給咱的飛機裝上“中國心”


7月31日,“無盡探索:中國的航天、航空及航海”展覽在香港科學館開幕。一位耄耋老者的致辭讓人動容。他講起“玉龍”發動機,就像在講自己心愛的孩子。
他是尹澤勇,中國工程院院士、“玉龍”發動機總設計師。
航空發動機是飛機的“心臟”,被譽為現代工業“皇冠上的明珠”。在我國航空發動機譜系中,“玉龍”率先打破了國外對先進發動機技術及產品的封鎖。
“玉龍”是怎麼橫空出世的?
這要從40多年前,那個曾經橫亙在中國科學界的“老問題”說起——
自主還是跟隨,創新還是沿襲?面對新組建的中國陸軍航空兵提出的技術需求,訪學歸來的尹澤勇心裡清楚:核心技術買不來,只能靠自己干!
預研攻關剛一展開,隨即而來的就是“五高”難題:高溫、高壓、高轉速、高載荷、高可靠。
什麼意思?尹澤勇以一台渦軸發動機為例來講解,直徑半米、長度1米左右,裡面卻要“塞”進好幾級壓氣機、渦輪和燃燒室,外加復雜的燃滑油系統、電子控制系統。工作空間狹小,工作環境惡劣,航空發動機的設計、制造和試驗能不困難?
更為棘手的是,發動機工作時,燃燒溫度高達1700攝氏度左右,“這樣的溫度,足以讓人類目前研制的所有金屬材料灰飛煙滅”。事實上,現有發動機採用的高溫合金渦輪工作葉片材料,其最高承溫也僅為1100攝氏度,因此,必須設置“迷宮一樣”的冷卻通道。
“如果近距離觀察過航空發動機,一定會驚嘆於我們人類的巧奪天工!加工精度之高,超出許多機械產品幾個量級,堪比精美珠寶加工。”尹澤勇說。
但這,還不是最難的!
“玉龍”研制對標世界一流發動機,結構與強度是重中之重。尹澤勇敏銳地將“有限元”這一前沿學科引入研究。然而,這項工作的核心——大規模計算,只能在擁有大型計算機的上海、北京等一線計算中心完成。為了保障研究進度,尹澤勇不得不長期頻繁奔波於株洲、上海、北京之間。
那時用老式計算機,要對著機器“吐”出來的一串串紙帶、一張張卡片,檢查每一行程序和每一個數據。為了爭取更多的上機機會,他天不亮就起床趕往計算中心,一直干到晚上,錯過兩頓飯是常事,有時計算被卡住時,愁得吃不下飯,胃痛的病根也就此落下。
42歲那年,因多次出血到醫院檢查,才發現胃潰瘍已很嚴重。后來,怕失血過多造成貧血影響工作,尹澤勇選擇接受胃切除手術。如今談起來,他卻輕鬆地自嘲:“這樣,我才能做到老來瘦呀。”但在當年,他腦子裡隻有一個念頭:與時間賽跑,不能受病痛干擾。
靠著這股勁兒,尹澤勇和團隊硬是將一個又一個“不可能”變成“可能”——2010年“玉龍”研制成功,2013年獲得了國家科學技術進步獎一等獎!
但,尹澤勇沒有鬆勁。
“世界航空發動機大踏步發展,並沒有因為我們的追趕而放慢腳步‘等一等’。要用十幾年的時間完成人家幾十年、近百年做過的事,我們要補的課很多,不能亦步亦趨。”在尹澤勇心中,“真正的考驗”,是發動機長期穩定可靠。
中國航發湖南動力機載研究所結構強度研究部部長米棟清楚地記得,他第一次接觸多學科設計優化,對尹澤勇說:“這個方向國內幾乎沒做過,把精力轉向這個方向,我心裡沒有底。”
尹澤勇聽后沒批評他,而是讓他思考3個問題——
現在“有限元”方法在航空發動機研制中的地位怎麼樣?如果向前推20年,“有限元”方法在航空發動機研制中的地位怎麼樣?從大家都不看好“有限元”,到現在發動機研制離不開“有限元”,團隊在這幾十年中成功的法寶是什麼?
這次思考是改變米棟一生發展軌跡的重大轉折,讓他學會了在困難面前不要逃避,認准一件事就要堅持下去。
“暫時放過一個問題,表面上看似能加速前行,但最終需要花費的時間與代價,往往會更為沉重。”在尹澤勇眼中,“縮短時間最有效的方法是真正掌握規律”,他主張“每一個結論、每一條意見,都應當有堅實的依據、充足的証據作為支撐”。
今年3月17日,百千瓦級混合動力系統原理樣機首次挂飛試車成功,探索了國產混合動力系統自主研制方向路徑﹔7月1日,3D打印極簡輕質微型渦噴發動機配裝試飛平台完成首次挂飛試車驗証,填補了國內該技術方向整機工程應用的空白。
從“能用”到“好用”,突破仍在繼續……
在中國航發湖南動力機械研究所的檔案室裡,一份份泛黃的設計手稿和試驗記錄,浸透著從尹澤勇那一代人開始,所有為這顆“中國心”奮斗過的科研人員的汗水和智慧——
他們中有在高溫、高噪研發台旁,連續值守數十小時記錄數據的“鐵娘子”﹔也有背著沉重的測試設備,在狹窄的機艙和危險的試飛現場穿梭,隻為獲取第一手數據的年輕人﹔無數個節假日,“玉龍”團隊的燈光亮到深夜,不少人連續幾年都沒回老家過年團圓……他們常年與機器和數據為伴,加班加點成了家常便飯。
曾有人想為尹澤勇寫傳記,他看了部分初稿,說“拔高了,離譜了”,當場斃掉。
偶爾見諸報端的尹澤勇,也只是幾個“簡單”的第一:主持研制成功我國第一型自行研制並設計定型的渦扇發動機、主持研制成功我國第一型獨立自主研發的渦軸發動機、主持研制我國第一個商用大涵道比渦扇發動機驗証機,等等。
尹澤勇至今仍戰斗在科研一線:“作為一個‘80后’,我希望與最具創新活力的年輕同志在一起,繼續奮斗,讓咱的飛機,裝上更強勁的‘中國心’。”(記者 崔興毅)

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