作者:矫阳 来源:科技日报 发布时间:2024/2/2 8:28:18
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中国工程院院士尹泽勇:要做就做最先进的发动机

 

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当下,中国航空发动机集团有限公司(以下简称中国航发)自主研制的1000千瓦级AES100民用涡轴发动机,正在为今年自主适航取证做最后冲刺。

它是我国第一型具有国际竞争力和完全自主知识产权、技术水平比肩国际第四代先进民用发动机的产品。

“要做成民用航空发动机的中国品牌,做出最先进的发动机,让中国飞机都用上强劲‘中国心’!”中国工程院院士、中国航发科技委原主任尹泽勇日前接受科技日报记者访谈时表示。

中国航空发动机事业取得长足进步

记者:航空发动机被称为现代工业“皇冠上的明珠”。世界上有哪些国家能研制先进航空发动机?

尹泽勇:当前,美国、俄罗斯、英国、法国和中国能够研制先进航空发动机。新中国航空发动机事业在抗美援朝的烽火中诞生,靠的是自强不息。经过一代代从事航空发动机事业的航发人的不懈努力,我国航空发动机事业从无到有、从小到大、从弱到强,实现了涡喷、涡扇、涡轴、涡桨等先进航空发动机系列产品的研制生产。

记者:中国航空发动机事业发展现状怎样?这些年涌现出了哪些代表性产品?

尹泽勇:党和国家高度重视航空发动机事业发展。2023年9月1日,习近平总书记专门给中国航发“李志强班”职工回信指出,“这些年,中国航空发动机事业有了长足进步,初步探索出一条自主创新发展的新路子”。这是对航空发动机事业取得成绩的高度概括和褒奖。

这些年,航空发动机取得长足进步。民用发动机方面,近年航展中,中国航发先后展出CJ(长江)1000A、CJ2000等大涵道比涡扇商用发动机,AES100、AEP100等涡轴、涡桨通航动力,以及其他各类新型发动机。这些都是我国航空发动机事业取得长足进步的具体体现。

记者:您提到的这些发动机处于什么水平?

尹泽勇:以国人关注的大飞机动力长江系列发动机为例。我是该系列发动机的首任总设计师。在立项之初,我和团队成员的目标就是对标世界一流,做最先进的发动机。经过多年努力,该系列发动机已取得显著进展。

记者:长江系列发动机具体配装什么飞机?

尹泽勇:CJ1000A发动机能满足150座级单通道飞机的动力需求,将是商用飞机的强劲“中国心”。CJ2000发动机以配装双通道远程宽体客机为目标。这两型大涵道比发动机都具有完全自主知识产权,且油耗低、排放低、噪音低、可靠性高、寿命长,还可通过改进改型系列化发展。

坚持自主研制理念不动摇

记者:曾有种说法是,“一代人,一型航空发动机”。研制发动机为什么需要这么长时间?

尹泽勇:研制航空发动机是一个复杂的系统工程,集成了气动、燃烧、结构强度、控制、机械、材料等诸多现代科学技术的最新成就。发动机的使用要求也特别苛刻。发动机需要在高温、高寒、高原及盐雾等复杂环境下长期可靠工作。它的设计、制造及试验工作量极大,因此研制周期长。

记者:随着新机制以及新技术的出现,我国发动机研制周期是否会缩短?

尹泽勇:我国航空发动机自主研制步伐在不断加快。尤其是2016年,党和国家批准成立中国航发后,许多关键核心技术都实现了突破。

我深有体会的是,研制战线全体成员直面困难,敢于拼搏,采取了许多创新理念、创新方法。

比如,我们着力加强应用基础理论研究、共用技术研究和型号预先研究,并与型号研制紧密结合;加强叶片、轮盘、控制系统、轴承等关重件和关键成附件研制;加强试验能力、生产能力和保障能力建设等。我们的工作很务实也很有成效,保证了发动机技术水平的大幅提高及研制周期大幅缩短。

记者:为加快国产飞机发动机研制进程,我们做了哪些努力?

尹泽勇:我们做的最重要的努力是坚持自主研制理念不动摇。这些年,我们克服重重困难,主动建立起自主创新研发流程,大力应用仿真技术,建立健全质量管理体系,推进“一次成功”工程实施,推广“一装一试”装配模式转换等。设计、试验、制造水平不断提高,研发周期不断缩短。

近8年来,一批新型发动机成功首飞,一批重点型号鉴定定型,一批关键技术被陆续攻克,一批核心装备正在加速研制。

需要具备十年磨一剑的毅力

记者:研制高技术水平的发动机,需要具备什么条件?

尹泽勇:想独立自主研制出技术先进、质量可靠的航空发动机,需要科学的研制方法、先进的技术手段和创新务实的研发团队。当然,也要付出大量的资源,具备十年磨一剑的毅力。

20世纪七八十年代,我和团队成员在发动机设计中,创新研究应用先进的数值分析方法。这也是现在设计分析的重要方法之一,对加快自主创新研制至关重要。

从当年开展方法研究,到今天团队成功开发出我们自己的通用设计优化工业软件,这个过程非常艰苦,没有毅力无法坚持下来。

记者:在能力建设方面,我们做出了什么创新举措?

尹泽勇:这些年,相关部门加大了支持力度。我们加快设备建设进度,新建的航空发动机高空模拟试验基地、航空发动机露天试车台等一批先进的试验设施,都有力保障了先进发动机研制。

我们还充分利用新型举国体制优势,聚合全国力量,组建“国家队”。如成立中国科协航空发动机产学联合体等,形成融通创新基本格局。

记者:2016年,“玉龙”发动机首次展出。这款新型涡轴发动机完全由我国自主设计研发,并获得国家科学技术进步奖一等奖。这是我国航空发动机单独申报取得的最高国家级奖项。“玉龙”发动机的成功研发,对中国航空发动机事业的重要意义是什么?

尹泽勇:“玉龙”是我国第一型走完自主创新研发使用发展全过程的涡轴发动机。其根本转变了我国涡轴发动机的研制方式,实现了涡轴发动机技术水平从引进国外专利生产,到完全自主创新研发先进发动机的本质性跨越。

作为该发动机的总设计师,我认为其成功研发更重要的意义,在于证明了我们敢想敢干敢胜利。外国人能做到的,中国人不仅能做到,还能做得更好。

记者:“玉龙”发动机1984年启动研制,至今已有40年,这个过程中凝练出了“玉龙”精神,这具体是什么?

尹泽勇:今年恰逢“玉龙”发动机研发、使用、发展40年,我亲历并见证了“玉龙”发动机的不断发展。在它的预先研究、设计研制、批量列装、改进改型发展过程中,凝练形成了“脚踏实地、自主自立、执著坚守、志在超越”的“玉龙”精神。这种精神激励我们研发出更多自主创新先进发动机。

记者:当前,“玉龙”发动机还在升级迭代吗?

尹泽勇:近年来,研制团队不断改进升级,“玉龙”发动机的性能、使用寿命已远超定型时的要求。而且团队进一步创新研发了一系列先进发动机,比如AES100即团队发展出的最先进第四代民用涡轴发动机。此外,还有相应的涡桨及涡扇发动机等。

可从多方面评价发动机的先进性

记者:您长期从事航空发动机研制工作。在您看来,一型先进发动机的标准是什么?

尹泽勇:我1962年上大学进入航空领域,毕业后进入航空发动机行业至今,先后参与研制了多型涡扇、涡轴和涡桨发动机以及直升机传动系统。

我认为,一型发动机先进与否,大致可从设计、制造和使用效果等方面来判断。

只有运用最先进的制造技术,才能造出好发动机。比如,涡轮叶片是发动机“核心中的核心”。要生产出大推力(功率)、高推(功)重比的发动机,必须提升涡轮前的温度。而在高温下,涡轮叶片材料的持久、蠕变强度、抗热疲劳等性能则是其长期工作的基础,是判断一台发动机先进与否的标志之一。

记者:您提到高温环境下涡轮叶片材料的性能是其长期工作的基础。那么,当前应用的拥有良好热强性能的金属材料是什么?

尹泽勇:目前拥有良好热强性能的金属材料就是镍基单晶合金。在研制“玉龙”发动机的过程中,我们在国内最先研发制造了最先进的单晶合金叶片,克服了材料制备、叶片加工等一系列困难,保证了“玉龙”发动机的先进性。

记者:涡轮叶片材料的发展,是否会随着涡轮前温度的上升“水涨船高”?

尹泽勇:是的。从高温合金到定向合金,再到单晶合金,以及陶瓷基复合材料,每种新材料的诞生,都提升了涡轮叶片的热强性能。

但是新材料总有一个成熟过程,在研制“玉龙”发动机时,我们采用单晶高温合金,极大提高了发动机性能。现在,我们又在研究热强性更佳的陶瓷基复合材料叶片。

记者:从发动机的使用角度来说,您认为应如何在技术先进和成本适合之间取舍?

尹泽勇:最合适的才是最好的。航空器种类很多,对各类发动机的要求各不相同。从飞机用户的使用需求出发,既能够满足使用需要,又经济可靠,才是好的发动机。

如果发动机只是满足狭义的技术先进,但成本高昂、使用维护不便,用户承受不起,是没有竞争力的。

发动机的先进性,也包括经济性和维护性。AES100发动机在促进经济性和维护性方面已做了大量工作。我指导团队在其先进通用核心机基础上发展了涡轴、涡桨、涡扇发动机和燃气轮机,具有极大经济优势。

记者:请谈谈航空发动机未来的发展趋势。

尹泽勇:航空发动机未来要满足碳达峰碳中和的要求。如今,民用发动机技术创新的方向,正在从提高热效率减少碳排放的渐进式改革,向开发新的低碳推进技术与新燃料的革命性变革转变。其中,可持续航空燃料、新型混合动力推进技术、氢动力技术等已成为最具代表性的颠覆性技术。

记者:中国航发在这方面有哪些研究?进展如何?

尹泽勇:我前面说过,要做就做最先进的发动机。这些年,为实现“双碳”目标,我们已系统布局前沿颠覆技术,加快推动氢能、混电等新能源、新原理航空动力技术的研究,努力抢占未来前沿动力制高点。

 
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