茫茫大漠,沙場點兵,不久前在朱日和聯合訓練基地舉行的盛大閱兵上,中國航空發動機集團研制生產和服務保障的渦扇、渦噴、渦軸、渦槳等七大系列發動機和兩型輔助動力裝置、兩型傳動系統近600臺套裝備參與檢閱。

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動機、輔助動力裝置和傳動系統已經廣泛配裝于我國各類軍用飛機、直升機上。更多的人關心,什么時候我國自主研發的大飛機能夠用上自主研發的“中國心”?我國航空發動機研制有哪些突破、還面臨哪些困難?帶著這些問題,記者進行了采訪。

研制進展怎么樣

制造效率提高,力爭20年左右實現“并跑”

航空發動機對整個航空工業起到決定性作用,是保證國家安全、彰顯強國地位的航空武器裝備的“心臟”,也是民用航空發展的重要推動力,更因涉及的產業鏈長、覆蓋面廣,對基礎工業和科學技術發展有巨大帶動作用和產業輻射效應。

與前些年航空發動機研制“埋頭默默干”不同,目前航空發動機及燃氣輪機“兩機”專項已被列入“十三五”規劃綱要中我國計劃實施的100個重大工程及項目,并且排在首位。研制中國自己的航空發動機已勢在必行。去年8月28日,由國務院、北京市人民政府、中國航空工業集團公司、中國商用飛機有限責任公司共同出資組建的中國航空發動機集團應勢而生,把創新發展航空發動機上升為國家意志。

一年來,航空發動機研制有何進展?記者了解到,2017年上半年,我國航空發動機新機交付率有大幅提高,與去年上半年同期比較,提升了8個百分點。某重點型號產品在產量增加34%的情況下,同比產品交付率提高10個百分點。

制造效率有所提高之外,航空發動機產品的可靠性和質量也穩步提升。中國航發生產部生產與供應鏈辦公室主任李平介紹:“目前產品外場完好率在90%以上?！?/p>

目前,中國航發的科研任務量排得滿滿:有若干個發動機、輔助動力裝置以及燃氣輪機的科研任務。

干航空發動機,我國啥時候能與世界先進水平“并跑”甚至“領跑”?據了解,全世界能造航空發動機的國家就是聯合國安理會5個常任理事國,中國雖然位列其中,但整體制造水平相對落后?！傲?0年左右實現‘并跑’?！敝袊桨l黨組書記、董事長曹建國解釋說,萬事開頭難,發動機也是如此,必須干完一兩個、兩三個型號,走完整個研發流程,才能形成設計、制造、試驗及人才隊伍等完整體系,后面再研發新型號就有了基礎,“第一代自主研發出來的產品可能不先進,但是我們接著干第二代、第三代,或可躋身先進,隨著代際遞增,研發周期將大大縮短,技術水平會大大提升,達到國際先進水平不是不可能的?！?/p>

目前研制難在哪

最大短板是發動機設計,制勝法寶是“舉國體制”

據統計,全新研制一型跨代航空發動機,需要二十幾年的時間,比全新研制同一代飛機時間要長一倍,可以說是當今世界上最復雜、多學科集成的工程機械系統,被譽為“現代工業皇冠頂上的明珠”。摘取明珠,極其艱難。

首先,航空發動機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、高轉速和高載荷的嚴酷條件下工作,又要滿足推力大、重量輕、可靠性高、安全性好、壽命長、油耗低、噪聲小、研制和維護成本低等要求。比如目前民用航空發動機的機上平均壽命要達到2萬多小時,如果每天飛6個小時,可以使用10年。

其次,航空發動機的運轉空間狹小,運行環境惡劣,對設計、制造和試驗提出更高要求。一臺用于超音速戰機的渦扇發動機直徑一般僅1米左右、長度4米左右。這么小的一個圓筒狀物體,卻要塞進總共十多級的風扇、壓氣機、渦輪以及燃燒室、加力燃燒室等部件。更嚴峻的是,發動機燃燒室及渦輪處等溫度非常高,已達到1600—1700攝氏度,加力燃燒室內的溫度更是高達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。這就不得不在發動機中采用復雜的冷卻系統,設置迷宮一樣的冷卻通道。

極大的技術難度也帶來了巨額的投入資金需求。一臺大中型先進發動機研制經費為20億—30億美元,更先進的高達50億美元。

重重困難中,最大短板在哪里?

“最大的短板是設計?！敝袊桨l科技委主任、中國工程院院士尹澤勇坦言,我們常說航空發動機研制周期長,資金投入大,是因為航空發動機不僅是設計制造出來的,也是試驗和試飛出來的。但是只有加強設計,才能減少“試驗—修改設計—再制造—再試驗”的反復摸索過程,設計能力落后是制約我國航空發動機發展的主要因素,拉長了研發周期。

缺標準、缺積累,也是一大短板。“造航空發動機,除了要有工匠精神,必須有一套標準化的設計準則?！币鼭捎抡f,大師能造出來的部件普通員工造不出來,技術可靠性就弱。集團質量科技部管理創新處處長王英杰介紹,世界上先進的發動機制造商最核心的機密就是數百套的設計制造準則,他們憑借多年研發制造經驗,積累出了一套標準體系,“在這方面,我們還有不小差距。”

補上短板,航發人很有信心。在他們看來,制勝法寶是“舉國體制”,是“小核心、大協作”的發展機制?！爸袊桨l是中央管理的國有特大型企業,也是我國唯一的航空發動機研制企業,它的誕生本身就說明要以舉國之力搞航空發動機。”中國航發黨組副書記、副總經理羅榮懷說,國家為航發產業發展提供了強大的體制機制和資金保障,“相關企業傾力支持,有的央企為我們生產特殊鋼材,需要很多品種,需求量卻很小,賠錢也支持我們”“產學研合作緊密,我們企業已跟高校、中科院等建立共性基礎研究平臺,開展技術研究和前沿技術探索”……

未來如何爬坡過坎

信息化手段抓設計,“十三五”末基本建立航空發動機研發體系

今后中國航空發動機該怎么干?

“當前首先抓的應該還是設計,否則難以趕超世界先進水平?！币鼭捎抡f。

抓好設計,不僅要建立標準、固化流程,還要用好信息化手段。尹澤勇舉例,設計環節要用計算機實現三維設計圖紙;仿真環節要使用三維信息平臺模擬,將設計方案在計算機中進行模擬安裝,看各個系統之間有沒有干擾,裝配順序對不對;制造環節,要將發動機的三維信息傳導至工廠,車間工人使用三維模型直接制造加工。

從頂層設計來看,“十三五”末我國將基本建立起航空發動機研發體系。王英杰介紹,中國航發正在構建一整套運營管理系統,包括產品研發、生產制造、供應商管理、服務保障四方面,其中產品研發體系處于核心位置,未來要通過體系建設積累自主的研發制造準則。

“這個系統目前‘骨頭’搭起來了,還需豐滿‘血肉’。”王英杰說。比如產品研發階段要對整個發動機全生命周期發展提供技術定義;生產制造環節要實現精益制造和智能制造等先進管理方法應用;供應商管理既要遵守市場經濟規則,也要加強集團層面的宏觀管控;服務保障環節,必須既滿足武器裝備使用需求,又實現服務增值。

同時,中國航發將加強起步較晚的民用發動機的自主研制,爭取讓C919等民用飛機早日用上“中國心”。

自2017年起,中國航發在全集團實施“鑄心”工程。心,既代表發動機是航空動力之心,也代表航發人的協力同心,前者的硬實力離不開后者的軟實力。中國航發黨群工作部黨建工作處處長龍樞表示,新機交付率的提升、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,全心托舉航空動力“中國心”。(本報記者 趙展慧)