fā)動(dòng)機(jī)的國(guó)家就是聯(lián)合國(guó)安理會(huì)5個(gè)常任理事國(guó)，中國(guó)雖然位列其中，但整體制造水平相對(duì)落后。“力爭(zhēng)20年左右實(shí)現(xiàn)‘并跑’?！敝袊?guó)航發(fā)黨組書記、董事長(zhǎng)曹建國(guó)解釋說，萬事開頭難，發(fā)動(dòng)機(jī)也是如此，必須干完一兩個(gè)、兩三個(gè)型號(hào)，走完整個(gè)研發(fā)流程，才能形成設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)及人才隊(duì)伍等完整體系，后面再研發(fā)新型號(hào)就有了基礎(chǔ)，“第一代自主研發(fā)出來的產(chǎn)品可能不先進(jìn)，但是我們接著干第二代、第三代，或可躋身先進(jìn)，隨著代際遞增，研發(fā)周期將大大縮短，技術(shù)水平會(huì)大大提升，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平不是不可能的。”
目前研制難在哪
最大短板是發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)，制勝法寶是“舉國(guó)體制”
據(jù)統(tǒng)計(jì)，全新研制一型跨代航空發(fā)動(dòng)機(jī)，需要二十幾年的時(shí)間，比全新研制同一代飛機(jī)時(shí)間要長(zhǎng)一倍，可以說是當(dāng)今世界上最復(fù)雜、多學(xué)科集成的工程機(jī)械系統(tǒng)，被譽(yù)為“現(xiàn)代工業(yè)皇冠頂上的明珠”。摘取明珠，極其艱難。
首先，航空發(fā)動(dòng)機(jī)要滿足眾多十分苛刻而又相互矛盾的要求：既要在高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速和高載荷的嚴(yán)酷條件下工作，又要滿足推力大、重量輕、可靠性高、安全性好、壽命長(zhǎng)、油耗低、噪聲小、研制和維護(hù)成本低等要求。比如目前民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)上平均壽命要達(dá)到2萬多小時(shí)，如果每天飛6個(gè)小時(shí)，可以使用10年。
其次，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)空間狹小，運(yùn)行環(huán)境惡劣，對(duì)設(shè)計(jì)、制造和試驗(yàn)提出更高要求。一臺(tái)用于超音速戰(zhàn)機(jī)的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)直徑一般僅1米左右、長(zhǎng)度4米左右。這么小的一個(gè)圓筒狀物體，卻要塞進(jìn)總共十多級(jí)的風(fēng)扇、壓氣機(jī)、渦輪以及燃燒室、加力燃燒室等部件。更嚴(yán)峻的是，發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室及渦輪處等溫度非常高，已達(dá)到1600?1700攝氏度，加力燃燒室內(nèi)的溫度更是高達(dá)1800?1900攝氏度，而目前高溫合金材料的最高耐受溫度僅為1100攝氏度。這就不得不在發(fā)動(dòng)機(jī)中采用復(fù)雜的冷卻系統(tǒng)，設(shè)置迷宮一樣的冷卻通道。
極大的技術(shù)難度也帶來了巨額的投入資金需求。一臺(tái)大中型先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)研制經(jīng)費(fèi)為20億?30億美元，更先進(jìn)的高達(dá)50億美元。
重重困難中，最大短板在哪里？
“最大的短板是設(shè)計(jì)。”中國(guó)航發(fā)科技委主任、中國(guó)工程院院士尹澤勇坦言，我們常說航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制周期長(zhǎng)，資金投入大，是因?yàn)楹娇瞻l(fā)動(dòng)機(jī)不僅是設(shè)計(jì)制造出來的，也是試驗(yàn)和試飛出來的。但是只有加強(qiáng)設(shè)計(jì)，才能減少“試驗(yàn)?修改設(shè)計(jì)?再制造?再試驗(yàn)”的反復(fù)摸索過程，設(shè)計(jì)能力落后是制約我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展的主要因素，拉長(zhǎng)了研發(fā)周期。
缺標(biāo)準(zhǔn)、缺積累，也是一大短板。“造航空發(fā)動(dòng)機(jī)，除了要有工匠精神，必須有一套標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則?！币鼭捎抡f，大師能造出來的部件普通員工造不出來，技術(shù)可靠性就弱。集團(tuán)質(zhì)量科技部管理創(chuàng)新處處長(zhǎng)王英杰介紹，世界上先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)制造商最核心的機(jī)密就是數(shù)百套的設(shè)計(jì)制造準(zhǔn)則，他們憑借多年研發(fā)制造經(jīng)驗(yàn)，積累出了一套標(biāo)準(zhǔn)體系，“在這方面，我們還有不小差距?！?/font>
補(bǔ)上短板，航發(fā)人很有信心。在他們看來，制勝法寶是“舉國(guó)體制”，是“小核心、大協(xié)作”的發(fā)展機(jī)制?！爸袊?guó)航發(fā)是中央管理的國(guó)有特大型企業(yè)，也是我國(guó)唯一的航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制企業(yè)，它的誕生本身就說明要以舉國(guó)之力搞航空發(fā)動(dòng)機(jī)?！敝袊?guó)航發(fā)黨組副書記、副總經(jīng)理羅榮懷說，國(guó)家為航發(fā)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了強(qiáng)大的體制機(jī)制和資金保障，“相關(guān)企業(yè)傾力支持，有的央企為我們生產(chǎn)特殊鋼材，需要很多品種，需求量卻很小，賠錢也支持我們”“產(chǎn)學(xué)研合作緊密，我們企業(yè)已跟高校、中科院等建立共性基礎(chǔ)研究平臺(tái)，開展技術(shù)研究和前沿技術(shù)探索”……
未來如何爬坡過坎
信息化手段抓設(shè)計(jì)，“十三五”末基本建立航空發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)體系
今后中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)該怎么干？
“當(dāng)前首先抓的應(yīng)該還是設(shè)計(jì)，否則難以趕超世界先進(jìn)水平。”尹澤勇說。
抓好設(shè)計(jì)，不僅要建立標(biāo)準(zhǔn)、固化流程，還要用好信息化手段。尹澤勇舉例，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)要用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)三維設(shè)計(jì)圖紙；仿真環(huán)節(jié)要使用三維信息平臺(tái)模擬，將設(shè)計(jì)方案在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行模擬安裝，看各個(gè)系統(tǒng)之間有沒有干擾，裝配順序?qū)Σ粚?duì)；制造環(huán)節(jié)，要將發(fā)動(dòng)機(jī)的三維信息傳導(dǎo)至工廠，車間工人使用三維模型直接制造加工。
從頂層設(shè)計(jì)來看，“十三五”末我國(guó)將基本建立起航空發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)體系。王英杰介紹，中國(guó)航發(fā)正在構(gòu)建一整套運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)，包括產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)制造、供應(yīng)商管理、服務(wù)保障四方面，其中產(chǎn)品研發(fā)體系處于核心位置，未來要通過體系建設(shè)積累自主的研發(fā)制造準(zhǔn)則。
“這個(gè)系統(tǒng)目前‘骨頭’搭起來了，還需豐滿‘血肉’。”王英杰說。比如產(chǎn)品研發(fā)階段要對(duì)整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)全生命周期發(fā)展提供技術(shù)定義；生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)要實(shí)現(xiàn)精益制造和智能制造等先進(jìn)管理方法應(yīng)用；供應(yīng)商管理既要遵守市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)規(guī)則，也要加強(qiáng)集團(tuán)層面的宏觀管控；服務(wù)保障環(huán)節(jié)，必須既滿足武器裝備使用需求，又實(shí)現(xiàn)服務(wù)增值。
同時(shí)，中國(guó)航發(fā)將加強(qiáng)起步較晚的民用發(fā)動(dòng)機(jī)的自主研制，爭(zhēng)取讓C919等民用飛機(jī)早日用上“中國(guó)心”。
自2017年起，中國(guó)航發(fā)在全集團(tuán)實(shí)施“鑄心”工程。心，既代表發(fā)動(dòng)機(jī)是航空動(dòng)力之心，也代表航發(fā)人的協(xié)力同心，前者的硬實(shí)力離不開后者的軟實(shí)力。中國(guó)航發(fā)黨群工作部黨建工作處處長(zhǎng)龍樞表示，新機(jī)交付率的提升、制造周期的縮短離不開集智聚力的“鑄心”工程，今后更將牢記使命，全心托舉航空動(dòng)力“中國(guó)心”。(制圖：張芳曼)
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