如果把現(xiàn)代作戰(zhàn)飛機比作高科技的皇冠，那么航空發(fā)動機就是這頂皇冠上的明珠。目前世界上能夠設(shè)計、制造飛機的尚有10多個國家，而能夠獨立自主研制航空發(fā)動機的則僅有少數(shù)幾個國家?？v觀美、俄、歐先進渦噴、渦扇發(fā)動機的研制，無一不是從預(yù)先研究開始，先通過核心機研制，再通過驗證機研制發(fā)展而來。所謂核心機，就是燃氣渦輪發(fā)動機中由高壓壓氣機、燃燒室、渦輪三個主要部件及有關(guān)附件組成的發(fā)動機核心部分。在核心機的基礎(chǔ)上經(jīng)必要的修改后，配上風(fēng)扇、低壓渦輪、加力燃燒室、控制系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)等相應(yīng)的部件就可以研制出軍用渦扇發(fā)動機、民用渦扇發(fā)動機、艦船用燃氣輪機等一系列發(fā)動機。世界上航空發(fā)動機型號雖然種類繁多，但是核心機就那么幾臺，由此可知核心機的重要作用。航空發(fā)動機核心機技術(shù)是一個國家的最高技術(shù)機密之—，它們對外都是嚴(yán)密封鎖的，在這種情況下，我國的高推重比渦扇發(fā)動機核心機又是如何研制出來的呢?

　　一、預(yù)先研究，初嘗戰(zhàn)果

　　從上世紀(jì)五十年代后期起，我國開始探索自主研制航空發(fā)動機的途徑，雖歷經(jīng)艱辛，卻沒走到形成裝備這一步，—直在靠進口、仿制、改型來滿足新研軍機對航空發(fā)動機的急需。但是能夠買得到的只是三、四流的技術(shù)和產(chǎn)品，連二流的也買不來，更不要說一流的了。直到今天，我國在役的航空發(fā)動機或多或少都還帶有外國血統(tǒng)。如果中國要造自己的先進戰(zhàn)斗機，那么首先就必須有自己的航空發(fā)動機，這樣才不至于在關(guān)鍵領(lǐng)域受制于人，因為武器裝備對任何國家來說都具有“敏感性”，任何一個國家都不會無私地用自己的技術(shù)去“武裝”其他國家。為此，我國在研制新一代戰(zhàn)斗機的同時就啟動了高推重比渦扇發(fā)動機的研制。

　　高推重比渦扇發(fā)動機是我國第一個計劃從預(yù)先研究開始，然后發(fā)展成為型號，并且裝機背景明確的航空動力重點工程。它相對于我國在役和其它在研的航空發(fā)動機來說，又是一個技術(shù)全面跨代的航空發(fā)動機。因而，它對我國走完自主研制航空發(fā)動機全過程，對縮小與西方發(fā)達國家的差距，為新一代戰(zhàn)機提供合格的動力裝備，都負載著巨大的重托和期盼!“十年磨一劍”，上世紀(jì)九十年代末，我國高推重比渦扇發(fā)動機的預(yù)先研究，基本完成了其零部件研制、一系列技術(shù)支持性試驗以及核心機的方案設(shè)計，實現(xiàn)了預(yù)先研究階段的研制目標(biāo)。正當(dāng)主研制單位中國一航燃氣渦輪研究院打算歇口氣時，新一代戰(zhàn)斗機和與之配套的高推重比渦扇發(fā)動機一起被列為國家重大科研突破項目。任務(wù)很明確，進行高推重比核心機的研制，為之后的驗證機和型號研制奠定基礎(chǔ)。高推重比渦扇發(fā)動機核心機，是我國從未登頂過的航空動力高峰，而橫在攀登者面前的是160余項關(guān)鍵技術(shù)構(gòu)成的雄關(guān)險隘。

　　二、勇闖高壓壓機難關(guān)

　　高推重比核心機作為工程研究，“既要先進性，又要可實現(xiàn)性”，也就是說它的所有性能和技術(shù)指標(biāo)既要達到高推重比航空發(fā)動機級別的要求，又要在中國人自己手中造出來。高推重比核心機的研制，首先需要通過無數(shù)次“技術(shù)支持性試驗研究”，然后進行理論推導(dǎo)和計算，最后再設(shè)計和制作成一個個試驗件做各種試驗，在取得科學(xué)的數(shù)據(jù)、掌握一項項新技術(shù)后，再用以支持和驗證設(shè)訊這些前人還不曾有過的探索性實踐，對中國航空科研人員來說無疑是一個極大的挑戰(zhàn)。其中，高壓壓氣機是航空發(fā)動機中最關(guān)鍵、技術(shù)最復(fù)雜的部件，在航空工業(yè)界素有“有了合格的高壓壓氣機，就能設(shè)計航空發(fā)動機”之說。西方航空強國的高壓壓氣機的研制，通常要通過多輪修改設(shè)計才有可能達到設(shè)計指標(biāo)。在我國高推重比核心機高壓壓氣機的第一輪設(shè)計中，由于兩項技術(shù)性能沒有達標(biāo)，從而成了研制道路上的第一只攔路虎。以致于有一段時間，一些協(xié)作單位連高推重比核心機的技術(shù)討論會議也不參加了，因為國際國內(nèi)都有過的前車之鑒使他們懷疑這一項目能否繼續(xù)下去。在這種出師不利的局面下，著名航空動力專家、中國一航燃氣渦輪研究院總設(shè)計師、高推重比核心機總設(shè)計師組組長江和甫深入到每一位科研人員的辦公室和家庭，耐心地做他們的思想工作，給科研人員鼓氣：“科研是一個認識、實踐、再認識、再實踐的過程，如果沒有今天不達標(biāo)的壓氣機，哪有日后完全達標(biāo)的壓氣機!”一位六旬老人尚且百折不撓、韌性求索，年輕人沒有理由不奮力爭先。

　　增強了信心后的科研人員鼓足干勁，馬上投入到高壓壓氣機的修改設(shè)計之中。在之后的100多天里，科研人員修改設(shè)計的方案多達幾百個，爾后又進行了一次又一次的優(yōu)化、篩選并最終確定了一個方案，僅半年就完成了高壓壓氣機的修改設(shè)計。通過修改設(shè)計后的高壓壓氣機，經(jīng)試車臺試驗驗證，所有的性能指標(biāo)都達到了設(shè)計要求，有多項指標(biāo)甚至還超過了設(shè)計要求。當(dāng)初，業(yè)界專家估計這臺壓氣機至少還要經(jīng)過兩輪以上的修改設(shè)計才有可能達標(biāo)。但后來還是這些專家，卻在評審中作出了這樣的評審結(jié)論：這是一臺具有國際先進水平，滿足高推重比渦扇發(fā)動機工程運用的壓氣機。

　　三、大膽使用新材料

　　運用新材料，是實現(xiàn)航空發(fā)動機先進性的一個途徑。一些新材料的研究是與高推重核心機的研制同步進行的。然而，有了新材料，不等于就能達到先進性。況且，處在研制過程中的新材料還有很多不足。在高推重比核心機上使用一種鈦合金材料就很讓設(shè)計人員費了—番心思。這種材料，蠕變性能好，熱穩(wěn)定性能就不好：熱穩(wěn)定性能好，蠕變性能就不好，兩者不能兼顧。針對不同部件的不同要求，科研人員作了許多分別側(cè)重蠕變性能或熱穩(wěn)定性能的技術(shù)試驗，如期使這一材料在高推重比核心機上得到了成功運用。此外，高推重比核心機渦輪前的溫度，要比它上一代發(fā)動機的溫度高出200度，單從我國現(xiàn)有材料的承熱能力或設(shè)計技術(shù)看，都無法達到指標(biāo)。在這種情況下，科研人員—方面進行技術(shù)攻關(guān)，提高部件冷卻效果，另一方面選用新近研制出來承熱能力高的材料來制作渦輪部件，提高其承熱能力，經(jīng)過堅持不懈的努力，最終使渦輪部件承受住了設(shè)計溫度。

　　四、突破粉末合金盤技術(shù)

　　粉末合金盤是高推重比核心機中的又一個關(guān)鍵部件，而夾碴數(shù)量是粉末合金的一個關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。當(dāng)時，這一材料的國內(nèi)兩家研制單位，對夾碴的評定技術(shù)方法分歧很大。如果兩家相持不下，或不用這—材料，高推重比核心機研制就會因此而擱淺。作為高推重比核心機總設(shè)計師組組長的江和甫于是把兩家單位找到一起進行認真的研究討論，終于形成子—致的夾碴評定技術(shù)方法。在江和甫的科學(xué)技術(shù)決策指導(dǎo)下，高推重比核心機上采用了大量的新材料，不僅有力地推進了研制工作，還帶動了我國這一領(lǐng)域新材料的發(fā)展。

　　五、打破常規(guī)，著眼未來

　　航空發(fā)動機的研制，是按預(yù)先研究、核心機研制、驗證機研制、型號研制分階段進行的，各個階段的研制目標(biāo)各有不同。

　　核心機研制的目標(biāo)主要是掌握設(shè)計性能；只是為了滿足臺架試車，驗證其氣動性能和設(shè)計技術(shù)，因此核心機的工作壽命只需要幾十小時，對各個部件和整機的重量也沒有嚴(yán)格要求。

　　而我國高推重比核心機的目標(biāo)是研制符合工程運用的核心機，其結(jié)構(gòu)、強度、重量、壽命和可維修性要完全符合裝備要求，包括高空、高速在內(nèi)的“全飛行包線”的所有空中狀態(tài)都要能正常工作，壽命需要達到上千小時，這無形中提高了設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。因此，在高推重比核心機研制階段，還需要開展大量的驗證機階段甚至是型號階段才開展的工作，這樣下來，高推重比陔心機設(shè)計方案本身就成為一個滿足驗證機要求的方案。就外觀來看，高準(zhǔn)重比核心機也不再是傳統(tǒng)意義上只有高壓壓氣機、主燃燒室、高壓渦輪三大核心部件的核心機，它還配備了外涵道等部件，這是以前的核心機所沒有的。而一些技術(shù)性能和材料的使用，更是按型號機來考慮的。從高推重比核心機的頂層方案設(shè)計伊始，還綜合考慮了將來向大型運輸機動力以及地面燃氣輪機發(fā)展。

　　不僅如此，總設(shè)計師組組長江和甫還提出了“第一臺核心機要上高空臺試驗”的研制決策，這又是一個打破航空發(fā)動機研制慣例的做法。按照慣例，航空發(fā)動機在核心機研制階段，要用好幾臺核心機來分別驗證不同的設(shè)計性能，而第一臺核心機只作地面臺試驗?！暗凇_核心機要上高空臺試驗”給本來就十分困難、技術(shù)風(fēng)險非常大的高推重比核心機研制又增添了很多困難和技術(shù)風(fēng)險。江和甫這樣做，不是沒有人勸過他：“研制核心機就干核心機的事，別去冒那么大的風(fēng)險，拿到設(shè)計性能就行了?！倍睦贤赂菍ｉT找他相勸：“老哥，按部就班地走下去，你的形象照樣很好，你還能干幾年?出了事就毀了你一輩子的聲譽?！钡窃诤娇瞻l(fā)動機研制領(lǐng)域求索了40多年的江和甫，曾經(jīng)成功地改進過渦噴-6、渦噴—7發(fā)動機，并且作為總設(shè)計師，主持完成了渦噴—13系列發(fā)動機的后期研制。這一系列型號航空發(fā)動機，至今仍是我國主戰(zhàn)殲擊機的動力。此外，作為第一總設(shè)計師，他還主持完成了我國首臺擁有完全知識產(chǎn)權(quán)的航空發(fā)動機核心機—中等推力渦扇發(fā)動機核心機的研制。我國幾個主要殲擊機的發(fā)動機里，都有他親自設(shè)計的零部件或是由他牽頭江和甫已是一位功成名就的航空動力專家了，到了事業(yè)快要畫句號的年齡段，要是栽個大跟頭，說的不好聽，那簡直是“晚節(jié)不?！薄?/p>

　　江和甫不是沒有想過自己在其中的利害得失，他在高推重比核心機研制中自己給自己加壓，一個重要原因是，可以盡可能多、盡可能早地暴露研制中的問題。按照他的話說：“盡量把問題暴露在前期，才有時間去攻關(guān)和解決，不然，后面工作的難度和技術(shù)風(fēng)險將會更大。

　　正是憑著中國科研人員這種相信技術(shù)、大膽創(chuàng)新、不畏艱難的勇氣和決心，為以后成功解決各種技術(shù)困難打下了堅實基礎(chǔ)。

　　六、“順利”通過地面最大工作狀態(tài)

　　高推重比核心機在地面臺第二階段的一次試驗中出現(xiàn)了油氣煙霧，現(xiàn)場的氣氛驟然緊張，很多參試人員一時不知所措?？蒲腥藛T后來通過分析認為，這是在高轉(zhuǎn)速條件下形成的正?，F(xiàn)象，并不是燃油泄漏。停車后經(jīng)檢查和分析，這—判斷非常準(zhǔn)確，地面試驗才得以繼續(xù)。否則的話，如果把試驗停下來，通過分解高推重比核心機來找原因，要耽誤好幾個月時間。

　　高推重比核心機地面最大工作狀態(tài)試驗是研制中的重要一環(huán)，要達到這一狀態(tài)，就要通過“共振區(qū)”，這是任何航空發(fā)動機研制進程中的一道坎。是否能夠通過，就要看高推重比核心機的設(shè)計、結(jié)構(gòu)、強度和控制系統(tǒng)等是否能經(jīng)得起全面的綜合考驗。

　　在渦輪院地面試車臺上，高推重比核心機進發(fā)出有節(jié)奏感，一陣緊似一陣的，如同戰(zhàn)機沖刺長天一樣的嘯叫!操作屏前，技術(shù)人員緊盯著計算機熒屏上反映高推重比核心機工作狀況的綠色曲線，目不轉(zhuǎn)睛地望著各種儀器、儀表，個個屏聲斂氣。來賓觀摩室里，前來考察這次試驗的上級領(lǐng)導(dǎo)，軍方使用業(yè)界專家，有的站起來，有的離開座位走到大屏幕前，近距離地觀察高推重比核心機的運行狀態(tài)，關(guān)切之情都寫在了臉上。隨著油門桿緩緩向上推移，高推比核心機發(fā)出的嘯叫越來越緊湊，反映推力的綠色曲線平滑地通過了“共振區(qū)”，一路攀升，直到最大狀態(tài)的頂點。試驗順利成功了!這是一個載入我國航空工業(yè)史冊的時刻—我國自主研制、技術(shù)跨代、具有國際先進水平的高推重比核心機地面試驗達到最大狀態(tài)，標(biāo)志著中國最先進渦扇航空發(fā)動機的研制又邁過了—重雄關(guān)!而為了這一刻，一航渦輪院和我國50余個參研單位的數(shù)千名科技人員已經(jīng)為之整整奮斗了15年。此后科研人員并沒有因為“一點點”勝利而沾沾自喜，而是一鼓作氣，又順利完成了地面臺上的全部試驗。我國高推重比渦扇發(fā)動機核心機由此誕生。

　　七、結(jié)語

　　15年來，一航渦輪院和參研單位的數(shù)千名科技人員合力攻堅，從摸索和突破一項項關(guān)鍵技術(shù)著手，從設(shè)計和驗證一個個零件開始，一步一個腳印，完成了高推重比核心機的高壓壓氣機、主燃燒室、高壓渦輪三大核心部件和軸對稱矢量噴管的研制，先后經(jīng)歷了方案設(shè)計，直至核心機技術(shù)設(shè)計—核心機工程圖設(shè)計和相關(guān)技術(shù)文件的編制并下廠加工—核心機總裝—核心機在渦輪院地面臺上點火一次成功并順利推到慢車狀態(tài)—試驗達到地面最大狀態(tài)—地面臺上的全部試驗。高推重比核心機的研制迎著風(fēng)雨艱辛，一路走來，創(chuàng)造了80余項國內(nèi)航空發(fā)動機研制的第一。高推重比核心機研制的順利成功，在中國航空發(fā)動機研制史上寫下了濃墨重彩的一筆。

　　高推重比核心機的研制成功，為我國在登頂高推重比航空動力高峰過程中建立起了“大本營”，有了這一“大本營”，我國一定能夠如期征服高推重比渦扇航空發(fā)動機的高峰，把我國的新一代戰(zhàn)機送上藍天!

　　(完)