探寻飞机上的强劲“中国心”

2024-12-31 00:00:00曹婷
国资报告 2024年11期
关键词:涡轴航发航空

对机械化设备来说,发动机是核心部件,常被誉为设备的心脏。而集中了我国工业最尖端技术的航空发动机,更是现代工业“皇冠上的明珠”。

回顾我国航天发动机事业,作为开创性的M—11发动机具有划时代意义。1954年,老一辈航发人在工业基础薄弱、技术积累一片空白的情况下,研制出新中国第一台航空发动机M—11,创造了从无到有的突破。如今,这台发动机陈列在北京中国共产党历史展览馆的一角,承载着一代航发人奋斗的记忆,引领科研人员坚定信念,向着打造更强劲的“中国心”迈进。

此后70年,我国航空科技工作者秉承“动力强军 科技强国”使命,迈向独立设计制造高性能航空发动机,接连推出“玉龙”发动机、千瓦级民用涡轴发动机AES100等,实现试制活塞发动机到自主研制涡扇、涡轴、涡桨等系列发动机从有到优的历史性跨越。

从无到有 开创第一的纪录

1954年10月,位于湖南株洲的中国航空发动机集团有限公司所属的中国航发南方——国营三三一厂大门前,张贴出一张大红喜报。这是一封由毛主席当年亲自签署的嘉勉信:

“祝贺你们试制第一批爱姆十一型航空发动机成功的胜利。这在建立我国的飞机制造业和增强国防力量上都是一个良好的开端。”

航空发动机,研制难度大、周期长,技术门槛高,是一个国家科技实力和创新能力的重要体现。就在三年前的1951年,国家作出了《关于航空工业建设的决定》,这是新中国航空工业的原点。

时任中国航发南方总经理的陶光孟回忆,20世纪50年代没有光学曲线磨床,也没有线切割机床,几千张施工卡要重新编制,3121种工具、夹具、刀具、量具需要设计制造,甚至生产工艺装备的厂房从土建开始,一切都是从零开始。

据介绍,当时工业基础薄弱,在有限的时间内制造出航空发动机,等同企业工业水平从“地上到天上”,难度可想而知。

陶光孟告诉《国资报告》记者,当时大家心里都铆着一股劲儿,干部和技术人员齐心协力,奔着一个目标,从一个个小零件起步,用锉刀锉、油石磨,制作型板和样板,哪怕是给一个零件镀铜,都经过了无数次失败,反复的试验、总结、改进。

M11航空发动机由几百种、上千个零部件组成。每一个零件都属于精密铸造,即便现在也不是件简单的事。中国航发南方精密铸造高级技师刘斌深有体会,她经常和铁水打交道,专注模具加工,一双巧手雕花,做的是细活。刘斌说,现在精密铸造仍是一项先进的制造技术。

国营三三一厂将试制生产计划分解到各车间、工段和科室,当时技术人员坚持“大事不过天,小事不过点”,及时处理生产技术上的问题,本着强烈的责任感,与困难斗争,和时间赛跑。

1954年8月,M—11发动机200多个小时长期运行试车考验顺利完成。这台M—11航空发动机是5缸、星形、气冷活塞式发动机。额定功率为1490马力、额定转速是1760转/分,起飞功率160马力,巡航最大转速2000转/分,整台发动机重量达到了180千克。

在审查有关资料和现场察看发动机运转情况并对发动机进行分解检查后,国家鉴定委员会签署鉴定意见,批准工厂进行成批生产,意味着新中国第一台航空发动机试制成功。

记者从中国航发了解到,从批准设计任务书到试制成功,新中国第一台航空发动机的诞生只用了7个月零3天。它结束了我国不能独立制造发动机的历史,成为我国航空事业跨时代的里程碑。

M11发动机的诞生,给航发人注入了强大的精神力量。中国航发南方的89岁老职工李腾芳说,凭着坚定的信念,大家众志成城、克服艰险试制出新中国第一台航空发动机,缔造工业史上的奇迹。此后数十年自己受此激励,不断前行。

中国航发相关负责人表示,老一辈航发人在伟大的事业中形成精神财富,“第一”的纪录,饱含不畏艰险、敢为人先的创新精神。今天的航发人,始终保持着拼搏奋斗、干事创业的激情。

从有到优 开创航空发动机新时代

试制航空发动机只是攻克关键核心技术的开始。

1984年,湖南动力机械研究所(现中国航发动研所)正式启动新一代“玉龙”发动机预研工作。与新中国第一台航空发动机相比,“玉龙” 发动机填补了我国在自主研制涡轴发动机领域的空白,可以为直升机装上“中国心”。

陶光孟说,“机会是留给有准备的人”,20世纪80年代,大家在前期经验积累的基础上,迈向更高水平的发动机研制。“玉龙”是这一阶段有代表性的典型发动机。

历时26年,2010年9月9日“玉龙”发动机终于通过设计定型审查。中国航发动研所相关负责人介绍,这是我国第一型完全自主创新并走完预研、研制、使用、发展全过程的先进涡轴发动机。

“我们在跑,别人也在跑,要追上别人,勇于创新才能跑出加速度。”中国工程院院士、中国航发科技委原主任尹泽勇,对自主研制的“玉龙”发动机给予高度认可。

2013年,“玉龙” 发动机工程荣获国家科学技术进步奖一等奖。这是我国航空发动机单独申报取得的最高国家级奖项。此时,我国的中小航空发动机事业进入了发展新纪元。

2016 年8月28日,中国航发正式成立。记者从该集团了解到,中国航发把“创新驱动”摆在首位,围绕正向研发、体系建设、仿真应用、“一次成功”、数字化转型等,推出一系列创新举措,为航空发动机事业发展持续按下“加速键”。

在第一台航空发动机诞生地,中国航发动研所和中国航发南方打造信息化协同制造平台,高效实现设计制造各方沟通协调,零件投产时间大幅缩短,助力航空发动机整机研制提速增效。

其中,中国航发动研所发挥湖南通用航空制造业整体优势,积极推进氢燃料发动机、混合电推进系统研制。国内首个以燃气涡轮发动机为基础,发展的混合电推进系统飞行演示验证项目,仅用两年便首飞成功。

与此同时,中国航发南方聚焦打造脉动生产线,包括航空发动机按节拍装配,总装拉动部装,部装拉动仓储配送,仓储配送拉动零部件制造、采购供给等。通过全流程精益管理,提升发动机装配效率。

中国航发南方科技工程部、智能制造技术创新中心部长赵强表示,数字化时代,中国航发南方精心建设自动化单元,机器人在自动化磨削加工单元内夹取、放置、行走,一整套动作行云流水、顺畅自如,有效推动了加工方式变革。

今年8月,由中国航发动研所为主自主设计研发、中国航发南方牵头制造生产的1000千瓦级民用涡轴发动机AES100,顺利取得中国民用航空局型号合格证。

据了解,发动机在有限空间内,高温、高压、高转速、高载荷等恶劣环境下,长时间安全可靠运行,才能顺利通过考验,达到合格。这意味着按照国际通行适航标准严格制造的AES100发动机,已经突破数十项关键核心技术,达到世界先进水平。

中国航发相关负责人表示,不止AES100发动机,进入新时代,公司顺应行业发展趋势,进一步发挥产业需求牵引作用,取得了显著成果:一批标志性产品取得重大进展,一批关键核心技术取得重要突破,一批先进科研设施投入使用,助力航空发动机事业高质量发展。

抢先布局 竞逐低空经济

当前,我国通航动力需求大,同时国内低空经济发展的空域条件、运行管理制度、基础设施、适航规章不断完善。

中国航发动研所专职总师单晓明认为,“低空经济腾飞在即”,预计到2045年,国内通航动力市场需求约1.7万台,市场价值超100亿美元。

事实上,中国航发抢抓低空经济机遇,不只推出了AES100发动机,还有涡轴—16发动机、AES20发动机等。

走进中国航发动研所科技成果展厅,只见多种型号的发动机依次排列。据介绍,这些达到国际先进水平的发动机,根据不同的使用场景匹配,为为海上救援、地震救灾、森林火险等情况复杂、任务紧急的航空应急救援装备提供可靠动力。

目前,AES100发动机配装的直升机能安全执行巡逻、救援、观光、公务飞行等多种任务,已成为支撑通用航空和低空经济发展的新引擎。“让国产民用直升机装上自主研制的先进民用涡轴发动机,这是几代航发人的梦想。”中国航发专职总师李概奇说。

AEP100涡桨发动机及其改进型同台呈现,具有良好的安全性和经济性,在支线物流和短途客运市场有着广阔前景;AEF100涡扇发动机、兆瓦级氢燃料涡轴发动机、80kW航空混合电推进系统相互映衬,为通航动力电气化、智能化发展与应用提供了新方案。

记者从中国航发了解到,随着涡喷、涡扇、涡轴、涡桨等先进航空发动机系列化发展,位于株洲的中国航发动研所和中国航发南方,已经成为我国最重要的中小型航空发动机研制生产基地。

“传统通航动力将不断提升。”单晓明介绍,通过优化材料、制造、设计、检测以及质量控制等方面,使通航发动机平均故障间隔时间(MTBF)不小于1000小时,为低空经济提供可靠动力。

中国航发相关负责人表示,未来,传统通航动力将从低成本、长寿命、高可靠性和智能化等方面提升。同时,以氢燃料电池、氢涡轮动力、氢涡轮混合动力为代表的氢能源动力正在崛起。中国航发将始终锚定高水平科技自立自强,潜心打造更强劲“中国心”。

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