全面振興 沈陽(yáng)行動(dòng)丨讓航空發(fā)動(dòng)機(jī)更強(qiáng)勁

◇中科院金屬所有一群航空航天工作中的“心臟科醫(yī)師”。他們?cè)谘兄剖褂眯沦Y料的科研一線(xiàn)斗爭(zhēng)的方針，便是讓航空發(fā)動(dòng)機(jī)更長(zhǎng)命

◇在金屬所鈦合金研討團(tuán)隊(duì)看來(lái)，具有一支年青部隊(duì)、一批優(yōu)異人才，是他們最大的戰(zhàn)略資源，也是工作開(kāi)展最堅(jiān)實(shí)的根底
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文|《瞭望》新聞周刊記者

王瑩武江民

一再完結(jié)高難度運(yùn)載使命的長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭(下稱(chēng)長(zhǎng)五B)，是聞名的“航天勞模”。

長(zhǎng)五B背面，有一支來(lái)自我國(guó)科學(xué)院金屬研討所(下稱(chēng)金屬所)的鈦合金研討團(tuán)隊(duì)。他們霸占了鈦合金粉末近凈成形等要害技能難題，研制出的氫泵葉輪，支撐了長(zhǎng)五B的強(qiáng)壯“心臟”。

鈦合金是一種高端金屬結(jié)構(gòu)資料，被使用于航空航天等頂級(jí)范疇，主要使用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)件、航天發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)件以及航空緊固件等。鈦合金氫泵葉輪的研制成功，打破了潔凈粉末制備、粉末合金致密化成形等一系列根底研討難題。

這支以“80后”“90后”為主體的青年團(tuán)隊(duì)，平均年齡38歲。十余年來(lái)，他們深耕航空航天工作，打破多種要害資料和工藝技能，在破解大火箭“心臟”難題后，又不斷將航空發(fā)動(dòng)機(jī)的壽數(shù)推向新的極限。

破解大火箭“心臟”難題

作為我國(guó)空間站艙段“運(yùn)輸專(zhuān)列”，長(zhǎng)五B運(yùn)載才能大于22噸，是我國(guó)現(xiàn)在近地軌跡運(yùn)載才能最大的運(yùn)載火箭。其強(qiáng)壯的運(yùn)載才能，離不開(kāi)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的核心部件——氫泵葉輪。

零下253攝氏度的液氫環(huán)境內(nèi)，氫泵葉輪需在短時(shí)間內(nèi)將液氫高速輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)焚燒室，與液氧混合焚燒發(fā)生推力，將火箭送上2萬(wàn)米高空，完成“供血”通暢。

要完成這一方針，增強(qiáng)氫泵葉輪資料功能至關(guān)重要。

2008年，針對(duì)長(zhǎng)征五號(hào)氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)規(guī)劃單位提出的緊迫需求，金屬所項(xiàng)目負(fù)責(zé)人楊銳選用徐磊等研討主干，組成攻關(guān)團(tuán)隊(duì)承接項(xiàng)目，發(fā)動(dòng)相關(guān)研討。

世界常選用粉末冶金成形新技能制作氫泵葉輪。可團(tuán)隊(duì)第一次開(kāi)展粉末冶金部件研討，就遇到難題——文獻(xiàn)上只要大致輪廓和最終結(jié)果，要害技能和工藝進(jìn)程只字不提。

技能打破的壁壘森嚴(yán)，特別是五年內(nèi)要有效果的時(shí)間要求，更擴(kuò)大了研制難度。

徐磊介紹說(shuō)，粉末冶金技能可以打破氫泵葉輪使用中高速、低溫、強(qiáng)壓、安穩(wěn)等多個(gè)難點(diǎn)，但在2008年前，我國(guó)相關(guān)研討幾乎為零。“就拿氫泵葉輪為例，想在短時(shí)間內(nèi)將液態(tài)氫氣輸送到焚燒室，葉輪邊緣速度將到達(dá)每秒430米，而聲響的速度是每秒340米，它比聲響的速度還快。”

楊銳其時(shí)領(lǐng)導(dǎo)的鈦合金研討部正承當(dāng)?shù)哪迟Y料核算規(guī)劃要點(diǎn)項(xiàng)目，該項(xiàng)目在資料核算模擬方面有較好積累。

根據(jù)這些數(shù)據(jù)，鈦合金研制團(tuán)隊(duì)開(kāi)展很多模擬核算，重復(fù)試驗(yàn)優(yōu)化參數(shù)，又憑仗金屬所多學(xué)科助力充實(shí)團(tuán)隊(duì)力氣，最終霸占了資料制備、葉輪構(gòu)造等難題。

八年磨一劍。鈦合金研討團(tuán)隊(duì)霸占多項(xiàng)技能難題，總算研制出合格的氫泵葉輪部件，為氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)的研制供給了有力支撐，奠定了長(zhǎng)征五號(hào)2016年成功發(fā)射的根底。

此后，“天和”“問(wèn)天”“夢(mèng)天”三個(gè)空間站艙段也由長(zhǎng)五B成功送往“天宮”。氫泵葉輪飽嘗住了一次又一次高難度應(yīng)戰(zhàn)。

據(jù)了解，鈦合金研討團(tuán)隊(duì)已牽頭承當(dāng)100余項(xiàng)國(guó)家級(jí)鈦合金研制使命。其中，團(tuán)隊(duì)研制的鈦鋁低壓渦輪葉片，可使重達(dá)3000公斤左右的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，在本來(lái)減重1克都要絞盡腦汁的情況下，完成減重30到50公斤，大幅削減油耗。

2021年，徐磊與9名鈦合金研討團(tuán)隊(duì)主干成員入選“我國(guó)科學(xué)院安穩(wěn)支撐根底研討范疇青年團(tuán)隊(duì)方案”，并組成“航空發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)命命要害資料及制作”青年團(tuán)隊(duì)，繼續(xù)打破航空發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)命命資料及制作“卡脖子”要害技能問(wèn)題。

徐磊透露，2023年鈦合金研制團(tuán)隊(duì)將針對(duì)“鈦鋁低壓渦輪葉片”繼續(xù)開(kāi)展耐疲憊功能等相關(guān)實(shí)驗(yàn)，這也將為新類(lèi)型大飛機(jī)的可靠飛行供給強(qiáng)有力保證。

讓航空發(fā)動(dòng)機(jī)更長(zhǎng)命

在某種意義上，鈦合金研討團(tuán)隊(duì)如同航空工作中的“心臟科醫(yī)師”。他們?cè)谘兄剖褂眯沦Y料、對(duì)抗金屬疲憊的科研一線(xiàn)斗爭(zhēng)的方針，便是讓航空發(fā)動(dòng)機(jī)更“長(zhǎng)命”。

他們的武器之一，是跟要害技能死磕的心氣。

徐磊記住，在鈦合金氫泵葉輪研制初期，由于時(shí)間緊、使命重，許多工作需求齊頭并進(jìn)。比如粉末填充后需求立刻進(jìn)行超聲處理和后續(xù)真空脫氣，往往需求一天時(shí)間，團(tuán)隊(duì)常常輪流實(shí)時(shí)記載參數(shù)，工作到凌晨是常事。與時(shí)間賽跑，團(tuán)隊(duì)僅用14個(gè)月，就自主自立完結(jié)鈦合金氫泵葉輪樣件研制。

讓徐磊記憶最深的是包套技能。這種將金屬顆粒填充到模具中，封裝除氣后進(jìn)行熱等靜壓成形，并做成膠囊形狀的技能看似簡(jiǎn)單，成功率卻始終提不上去。“包套在熱等靜壓進(jìn)程中應(yīng)該收縮，但沒(méi)想到好幾次實(shí)驗(yàn)包套反而膨脹。有時(shí)都進(jìn)行到最后一步了還是失敗。有一段時(shí)間，夢(mèng)里都是包套因?yàn)闆](méi)壓成功爆掉。”徐磊說(shuō)。

為徹底掌握包套技能，徐磊爽性住進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，跟工人師傅在一起規(guī)劃焊縫，挑選焊縫資料，對(duì)焊縫進(jìn)行檢漏，盡量多地采取機(jī)器人自動(dòng)焊接。

跟要害技能死磕，讓鈦合金團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在的大型包套的熱壓成功率到達(dá)百分之百，該技能已用到航空發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)雜部件成形。

鈦合金團(tuán)隊(duì)在對(duì)抗金屬疲憊方面的心得，則是膽大心細(xì)。

一次，研制團(tuán)隊(duì)成員劉仁慈在航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片研制實(shí)驗(yàn)中，偶爾發(fā)現(xiàn)“硼”元素在添加。劉仁慈沒(méi)有容易放過(guò)這個(gè)現(xiàn)象，他先帶領(lǐng)大伙檢測(cè)功能，然后剖析在不同強(qiáng)度下“硼”元素存在的各種形態(tài)，為葉片研制供給了更全面的根底資料。

在劉仁慈柜子里的一本本筆記本上，記載著航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的每一次測(cè)驗(yàn)、每一次考核、每一次故障。對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)葉片所有功能指標(biāo)、改變軌跡，劉仁慈如數(shù)家珍。

劉仁慈說(shuō)，每當(dāng)看到多年的研討效果變成一個(gè)葉輪、一個(gè)零部件，或是資料從實(shí)驗(yàn)室到中試廠(chǎng)房，再到大規(guī)模使用，自己內(nèi)心都無(wú)比激動(dòng)。“只需祖國(guó)需求咱們，咱們就會(huì)努力讓這顆跳動(dòng)在航空工作的‘我國(guó)心’，更健康、更微弱。”

“把冷板凳坐熱”

在金屬所鈦合金研討團(tuán)隊(duì)看來(lái)，具有一支年青部隊(duì)、一批優(yōu)異人才，是他們最大的戰(zhàn)略資源，也是工作開(kāi)展最堅(jiān)實(shí)的根底。

“培養(yǎng)年青人的要害，是放手讓他們?nèi)ジ伞?rdquo;徐磊說(shuō)。

據(jù)徐磊介紹，他在金屬所讀博期間，楊銳就常把他放在工作一線(xiàn)，作為鈦合金潔凈粉末冶金研討的儲(chǔ)藏人才培養(yǎng)。“與很多項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)的密切接觸，讓我完成了跨越式成長(zhǎng)。”

杰出的科研氛圍形成了傳幫帶作用。1990年出世的盧正冠是徐磊的博士，結(jié)業(yè)后挑選留在金屬所，成為鈦合金研討團(tuán)隊(duì)的一員。另?yè)?jù)了解，2008年，鈦合金粉末近凈成形團(tuán)隊(duì)樹(shù)立初期只要幾個(gè)人，如今這幾個(gè)人的學(xué)生都加入團(tuán)隊(duì)，并逐步變成課題主干和核心。

針對(duì)人才培育和引入，金屬所初步構(gòu)建全鏈條人才方案系統(tǒng)，連續(xù)出臺(tái)多項(xiàng)方針，招引安穩(wěn)人才，包含高層次人才協(xié)議薪酬管理辦法、所引入優(yōu)異學(xué)者方案實(shí)施辦法等。

針對(duì)人才需求，金屬所形成長(zhǎng)期關(guān)注聯(lián)絡(luò)的“長(zhǎng)名單”和近期要點(diǎn)聯(lián)絡(luò)對(duì)接的“短名單”，著重引入支撐國(guó)家嚴(yán)重戰(zhàn)略需求和科學(xué)前沿探索的要害人才，充分調(diào)動(dòng)各方力氣積極參與人才引入，充分發(fā)揮直接、要害作用人員的作用。

引入來(lái)，更要留下來(lái)。劉仁慈說(shuō)，入所近10年，他宣布論文和專(zhuān)利并不多，但項(xiàng)目效果不少。“金屬所一直在科研上給予很大包容度，甚至有的項(xiàng)目不一定有必要要求產(chǎn)出具有明確指標(biāo)的效果，營(yíng)造了特別積極的研討氛圍。大家都有‘把冷板凳坐熱’的決心，都想著拿出更好的研討效果。”

在科研資金支撐上，鈦合金研討團(tuán)隊(duì)獲得我國(guó)科學(xué)院“安穩(wěn)支撐根底研討范疇青年團(tuán)隊(duì)方案”支撐，解決青年科研人員經(jīng)費(fèi)不足問(wèn)題。同時(shí)，金屬所設(shè)立研討所創(chuàng)新基金，修訂師昌緒青年科技人才基金，大幅提高優(yōu)異青年科技人才獎(jiǎng)勵(lì)待遇。