来源：科技日报 记者：胡唯元 时间：2014-01-09

 

    航空发动机被誉为“工业之花”、“工业王冠上的明珠”，被称为人类工业革命300年来最重要的技术成果。熟悉这个领域的，都会知道研制一种新型的航空发动机的艰难。实际上，在发动机上的一个零件、某个局部的修修补补，都绝非易事。

 

    按照业内人士的判断，我国航空发动机距离国际最先进水平要落后30年的时间。

 

    “航空发动机研发，不只是发动机的单个技术，实际是一个国家工业方面综合实力的体现。”皇冠体育,皇冠体育app皇冠体育,皇冠体育app陈懋章在接受科技日报记者采访时表示，航空发动机发展，需要实现“真正的、有机的产学研用联合”。

 

    ——新闻回放——

 

    化解直升机动力受制于人难题

 

    2013年的最后一天，在北京航空航天大学的一间会议室里，皇冠体育,皇冠体育app皇冠体育,皇冠体育app陈懋章从中国航空工业集团公司董事长林左鸣手中接过一枚100克、24K金质奖章。他获得“航空报国金奖”一等奖。

 

    在某型涡轴发动机的研制过程中，中航工业基于“产、学、研”相结合共同促进航空装备发展的基本模式，联合北京航空航天大学陈懋章皇冠体育,皇冠体育app研究团队等通力合作，攻坚克难。

 

    特别是在该型发动机的压气机叶片技术上，陈懋章皇冠体育,皇冠体育app带领团队大胆创想并持续进行工程化应用研究，对该型发动机的功率提升起到了关键支撑作用，使之成为基于“产、学、研、用”相结合创新航空发动机技术的又一典范。

 

    陈懋章团队的贡献，使得新改进的涡轴发动机使用性能大大改善，能有效满足我国军民用直升机如AC313直升机等对强劲“中国心”的实际需要，能有助于化解直升机动力局部受制于人的难题。

 

    “获得这项荣誉，陈先生实至名归”，北京航空航天大学校长怀进鹏在授奖仪式上说。这是我国航空工业领域的一项崇高荣誉。

 

    ——核心关注——

 

    引进仿制，归根到底只能形似

 

    众所周知，飞机发动机被誉为“工业王冠上的明珠”，这是人类工业革命300年来最重要的技术成果。其技术含量之高，可作如下对比：如果说船舶每单位重量包含的价值为1,那么轿车为9,彩电为50,电脑为300,喷气式飞机为800,航空发动机则为1400。

 

    几十年来，我国航空发动机曾经走过主要依靠引进、仿制的道路。

 

    “测绘仿制，归根到底只能做到形似，而不能做到神似，不得要领，不知道中间最关键的地方。”陈懋章说。

 

    例如，我们曾经测绘仿制过一些，从外表看基本看不出差别，但效率就是比别人低两个百分点。这两个百分点十分关键，会使推力下降、耗油率增加、涡轮前燃气温度提高。涡轮前燃气温度提高之后，寿命就缩短。这一连串的影响，带来非常不好的结果。

 

    “测绘仿制这条路，看起来能够比较快地得到型号，也能得到一定的技术，但是最关键的核心技术拿不到。”陈懋章说。

 

    发动机本质上是实验科学

 

    陈懋章介绍说，有些基本的理论，为设计研制提供了理论性的指导，但很难做到定量准确。要真正做到定量准确，主要是靠大量的实验研究。发动机，本质上来讲是个实验科学。

 

    国外发展60、70多年，主要做了什么事情？陈懋章认为，主要建设了大量实验设备，做了大量基础性的实验研究，在这些实验研究的基础上，整理了自己的数据库，利用这些数据库提练出来设计的准则。

 

    “这些东西正是我们国内目前最缺的，最需要的。”陈懋章说。

 

    回顾航空发动机发展历史时，陈懋章认为，对于科学、技术、工程关键问题，要知道know how,就是知道诀窍。还要知道know why,就是为什么。

 

    “我们测绘仿制，形状上做出来可以了，但没有掌握它的核心技术，不知道为什么那样做。走这条道路，我们没有走上一条以基础研究，以关键技术突破，以技术来支撑型号研制、支撑行业发展的道路。这是我们过去这么多年来，航空发动机发展的一个重要教训。”陈懋章说，“所以，这次重大专项就提出来，一定要建立国家自己长远发展的技术基础，加强基础研究，使我们自己能够具有自主创新能力。关键还是大量的实验，来支撑整个发展。”

 

    ——专家建言——

 

    产学研用应实现有机的、实质性融合

 

    在谈到这次研究的经验时，陈懋章多次强调产学研用的结合。

 

    “从我自己体会来讲，产学研用确实非常重要，而且要产学研用有机的、实质性的融合，而不是形式的结合。”陈懋章说。

 

    陈懋章认为，产学研用结合首先要发挥各自的优势。学校的优势在于基础研究、科学原理；但是最终工程型号开发，优势则在工业部门。

 

    “各自发挥各自优势，不竞争，而是合作。”陈懋章说。

 

    “产学研用结合，第二个核心的就是契约精神。”陈懋章认为，应该通过某种形式，每个参与的单位都能调动积极性，能够发挥优势，最后能得到各自相应的利益。

 

    “要实现这个目标，就要实现资源共享。我研究的内容，只要在项目范围内，我要提供给对方。同理，我需要什么东西，你也要提供给我。要有个资源共享的合作精神。”陈懋章说。

 

    陈懋章列举了一些近年来国际发动机领域的重要研发突破，整个过程值得借鉴。

 

    近年来，美国英国联合开展静音飞机研发，涉及到英国剑桥大学、英国的罗罗公司、美国的GE公司、波音公司、MIT、航空公司等，剑桥大学和MIT发挥他们在科学知识方面的优势。罗罗和GE把发动机方面的数据库，特别是噪音、耗油等方面相关的数据库提供出来，让大家共享。航空公司提出使用的要求，以及飞行各个阶段噪音的指标和统计规律，因为飞机在起飞、着陆各个阶段噪音是不一样的。

 

    他们组成了一个知识共同体，最后取得了巨大的成功，照他们的说法，“得到的结果，超出了他们的预想”，噪音的降低方面，比欧盟第五阶段的噪音指标还低5—10个分贝。

 

    “国外，跨国的能够实现资源共享，产学研用很好结合。这是值得我们深思的一个问题。产学研真正有效的结合，对我们国家非常重要。”陈懋章说。

 

    ■延伸阅读

 

    研发发动机究竟难在哪里

 

    “工作条件极端恶劣，要求又非常高。”陈懋章说。

 

    材料技术，在发动机技术中占相当重要的比例。目前比较先进的航空发动机，涡轮下燃气温度，大体是1800K到2000K.但是，目前最好的单晶材料，从金属本身来说能承受的温度，大体也就是1100K、1200K。

 

    材料承受的温度，到最后能使用的温度，中间差五六百度。发动机领域，人们常用开氏温度标度（K）。开氏温度标度是用一种理想气体来确立的，它的零点被称为绝对零度。开氏温度等于摄氏温度加273.15度。

 

    “这五六百度从哪里来？从发动机自身的设计技术去解决，主要是冷却技术、高温涂层隔热技术。起码，材料是个基础性保障技术。另外，工艺在这方面也起了非常大的作用。冷热加工，也起了非常重要的作用。”陈懋章说。

 

    除高温外，发动机“工作条件恶劣”还表现在高压、高转速。

 

    “目前比较先进的航空发动机，大体上是50、60个大气压。”陈懋章说，“在转速上，大发动机1万多转，小发动机3万多转，有的5万多转。这么高的转速下，涡轮叶片受到离心力的作用，负荷非常大，重力加速度在100个g左右。”

 

    “在这么高的温度，这么强的离心负荷下，要长时间工作，工作条件非常困难。”陈懋章说。

 

    ■创新案例

 

    静音飞机计划

 

    超音速“协和”客机被噪声和居高不下的燃油价格赶下了历史舞台，这一深刻教训让航空界认识到了减少飞机噪声的重要性。“静音飞机计划”于2003年启动。

 

    所谓的静音飞机并非飞机发动后旁边的人听不到任何声音，而是指飞机起飞时机场以外的地方听不到飞机发出的轰鸣声，或者声音很弱，对附近居民基本上没有影响。项目启动之初，剑桥大学的航空专家们透露，他们计划在15年内将这种飞机研制出来，它发出的声音只有目前噪声最小的客机的一半。

 

    静音飞机设计上至少有3项降低噪音的特点，其一是摒弃机翼尾部可以偏转的襟翼，从而消除起飞和降落时噪音的一个主要来源。其二，它的引擎将装置在机身内，而非传统飞机那样装置在机翼部位，这样可以降低传到地面的噪音。

 

    研究人员说，这些形状和技术特点能够降低引擎噪音，使飞机在空气中穿梭时，地面几乎听不到让人烦恼的噪音，从而达到“静音”效果，让机场周边居民免受噪音困扰。

 

    静音飞机计划吸引了全球各地30多家企业参与设计，其中包括飞机制造商美国波音公司和引擎制造商罗尔斯•罗伊斯股份有限公司。