重视积累和创新，提高航空发动机制造水平——访中国燃气涡轮研究院航空发动机设计专家江和甫

：航空发动机是衡量一个国家综合国力的重要标志，请您回顾一下我国航空发动机的研制和发展历程的几个重要节点。

江和甫：新中国建立以后，我国航空发动机工业从无到有取得了辉煌的成就，为国防和空军建设作出了重大贡献。我今天只从技术角度来回顾一下它的发展历程。

20世纪50年代在前苏联援助下建成了黎明机械厂等一批发动机及附件生产厂，并先后仿制了涡喷5、涡喷6、涡喷7、涡喷8等发动机，支持了空军建设，也打下了我国航空发动机行业的基础。这些厂按前苏联批生产厂的模式建设，仅具备按照前苏联提供的设计图和工艺规程及工、夹、量具图仿制，不具备自行研制能力。因此，我国的科技人员必须依靠自己的努力去探索自主研制的道路。吴大观等主持研制的红旗1号发动机虽半途中止，但它是一次尝试，宣示了我国自行研制发动机的意向。

在50多年自行研制的探索道路上，有几件事是有重大意义的。

（1）1961年成立国防部第六研究院，包括发动机研究所（现沈阳动力所）及相关的材料、工艺研究所（现航材院、制造院）。这标志我国开始了自行研制的战略布局。

（2）20世纪60年代涡喷6甲、涡喷7乙等发动机成功改进改型。我们在压气机、燃烧室、涡轮这些主要部件都成功地对原型作了较大改进，积累了自己的技术和经验，也提升了自行研制的信心。

（3）1964年在沈阳动力所开始建设高坎试验基地，不久成立涡轮院并开始建设以高空台为中心的江油试验基地。这些设备的陆续建成，标志着我国具备了自行研制发动机的基本条件。特别是高空台的建设，是一项高瞻远瞩的决策。

（4）20世纪80年代后期，开始了我国第一个系统的发动机预先研究计划——高性能推进系统研究。这不仅大幅提高了我国的发动机技术能力，并通过研究实践，总结了从突破关键技术入手，通过部件研制，核心机、验证机研制和验证，然后进行型号研制这样一条符合客观规律的技术途径。

（5）在前航空航天工业部发动机局的组织下，集中全行业的力量，在总结经验的基础上，编写并于1999年出版了我国第一套《航空发动机设计手册》，2001年涡轮院又在高推预研成果的基础上编写了我国第一套《涡扇发动机设计规范》。这表明我们已经认识并找到了有效总结经验和数据的方式和载体形式。在此基础上，国家又安排了一项专项计划，旨在更完整地构建自行研制发动机所需的知识和设计体系。发动机设计手册虽然比飞机设计手册晚出版了30多年，但设计手册和设计规范凝结了行业几十年的经验和认识，标志着我们已基本具备了自行研制发动机的技术能力，设计研制工作开始步入正轨。

（6）21世纪初，昆仑发动机、太行发动机和涡轴9发动机相继设计定型，是我国在自行研制发动机道路上迈出的一大步，展示了我们的能力。

（7）20世纪90年代初开始的以研发先进涡扇发动机为最终目标的又一个大型预研计划，推重比10发动机预研，按照我们已认识到的发动机研发途径开始冲击世界先进水平。虽然所研发的发动机要几年后才能形成装备，但预研中的许多阶段成果已经在行业中大范围地推广应用，极大提高了发动机，也包括与之相关的材料、制造等相关技术领域的研发能力和水平。

我国发动机行业广大职工在过去50多年里，克服了种种困难，踏踏实实通过科技实践，不断提高对客观规律的认识，积累经验和数据，使我们现在具备了研发先进航空发动机的能力，可以预期在不久的将来中国将跻身于世界先进发动机研发行列。

：多年来您一直工作在我国航空发动机研制和预研第一线。请您与大家分享一下多年科研工作的经验和感受。

江和甫：从事发动机工作50多年，我感慨良多。在工作初期，得到了许多老同志的谆谆教导，培养了我严格认真、实事求是的工作作风，使我受益终身。在工作中也得到了周围同志的支持和帮助，我常存感恩之心。发动机研发是复杂的系统工程，没有团队的通力合作和默契是不可能完成的。很庆幸我和同事们总是能保持很好的合作和友谊。工作中有些体会借此机会谈出来和大家交流。

（1）在研制过程中不要害怕挫折和失败。自主研发发动机，要不断探索新技术，而对技术规律的认识总有个逐渐深化的过程，在这个过程中遇到挫折和失败是很正常的，发动机研制成功的过程就是不断解决问题的过程。在发动机研制时，常常会遇到某项性能不达标或某个零件发生故障，譬如叶片断裂。涡扇发动机中有很多叶片，我国各型发动机都曾断过。国外发动机也一样。经历多了，我觉得每一次发生故障都能引导我们对技术规律有超乎寻常深度的认识，使我们的水平得到很大提高。在研制过程中多发现问题，就可能在装备使用时少出问题，从这个意义上讲，在研制过程遇到故障要“闻过则喜”。当然发生故障后我们会承受巨大的压力，但我们不要害怕。

（2）走出发动机自行研制道路的关键是思维模式的转变。几年前，在上级调研发动机行业问题何在时，我曾经谈过这点。因为我国的发动机行业是从仿制、测绘仿制起家的，而且持续了很长时间，在行业内形成了一种顽固的思维模式。从测绘仿制的思维模式转变为自行研制的思维模式，主要表现为：从经验性设计转变为规范化设计，首先要有自己的设计规范（现在把原规范内容分拆为流程、规范、软件、标准和数据库，并统称为设计体系）；从零部件及整机交付性考核试验转变为验证性考核试验，使自己的规范经过充分的验证，证实它是可信的；从型号牵引式预先研究转变为厚积薄发式预先研究。我认为行业的这种转变还在过程中，还需要继续努力。我们需要认真学习国外先进经验，但要摒弃那种希望直接获得别人成果的想法。我们曾经试图获得某国的发动机强度设计指南，没有办成，后来他们的总设计师对我说：“你们不要迷信我们的指南，它仅适合于我国的材料和工艺。你们应该自己努力，制定适合你们国家材料和工艺水平的强度设计指南”。他的一番话点醒了我。我们在验证性试验方面下的功夫太少，因此还不能得出自己的设计准则。

（3）必须不断加强预研，夯实技术基础，开发新技术。预研的核心是创新，惟有创新才可能使我国发动机与先进国家并驾齐驱甚至领跑。大的预研项目需要国家或集团组织和支持。小的局部的预研，每个单位甚至个人都可以开展。每个人发挥主动性，不断发现现有设计规范中的问题并予以解决，我们的设计规范也就“自有源头活水来”，设计水平就能不断提高。预研中，贵在坚持。一项新的概念或技术，从开始研究到达到工程可用的成熟度，有时需要几十年时间，比如第二代单晶合金DD6和线性摩擦焊技术，从开始预研到现在已经20多年，但还需要进一步完善。

（4）发动机呼唤奉献精神。我对于奉献精神的理解很简单，那就是真正尽自己的最大努力，精益求精地做好自己的工作；自觉完成任务，不计较个人的利害得失。研制发动机是大兵团作战，每个人都只能承担其中的一小部分工作，而且发动机的研制耗时长，也许很多年也出不了大的成果，有了奉献精神，才能安心做好自己的工作，团队也才能有所建树。

：世界三大航空发动机巨头普惠、GE、罗罗生产的发动机代表了当今世界先进水平，您如何看待他们发动机的研制历程？对他们的技术管理和研制模式有何见解？有哪些可借鉴的地方？

江和甫：这三大巨头生产的航空发动机确实可以代表当今先进水平。其实，俄罗斯的军用发动机水平也非常高，而且是在相比较低的工业水平下实现的，这一点很需要我们学习。这些巨头们的高水平是在国家良好的工业基础上，经过近百年的辛勤知识积累才达到的。我们想要和他们一争高下，就先要沉下心来认真总结和积累自己的经验。经验的积累和知识与技术的传承方式密切相关。早些年我们的传承方式主要是小作坊式的师徒传承。本世纪以来，开始通过设计手册、规范向大工业生产方式的集约传承（众人的知识集中起来再向众人传承）转变。只有实现了这种转变，我们才能以规范为载体有效地总结我们的经验。规范好不好，有一个简单的评价标准：一个新员工，经过简单的引导性培训，就能上手工作，且其工作水平能代表单位的水平。

我认为，他们还有一些共同的特点值得我们借鉴：

（1）持续不断地强化预先研究。当然，像IHPTET、VAATE、ADVENT这些大型预研计划都是国家行为，但企业也按一定比例投入巨资。他们对预研非常执着。罗-罗公司研发复材风扇叶片到企业差点破产也没有放弃，最终取得成功；GE公司研发变循环，YF120竞标失败后也没有放弃。抓预研还是要有点韧劲和魄力的。预研的核心是创新，创新才是企业的核心竞争力。

（2）充分利用社会科研力量，长期合作。美、俄都有国家级的基础研究机构（NASA、CIAM），在压气机设计方面曾研究出65系叶型、BC系叶型，支持了几十年发动机研制，他们与企业的合作非常多。罗-罗公司与剑桥等高校也有长期的合作。

（3）设计与制造紧密结合，互相促进，同步开展研制。英美的研发机构就在公司（工厂）内部，很容易组织综合项目团队（IPT）；俄罗斯的设计局配有试制工厂。我们目前与他们都不同，需要探索中国当前条件下设计与制造结合的模式。

（4）重视继承，充分发挥优良部件、整机的引领作用，并形成公司自己的产品风格。对一个基础好的部件、发动机，持续不断地加以改进，最大限度地发挥资源效益。这是一种快好省的技术途径。

：未来航空发动机发展有哪些显著特点？对材料和工艺有哪些挑战？

江和甫：军机的提高单位推力和民机的降低耗油率是发动机发展的永恒方向。国际上的冷战和军备竞赛从未停止。我们要努力不断提高空军装备水平，民机的发展要充分利用军机的发展成果。

美国在3年前就开始了第五代发动机概念设计，其特征还未公开。据推测，其特征可能是自适应变循环，在保持四代机特征的基础上，进一步降低亚声速巡航耗油率，支持飞机远程长航时的作战需求，并提高飞机功率提取，支持飞机高性能雷达或定向能武器对电功率的需求。

为了实现五代机的特征，必然会大量采用IHPTET等预研计划在新结构、新材料、新工艺方面所取得的研究成果，这些研究可以归纳为以下发展趋势：

（1）大量采用新型轻质高强材料。如TiAl系、TiALNb系等金属间化合物，陶瓷类材料特别是耐高温的SiC/SiC陶瓷基复材。

（2）各类复合材料用量大增，特别是金属基复合材料将被应用于整体叶环等转子重要零件，大幅度降低构件重量；这些新材料的应用都相伴着新的制造工艺，如金属基复合材料整体叶环就需要全新的制造工艺。

（3）组合件的零件化，大幅减少零件数量。如整体叶盘、环，大型精密铸件，大型复合材料构件等，将原来几十上百个零件通过焊接或紧固件连接成的组合件变成一个零件。

（4）特种工艺的高效益应用。如激光焊、激光制孔、线性摩擦焊、高速精密铣、数控电解、各类表面改性等等。这些新工艺技术上已经突破，影响其工程应用的主要问题是生产效率和质量稳定性。

（5）复杂构件的增材制造。与此相应，设计上可能出现过去因难以制造而无法采用的新结构，进一步减少零件数和降低结构重量。

（6）加工精度和表面完整性继续提高，以适应发动机性能、寿命和可靠性不断提高的需要。