张恩和忆太行发动机艰难历程:研制为何历时18年

2016年11月14日 15:59 新浪军事 微博
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  11月14日晚,太行发动机总设计师张恩和病逝,享年七十七岁。本文系2007年对张恩和的专访,谨以此文追忆悼念中国杰出的航空发动机专家张恩和。

太行发动机和它的总设计师张恩和太行发动机和它的总设计师张恩和

  本文转载自《国际航空》杂志2007年5月号

  艰难的“太行”研制历程

  我国航空发动机和飞机一样,都经历了仿制、生产、改进改型,最终走向自行研制的发展阶段。我国从20世纪50年代开始生产苏联的发动机,由于技术基础薄弱,人才和经验短缺,直到60年代才开始研制涡扇发动机。当时曾研制了一款技术水平与阿杜尔、斯贝差不多的发动机,在历经相当长的研制过程后,却因匹配对象的下马而未能形成装备。

  虽然项目下马了,但是通过这款涡扇发动机的研制为我们航空发动机的人才队伍建设、技术条件建设和经验积累奠定了一定基础,对我国发展后续的发动机型号起到了很好的作用。

  之后,我国还研制了几种涡喷发动机,包括涡喷-7改型,涡喷-14发动机(“昆仑”发动机)等。这些型号的研制,对我国航空发动机行业来说是也是一个积累的过程,在此基础上,我们才能适时地开始 “太行”发动机的研制。

  基础薄弱 研制艰难

  长期以来,我国发动机行业不仅技术基础薄弱,工程试验经验积累不足,试验设备、加工设备缺乏,而且材料和工艺相对落后。这一切都与我国技术储备不足有关。

  国外航空发达国家的情况是,在型号立项前已储备好所需的关键技术,只是在型号上集成而已,即型号立项时,与发动机相关的关键技术、材料工艺、试验条件等已基本具备。我国的情况正相反,只有型号立项之后才能够启动这些相关技术或条件的建设。“太行”的研制过程也是如此。事实证明,最终阻碍型号发展的正是这些前面缺乏储备的技术、工艺和条件等。

  以上这些问题直接导致我们研制“太行”的过程非常艰难,缺乏立项前的技术储备,常常需要临阵攻关,这也影响到了项目的进度。

  我认为,我国发动机较发达国家落后有各方面的原因,起步晚是其一,人的经验积累不够是其二,条件建设不足是其三,还有就是管理方面也有缺失。现在,值得庆幸的是,大家都认识到,科技发展一定要重视预先研究和技术储备。

  规避风险 分段决策

  为了规避风险,我们在项目研制时提出了分段开发策略,即先验证机后原型机的研制思路。这在中国航空发动机史上是第一次,也是“太行”研制时间相应延长的原因之一,(太行发动机于1987年立项,2005年12月28日完成设计定型审查考核,历时18年。)但此举规避了项目研制中大的风险。由于我们没有丰富的工程经验,在发动机的匹配问题上走过一些弯路。但在发动机匹配装机对象确定以后,“太行”的工程研制节点基本上都按时达到了。

  总体来看,就“太行”发动机如此大的工程而言,整体的研制进程还是比较顺利的。现在回想起来,如果研制“太行”之前能做好技术储备、人才及基础条件的建设,同时能更科学地管理,那么“太行”的研制周期还能缩短。

太行发动机性能数据与外国主力战机的发动机对比太行发动机性能数据与外国主力战机的发动机对比

  科研人员 保驾护航

  我一直认为,型号研制定型以后,作为技术系统的设计人员并不能就此以为大功告成了,只有型号批量装备并形成有效战斗力以后,才能算是取得真正的成功。

  科研人员应当和生产厂商一起把后续这些事做到位,否则设计出来的发动机再好,而厂家生产不出来,也一样是纸上谈兵。科研人员应当统一思想,虽然型号定型成功了,但我们的工作还没有结束,还应该为型号生产保驾护航,尽快实现型号的最终成功。

  未来发展 坚持自主

  全国科技大会提出,创新包括原始创新、集成创新、引进消化吸收再创新。它为我们科技人员指明了下一步的发展道路。“太行”发动机应该是多种创新形式结合的产物,我认为,航空科技的不断发展,发达国家对自身科技成果的保护,势必会要求我们在发展航空发动机时要有越来越多的原始创新,并逐步实现完全的自主创新,而只有拥有了完全自主的创新能力,我们才能够根据我们自己的思想,建立符合中国国情的航空体系,研制大飞机和与之配套的航空发动机。现在我们正在朝着这个方向努力。

  通过“太行”发动机研制过程,我们深切感到,首先,一些关键技术一定要开展预研,提前投入。实际上,这笔资金即使当时不投入,进行型号研制时也得投入。而当进入型号研制再投入时可能所需资金会成几倍地增长。不仅如此,往往这种“临时抱佛脚”性质的攻关,最终会影响到型号研制的进度,因为型号研制的难点就集中在这些关键性的技术上,所以,我认为,晚投入不如早投入。

国家两代领导人的关注,可见这款发动机的重要性。国家两代领导人的关注,可见这款发动机的重要性。

  当然,这也需要在型号研制之前就考虑好,研制项目将会采用哪些关键的技术,包括先进设计、新型材料、新工艺等,然后按照规划一步步往前推进。现在对预先研究的重视,确实较之以前有所改进,比如预研性质的APTD计划,但仍需更多的具体行动。

  第二,科技人才队伍建设非常重要,目前学航空发动机专业的人本身就很少,再加上真正投入研究的人也不足。一航动力所做过内部统计,发现有“2个50%”,第一个50%是30岁以下的占50%,这意味着有一半的科研人员从业时间很短,经验不够;第二个50%是航空院校毕业的只占50%,这也就是说还有50%的人并不具备扎实的航空动力专业根底。窥一斑可见全豹,这反映出来的是目前航空动力方面人才的实际情况。不过,通过“太行”发动机的研制,我们锻炼了队伍,涌现了一批高素质的人才,而且大多是副总师、研究室主任级的人才。

  第三,零件的试制生产制约了科研。我认为下一步需要解决的就是试制加工的问题,零件试制生产如果不能很好地完成就很有可能影响到研制的进度。如何缩短试制周期也是迫切需要解决的问题。发动机的研制与飞机不一样,飞机一次生产好几架就行了,而发动机得分批次生产,每一个批次生产后都要做试验,所以必须要加快生产周期,争取更多的试验时间。

  第四,包括试验设备、加工设备等在内的硬件条件建设上还需要加强。此外,材料工艺也要走到型号科研之前,这也是科研生产的一个瓶颈。

太行发动机涡轮的粉末盘和单晶合金叶片,这是“涡轮前温度”提高的关键。太行发动机涡轮的粉末盘和单晶合金叶片,这是“涡轮前温度”提高的关键。

  虽然我国相关部门已经基本上达成了动力先行的共识,但是实际操作起来还是困难重重。这与我们国家的科研体制有关,现在我们的预研资金很多情况下只能通过一些院士(如刘大响等)的个人影响力来筹集,但非常有限。

  实际上,一种型号航空发动机的研制成功,其影响深远,作用巨大。它不仅可以通过改进,用于飞机改型机及后继机种的匹配方案,还可以利用其技术开发燃气轮机,用于发电或船舶动力,即一个型号的系列发展,能够满足多方面的需求。

  美国人搞的F101的核心机就是一个典型的例子,它在F-15、F-16和B-1上面都可以使用。甚至有人提出,美国在海湾战争中靠的就是F101核心机,因为它衍生出了包括F-18上的F404,即F101的缩小型(0.92倍)在内的多种型号,运用到战斗机、轰炸机、军/民用运输机(CFM56用的也是F101的核心机)多种飞机上。这同时也说明,当时研制这个核心机时的考虑很全面。

  如果针对专一型号研制专门匹配的发动机,虽然其性能会很出色,但是成本也要上升不少,而牺牲一点点的性能换取更大的使用范围,还是很划算的。而且一旦获得多方面的实际运用后,通过运营获得的一些关键数据又有助于发动机的进一步改进,这是一个双赢的结果。

  目前我们既然研制了“太行”发动机,就要想方设法将它的应用范围扩大,使“太行”的技术得到充分的利用。“太行”发动机下一步的发展计划包括,增加推力,提高可靠性,实现系列发展等。

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