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这项发动机技术我国世界第二 多亏这位总师赌誓敢拿脑袋立军令状

2017-06-04  冬不拉拉

1964年10月,在摸透米格-21飞机技术的基础上,经过几个月的酝酿,国防部第六研究院(简称六院)在第一研究所(简称一所,现航空工业沈阳所)举行技术会议,再次研究我国自行设计的高空高速歼击机——歼8的设计方案。歼8飞机的设计方案有两个。文/与期

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一个是用沈阳发动机设计所正在研制的新型涡扇6发动机做动力的单发方案,一个是用现成的两台米格-21飞机发动机(涡喷7)经过改进作动力的双发方案。采用单发方案因研制周期的难以预见,很可能拖长研制时间;而双发方案比较现实,新歼方案预备会上,大多数都趋向上双发方案。文/与期

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【图注】航空工业航材院的荣科落成落成仪式

那么上“双发”,就要改进涡喷7发动机,提高发动机的推力,能否在一年内完成涡喷7改型任务又成为焦点。参加会议的第二机械工业部第六研究所(简称六所,现航空工业航材院)副所长荣科提出一个大胆的想法:为提高涡喷7的动力,必须解决涡轮叶片耐高温问题。而解决涡轮叶片耐高温问题的最佳途径,便是采用当时世界航空发动机的先进工艺,将发动机的涡轮实心叶片改为空心叶片以使发动机强制冷却的气冷结构。文/与期

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【图注】1964年荣科被任命为六院总工程师室上校副总工程师

当时,空心叶片制造技术在我国尚属空白。国际上只有美国拥有了这项先进技术,而且不可能转让。我国能在一年内研制出空心叶片吗?国防部第六研究院第二研究所(简称二所,现航空工业沈阳发动机设计研究所)所长刘苏对此面露难色,心存疑虑,毕竟这项当时世界先进水平的技术攻关难度很大,任务接受下来能否完成前途难料。荣科继续发言:“航材所和其他搞材料的研究所在高温合金上是有一定技术储备的,在材料和工艺方面,我们拼命也要想办法把它拼出来……” 文/与期

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【图注】1947年,荣科在英国罗·罗公司深造学习。

“如果你老荣担保在一年内从材料和工艺方面搞出强制冷却空心涡轮叶片,我们就敢承担沈阳飞机设计研究所要求改进设计发动机的任务。”文/与期

决不能因材料拖新歼击机研制的后腿,荣科毅然站起来表态:“如果不能在一年内研制并提供空心涡轮叶片和新的高温合金,我甘愿把自己的脑袋挂在二所的大门口示众!”文/与期

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1959年航材所试制出了我国第一个铸造高温合金K1,荣科(前排 中)与攻关组合影。

这就是后人一直传诵的“荣科立军令状”故事的原委。当时的“二所”的技术副所长吴大观听到荣科一番激动人心的表态,也站起来保证:“你一年内拿出空心叶片,我二所就同时搞出涡喷7发动机改进涡轮叶片强制冷却100℃的设计方案。”文/与期

一言既出,驷马难追

荣科当天晚上9时就来到中国科学院沈阳金属研究所师昌绪主任的家。荣科开门见山地说: “我有个课题,你看能不能研究研究啊?”师昌绪说:“什么事?荣说:“做空心叶片。师说:“空心叶片什么样的,我没见过。”荣说:“我见过,在巴黎航空展览会上看过美国的空心叶片,铸造空心叶片。”荣给师画了—个草图。荣说:“你敢不敢接受。师昌绪说:“美国人能拿出来,我们就能拿出来。 文/与期

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【图注】师昌绪的生平,也是一代大师。大家感兴趣,我们后续聊。

有了师昌绪这个坚强后盾,再加上国营黎明机械厂(现航空工业黎明航空发动机)总工程师程华明、中国科学院沈阳金属研究所所长李薰的大力支持,荣科在会议结束后立即投入到铸造空心叶片的研制攻关工作中。他考虑了一个在沈阳实现设计一材料一制造一体化的设想,共同制定了研制9孔铸造空心叶片的方案。荣科也是直接住进了沈阳金属研究所参加了攻关工作。文/与期

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在六院总的协调下,经过国营黎明机械厂、沈阳金属研究所和二所几个单位的共同攻关、协作,攻克了镍基铸造高温合金研制、模具设计、脱芯技术、铸件疏松、超声测壁厚、叶片校正等技术关键,终于在一年内研制成功我国第一代九孔成形精确定位的航空发动机铸造高温合金空心涡轮叶片,使900℃的铸造高温合金能承受1100℃的高温负荷,提高了涡轮前温度,增加了发动机推力。文/与期

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【图注】空心涡轮叶片,铸造的9孔与锻造的3大孔 截面图对比。可见空心叶片的特点是,叶身长,从叶根旁边进气。对于铸造的空心涡轮叶片来说,难点之一就是如何在铸造中留出这个9个空心,也就是如何选择型芯,这是首要技术难点,后来选择了“石英管”作为型芯。文/与期

这一成就,震动了我国铸造界。在研制空心叶片方面,六院为稳妥可靠,采用了“两条腿走路”的方针,由另一班人马研制锻造三大孔空心叶片。这样,锻造空心叶片和铸造空心叶片双双告捷。文/与期

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【图注】涡喷7甲发动机吊装

1966年,1月第一份锻造空心叶片研制成功,3月用此叶片装配出第一台涡喷7甲发动机,并于同年4月12日试车成功,发动机加力推力提高11%,耗油率降低14%。文/与期

1966年9月,铸造9孔空心叶片研制成功,经装上涡喷7甲试车,取得了全面的成功,从而使中国在这方面缩小了同美国的差距(比美国只晚了5年),成为世界上第二个在航空发动机上采用铸造空叶片的国家。 文/与期

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【图注】老照片中,笔者认得出的是,吴大观、顾诵芬、荣科。

经过综合分析比较,铸造空心叶片比锻造空心叶片有更多的优点,经联合论证并报请部、院领导批准,决定采用铸造空心叶片为装机定型叶片。文/与期

高温空心叶片的研制,英国罗·罗公司用了8年时间才成功,而我国只用了一年就研制出锻造、铸造两种空心叶片,创造了奇迹。难怪后来罗·罗公司总设计师胡克在国营黎明机械厂看到空心叶片时,不无感慨地说,单凭看到这一成就,我就没有白来中国一趟。文/与期

“我们这次涡喷7甲发动机的研制,基本上与英美甚至苏联相同,走的也是由量变到质变的路子,所以效果很好。可惜这条自行研制发展的有效途径未能坚持走下来。”——引自 《中国航空工业四十年》中荣科的《空心涡轮攻关记》一文。文/与期

这项发动机技术我国世界第二 多亏这位总师赌誓敢拿脑袋立军令状

1969年7月5日,装配两台涡喷7甲发动机的歼8飞机成功首飞。

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【图注】我国第一台铸造钛合金用真空凝壳炉

这项发动机技术我国世界第二 多亏这位总师赌誓敢拿脑袋立军令状

官方对荣老的介绍:荣科同志是著名的冶金学家、特种铸造专家,特级工程师,曾任北京航空材料研究所技术副所长、航空研究院副总工程师,是建立中国高温合金体系的领军人物,是新中国航空材料的奠基者。他在创造球墨铸铁新工艺,组建新中国第一个航空研究机构,布局航空材料专业建设,建立中国高温合金体系,规划和开展我国钛合金研究工作,研制航空发动机九孔铸造空心叶片,完成斯贝发动机的引进和国产化,以及在国民经济、国防建设的冶金铸造领域和参与国家科技发展规划制定等诸多方面做出重要贡献。文/与期

在笔者看来,这其中荣老参与的“斯贝发动机”的引进,有着诸多小故事、规划和发展的钛合金研究工作,背后小故事就是“伯乐”了颜鸣皋,这又是一位该领域的大师。所以了,这些小故事,我们后续慢慢聊。文/与期

本文基于:《航空冶金特种铸造一代宗师荣科》、《空心涡轮攻关记》(师昌绪)、《中国航空工业老照片》、《中国航空工业四十年1951.4-1991.4》

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