欣喜：我WS500小渦扇發動機的技術與研製亮點！
欣喜：我WS500小渦扇發動機的技術與研製亮點！
2006年12月，西北工業大學張定華教授科研團隊完成的「航空發動機整體葉盤高效精密數字化冷工藝製造技術研究與工程應用」成果入選教育部2006年度「中國高等學校十大科技進展」。這標誌著我國航空發動機製造關鍵技術跨越了一個高度！伴隨這一高度有「兩個惟一」引人矚目：
西北工業大學是我國自行研製的渦扇500發動機主要參研單位中唯一的高校；西北工業大學是某新型高性能發動機研製行政總指揮系統中唯一的高校,這難得的「惟一」，見證著西工大張定華科研團隊航空報國、激情進取的膽略和智慧，留下的是開拓者「志在超越」的豪邁之歌。
膽與識：咬定青山不放鬆
我國航空發動機整體水平落後於西方航空大國。航空發動機是制約我國航空發展的瓶頸。現代戰爭沒有強大的航空，就沒有強大的國防。張定華科研團隊——西工大航空發動機CAD/CAM工程軟件研究所的同志清醒地認識到這一點。航空報國，咬定青山不放鬆，他們時刻準備著。
從1991年起，張定華就帶領全所人員與有關廠所合作，開始研究精鑄空心渦輪葉片製造問題。1997年，九五國防重大背景項目的兩項關鍵技術：空心渦輪葉片精鑄模具設計與製造技術和整體葉盤製造技術擺在了中國航空人的面前。擁有航空宇航製造工程國家級重點學科的西工大人敢不敢上？當時，他的團隊對這兩項技術研究雖有優勢，卻不是強項。主要困難一是沒有系統進行過渦輪葉片精鑄模具的設計製造經歷，二是沒有工程實踐基礎。他們充分分析了國內的現狀和團隊的有利條件，經過縝密的思考後毅然挺身而出。國內沒有一家企業或科研院所研製過這麼複雜的模具，我們既然有優勢就要敢為人先，有條件上，沒有條件創造條件也要上於是團隊中青年教師汪文虎挑起了渦輪葉片精鑄模具設計製造技術研製負責人的重擔。青年教師任軍學挑起了整體葉盤製造技術負責人重擔。
為了攻克渦輪葉片精鑄模具設計製造中的跨學科難題，張定華當年公派赴美國留學期間，先後在Cornell大學和Rochester大學進修了模具設計與分析技術和三維CT技術。為了報效國家、突破尚未解決的國防科研瓶頸問題，1999年學成後他毅然決定回國，主持航空發動機CAD/CAM工程軟件研究所的工作，並創建了中-美CBVCT圖像工程中心，繼續圍繞「九五國防重大背景項目兩項關鍵技術問題」開展深入研究，並得到了總裝備部、國防科工委和教育部的重點項目支持。
整體葉盤是新一代航空發動機實現結構創新與技術跨越的核心部件。與傳統裝配部件相比，整體葉盤將葉片和輪盤設計為一體，具有減重、減級、增效、可靠性高等優點，英、美等國90年代初就將整體葉盤使用於新型發動機，並嚴密封鎖其製造技術。整體葉盤結構複雜，通道窄，葉片薄、彎扭大、易變形，材料多為鈦合金等難加工材料，其綜合製造技術屬國際性難題，國內幾乎是空白。
為了保障整體葉盤研製關鍵技術攻關，團隊將本學科「211工程」建設投入的經費集中使用，並貸款200餘萬引進了先進的五坐標NC加工中心，解決了研究之必須設備。此外，還自籌經費300餘萬元購買了大型車削加工中心等系列配套設備。
兩項關鍵技術都是綜合性很強的高技術，要想取得成功必須團結奉獻、團隊作戰。張定華教授作為隊長，指揮若定，專業研究人員、博士、碩士等團隊成員則分工協作，堅定地向著目標挺進。逢山開路，遇水搭橋，衝破重重難關，終於十年磨劍破青峰，搶佔了航空發動機製造關鍵技術制高點。
圍繞整體葉盤研製突破了10餘項關鍵技術，系統地解決了研製全過程的主要工程技術難題，獲軟件著作權1項、申報發明專利8項，建立了具有自主知識產權的整體葉盤加工理論、工藝規範、專用軟件，形成了產學研結合、專業化協作的數字化製造技術體系，建成了國內唯一的整體葉盤快速試制基地，實現了複雜整體結構件加工技術的跨越。該成果屬國內首創，其綜合技術達到了國際先進水平，其中大尺寸閉式整體葉盤加工等多項技術達到國際領先水平。
勇與謀：赤子雄心圖宏願
航空發動機研製是高技術產品，按國外的經驗，一般研製週期是10到20年。但2005年1月12日《中國航空報》的一條消息卻平地一聲雷：「渦扇500發動機是中國自主研製的航空發動機，項目於2003年6月18日正式啟動，2004年10月完成總裝，歷時僅16個月，這在中國航空發展史上是沒有先例的。這是中國一航科技實力、研製水平的又一次集中體現。」值得一提的是，渦扇500發動機風扇和壓氣機的全部轉子整體葉盤均由張定華團隊採用先進技術研製。在中航一集團渦扇500發動機表彰大會上，張定華團隊被授予先進集體，王增強、任軍學被授予「新機之星」稱號。團隊完成的另一項成果--兩級風扇整體葉盤作為我國航空發動機技術水平的標誌性成果，在2004年珠海航展上亮相並產生了重大影響。它標誌著我國在該領域打破了國外技術封鎖，成為世界上具備整體葉盤製造能力的少數幾個國家之一。
如果說實踐是檢驗真理的惟一標準，那麼實際應用則是檢驗技術的過硬標準。然而，在航空航天等高科技領域，攻克新技術難，推廣新技術更難！由於軍工產品製造的特點，葉片製造工藝無論水平多高，隨著產品的研製而穩定後，沒有哪個設計單位輕易敢冒風險改變定型的工藝。對此張定華教授堅定地說：我們不是為了研製而研製，關鍵要將新技術用在新機設計上，僅僅自己敢「吃螃蟹」不行，必須請設計單位和我們共「吃螃蟹」。
某總裝任務研製新型無人戰機動力裝置。起初，設計單位採納了張定華團隊建議:風扇轉子採用整體葉盤結構。但在加工製造協調時，由於該整體葉盤風扇轉子直徑尺寸大，葉片大旋臂，型面大扭曲，其製造工藝技術難度很高，研製技術風險性很大，因此設計單位又將風扇轉子方案改成了傳統工藝單葉片加工，榫齒榫槽連接。瞭解此信息後，從提高我國新機性能的長遠發展考慮，團隊不遺餘力上門與設計單位溝通，介紹自己的成果和整體葉片應用的成功案例，並承諾主動承擔研製任務，使設計單位最終下定決心：該發動機風扇轉子和兩級增壓級轉子採用整體葉盤結構。雙方簽訂了這項當時研究難度最大、技術風險最高的研究課題。
就這樣好「酒」巧「賣」，航空對德合作項目JET發動機六級壓氣機葉片和國防科工委某計劃重點項目三級風扇葉片製造技術研究等落根團隊。搶抓機遇，主動出擊，發現和培育了潛在的科研市場，不僅提升了團隊的科研水平，也奠定了團隊的行業地位，不斷推動著我國航空發動機行業的技術進步。目前，張定華科研團隊研製的整體葉盤先進製造技術已成功應用於多種型號的新型航空發動機研製，覆蓋了國內在研的所有整體葉盤，並推廣應用於航天、船舶、能源等領域，產生了重大的國防和社會效益。
苦與樂：眾人划槳開大船
航空發動機被譽為「工業之花」，渦輪葉片則被譽為航空發動機皇冠上的明珠，其尊崇高貴和無上價值不言而喻。北京中華世紀壇下存有100件代表20世紀我國國家級技術水平的物件，以單晶製造技術生產的發動機渦輪葉片整體實物是其中之一。「那項技術裡有我們的貢獻」，張定華、王增強說起這些時臉上溢滿自豪。是的，為了這「工業之花」，為了這「皇冠上的明珠」，張定華團隊嘔心泣血，歷經苦寒梅花香。
2007年1月8日，記者跟隨張定華教授等參觀了西工大整體葉盤研製基地。「這是『211工程』費購置的MICRON高速銑加工中心，這是『211工程』和貸款購的SAJO五坐標加工中心，那可是我們自籌資金購的數控車削加工機床和三坐標加工中心。它們為我們的研製立下了汗馬功勞！」張教授如數家珍。筆者繞有興致的登上一台數控床仔細觀看正在加工的整體葉盤。那葉片彎弧柔美，扭身精妙，銀光潤澤，華麗的旋轉造型彷彿是鈦合金的優美舞步。王增強老師的說法可以印證：軍方和行業有的領導和專家在評審某葉盤零件時，風趣的說這不只是產品，也是工藝品；看西工大的產品，真是美的享受！
「你看，就A4紙大小的整體葉盤葉片最厚2毫米，最薄處只有0.2∼0.3毫米，我們卻能按照指標要求加工出來，可以說全國唯此一家」，兩人陶醉在團隊研製的精美葉盤葉片中，儼然藝術家陶醉於自己心愛的作品。聽了我們對話趕過來的史耀耀教授補充說：「我們用的不是行業中最好的設備，但做的活絕對是最漂亮的，絕不允許有一丁點瑕疵！」
曾有一點「瑕疵」讓這些堂堂男兒落淚，儘管「瑕疵」不是他們造成的。
事情是這樣的：除表面拋光外，團隊完成了某發動機整體葉盤研製的所有環節，由於時間進度要求，設計部門建議將最後一道光整工序交由協作單位完成。按此辦理後在葉盤返校檢測時卻發現拋光不理想。看到「歸家」後產品的這點「瑕疵」，現場的研製人員落淚了。是啊，他們不是簡單地把送出去的葉盤看成產品，而是看成與自己息息相通的有生命的東西，對每一件產品都有難捨的深情。就好比嫁女兒，容不得一點瑕疵和委屈。後來，團隊重新組織拋光才算定了心。
對此，不理解的人或許會認為是小題大做。其實，經過葉盤研製「煉獄」的人都有深切的體驗。航空發動機整體葉盤非常昂貴，原始毛坯成本一個二、三十萬。加工到成品要經過幾十道工序，數百次換刀，上千次進退刀。任何一個環節和工序出丁點問題，就可能前功盡棄。特別是軍工產品，絲毫馬虎不得，更有時間節點猶如利劍懸首。「牽腸掛肚，如履薄冰，寢食難安」，團隊成員誰沒有這樣的體驗？只有產品送出門，聽到發動機點火成功的消息，他們懸著的一顆心才能放下。長期處於壓力後的釋放，那是怎樣一種歡暢，一種陶醉，一種說不出來的痛快！
無疑，這是一群癡迷事業的人，也是懂得享受事業的人，享受成功。可成功來之不易！
場地中間被塑料板圍起了一塊。那是團隊新研製的大型線性摩擦焊設備，是為下一步整體葉盤製造技術升級做準備的。2001年，這塊地方上空搭著棚子，隊員們正冒著巨大危險堅持科技攻關。當時這座樓學校預期三個月最遲半年內修建好，但計劃趕不上變化，因為種種原因半年後大樓仍未修好。可上千萬的設備已運來，停放久了設備就??軍工型號任務十萬火急，進度絕不能拖。沒有退路，必須背水一戰！為了按節點完成任務，團隊就在腳架錯立大樓施工的同時搭著棚子戴著安全帽堅持干。寒冬，冷得人發抖；酷暑，熱得人透不過氣。怕把價值千萬的數控床熱壞，只能在機床上架起通風機。「為趕節點，一線的同志三班倒，最怕就是深夜進出棚子，萬一不小心掉進門外的施工溝就可能『光榮』了。」王增強說。
渦扇500發動機任務攻關正值2004年西安炎熱的夏季。任軍學博士、田榮鑫博士常常與工人師傅一起吃住在車間，廢寢忘食地苦幹終於將田榮鑫累病了，但他仍帶病堅持工作。他說，工作十萬火急，我絕不能下火線，這正是實現我航空報國的最好機會。暑假期間，學校安排史耀耀、王增強分別去德國和英國進行短期技術培訓，護照和簽證都已辦好，當時正直葉盤研製的攻堅時期，他倆均放棄了出國機會，全力以赴投入研製工作。正是靠著這股子拼勁，才把不少專家認為的西工大按節點完成葉盤研製參加2004年珠海航展不可能的事變成了現實，在國內發動機研製史上創造了奇跡！
團隊科研框架概括為「三點一面」：三點即渦輪葉片精鑄模具設計製造技術、整體葉盤數字化製造技術、壓氣機轉子葉片NC加工技術；一面即航空發動機信息化。其中每一項都熔鑄著團隊的集體智慧。十年磨礪中，一批年輕人脫穎而出挑起了重大研究課題的重擔，汪文虎、任軍學、劉維偉分別擔負起了300萬元以上重大課題的課題負責人重擔；藺小軍、田榮鑫成長為獨當一面的技術骨幹；大多數同志在實踐中成為高素質、高水平專業人才。
眾人划槳開大船。正是有了這樣一支心繫國防、敢於拼硬、艱苦奮鬥、團結奉獻的隊伍，才成就了我國航空發動機製造關鍵技術的輝煌篇章。近年來，團隊兩項科研成果被評為部級科技進步一等獎。
魂魄化作精衛鳥，血花濺作紅心草。我們相信，在強我航空揚我國威軍威的偉業中，張定華科研團隊將不斷攀越新高峰，中國明天的「工業之花」必將綻放得更加絢麗！
【圖為珠海航展上露面的WS500發動機】
[ 本帖最後由 mxsf0043 於 2007-4-28 18:32 編輯 ]
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