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Discussion in 'Air Force' started by jackbh, Sep 14, 2005.

  1. Bltizo
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    Though a bit of searching, I managed to find an online copy of the original article, which I'm posting in full below so we have a record of it:

    http://www.stawards.com/shownews.asp?id=4475&bigclassname=%CD%F9%C6%DA%BB%D8%B9%CB


    航空动力的攻“心”战
    发布日期:2018-06-14 点击次数:13
       ——记中国航空发动机集团专职型号总师、沈阳发动机研究所总设计师刘永泉
       本刊记者 蔡 萌 杨 戈
      2018年4月,中美贸易战风起云涌,一触即发。而在这场不见硝烟的战争背后,实质上是两国科技实力的较量。
      4月16日,美国商务部宣布今后7年内,将禁止该国企业向中国电信设备制造商中兴通讯出售任何电子技术和通信元件。在此之前,中国芯片严重依赖进口,尤其是从美国进口。而美国率先选择了在几乎垄断的芯片领域“开火”,无疑触碰到了中国通信产业核心技术缺乏的痛点。
      这次“芯片事件”给中国的科技工作者敲响了警钟。一个国家如果高科技的核心领域长期被别人控制,很容易被卡着脖子,受制于人。核心部件的“心脏病”问题,再次严峻地摆在国人面前。
      由芯片之“心”不由让我们想到被称为飞机“心脏”的航空发动机。俗话说,一代发动机,一代飞机。发动机不仅仅只是飞机的一个重要部分,也是推动整个航空工业快速发展的源动力。目前,航空发动机的发展水平已是一个国家综合国力、工业基础和科技水平的集中体现之一,是国家安全和强国地位的重要战略保障。
      正因如此,长期以来,美、俄、英、法等少数航空发达国家一直把优先发展航空发动机作为基本国策,把航空发动机技术列为严密封锁、严禁出口转让的关键技术,并逐步形成了在航空动力技术和全球市场的垄断地位。
      同国际先进水平比起来,我国军用飞机的发动机一度存在明显的代差,成为制约我国航空装备可靠使用和升级换代的“瓶颈”。这种受制于人的局面对于我国的国家战略安全形成了巨大的威胁,能自主研发出先进水准的航空发动机成为中国迫切需要解决的难题之一。
      航空发动机是否会重蹈芯片困局的覆辙?为此记者采访了中国航空发动机集团沈阳发动机研究所总设计师刘永泉。作为新一代航空发动机设计师的领军人物,面对国人对“中国心”的迫切期待与国家对航空发动机的迫切需求,他给我们吃了一颗“定心丸”:“新中国成立60多年来,中国的航空发动机走出了一条从仿制起步逐步走向自主创新发展的道路,目前我国已经成为世界上仅有的5个拥有自主研制航空发动机能力的国家之一。我国加快实施创新驱动发展战略,航空发动机与燃气轮机国家重大科技专项全面推进实施,使我国航空发动机事业步入新时代,中国航空发动机集团公司奋力谱写新时代航空发动机事业新篇章,研制出独立自主、技术先进、质量可靠的航空发动机,我们一定能为军民用航空装备提供健康强劲的‘中国心’,从根本上解决我国航空发动机的自主保障问题!”
    从无到有:杀出一条血路
      为什么设计和制造出高性能的航空发动机如此之艰难?
      在航空动力界摸爬滚打了35年,经历过许多“酸甜苦辣”之后的刘永泉有他的感慨:“航空发动机是一项综合的系统工程,几乎涉及包括材料学、流体力学、燃烧学、传热学、结构力学、工艺学、自动控制和电子设备等工程领域的所有学科,是现代科学技术的集大成者,也是衡量一个国家军事装备水平、科技工业实力乃至国家综合实力的标志。”刘永泉说,“而且由于水桶效应,基础学科、工程技术应用学科或者流程存在短板,都会导致航空发动机水平受限,这也是为什么世界上能独立研制飞机的国家至少有20多个,而独立研制航空发动机的只有少数几个国家的原因。”
      的确,一台航空发动机拥有上万个零部件,须用轻质、高温、高强度的特殊材料制造,加工精度已达微米级,研制难度大、周期长、耗资多、风险高。可以毫不夸张地说,航空发动机的研制,一直是在挑战工程科学技术的极限。
      先进的航空发动机决定了飞机的性能。要让流动的空气经过几米长、直径不到2米的金属“圆筒”就能产生几千公斤甚至上万公斤的推力;需在高温、高压、高转速和交变负荷的极端恶劣条件下长期可靠地工作,并满足推力大、油耗低、重量轻、寿命长、噪声小、排污少、可靠性高、安全性好、研制和维护成本低等众多互相矛盾而又十分苛刻的要求......技术要求如此之多、如此之高,所以有人形容,设计、制造一台高性能的航空发动机,可谓是“螺蛳壳里做道场”,难度极大。
      经过60多年的发展,中国航空发动机事业有了长足的进步,产品完成了从无到有、从小到大,但我国仍不是航空强国,症结就在于我们在自主研制的飞机“心脏”——先进的航空发动机还不够强大。“就像一个患有心脏病的人,就算他看上去身体再结实,肌肉再发达,他也不能算是一个完全健康的人,不可能参与到激烈的运动竞赛中去。”刘永泉的这个比喻非常形象。
      “引进和仿制是吃不透航空发动机关键技术的,必须靠自己积累,创新必须打破条条框框,探索自己的道路,航空发动机技术越来越复杂,国外对我国的技术封锁也越来越严密,采取了更严格的限制措施,现在航空发动机的关键技术就算我们愿意出大价钱去买,对方也不会卖给中国。所以唯一的出路就是自主创新,杀出一条血路!”从刘永泉的话里,能读出没有谁会比我国航发人自己更迫切打造出一颗强劲的“中国心”。
      20世纪80年代,刘永泉大学毕业之后进入了有“航空发动机设计师摇篮”之称的沈阳发动机研究所(606所)工作,先后经过了部件室、实验室、总体室的锤炼,从普通的设计人员到工程师,到研究室副主任、副总设计师,再到沈阳发动机研究所的总设计师,30多年过去了,刘永泉一直没有离开过航空发动机的研究工作。
      在刘永泉看来,沈阳发动机研究所是个英雄的集体。这是新中国第一个航空发动机研究所,也是中国大中型涡喷、涡扇航空发动机的研发中心。当年,沈阳发动机研究所的老所长、被誉为“中国航空发动机之父”的吴大观先生曾经说过:“什么时候拿出你们的产品献给党?”“在核心技术领域,一个伟大而自尊的民族决不能幻想别人的恩赐......自主创新之路,注定是一条艰辛之路,但更是一条希望之路。”几十年间,沈阳发动机研究所几代人非常坚定自主创新、自主研发的信念,矢志不渝、百折不挠地走航空发动机自行研制的道路,在经费、设备、研制经验不足等极其困难的条件下,先后研制过10多种型号的航空发动机,已有几型装备空军投入使用。
      在刘永泉的回忆中,他刚刚入所的时候,全国上下航空工业很不景气,当时的研究所条件也比较落后,但是他看到老的设计人员们即便在条件不具备的情况下,依然坚持开展发动机的自主研制,加班加点,遇到困难,解决困难,失败了,从头再来,有非常执着的精神,这给年轻的刘永泉留下了铭心刻骨的印象,让他记住了作为一名航发人应该具有的素质。
      “航空发动机作为高精尖产品,在技术垄断相当严重的背景下,在短时间内有较大的突破非常困难,因为航空发动机不是一个学科或者一项工程那么简单。”刘永泉介绍道,“从最初的论证到方案,再到进行技术验证的工程研制阶段,之后才能设计定型,最终生产定型、投入批量生产。一台航空发动机从设计数据到最终装机服役需要一个漫长的研制过程。”而在这个漫长的过程中,有的航发人可能一辈子只干了一个型号,也有人甚至干了一辈子也没干成一个型号。但正是在这种前仆后继的探索和前进中,我国的航空发动机事业迎来曙光。
      航空发动机的攻“心”之战,这个过程如同当年红军的两万五千里长征,有敌人的封锁围剿,有恶劣的外部环境,粮草不足,缺医少药,即便在如此逆境中,沈阳发动机研究所的航发人依然“翻雪山”“过草地”,百转千折,突围而出。“如果没有持久坚定的信念,没有战胜一切困难的意志,没有牺牲小我成就大局的奉献精神,没有人能走完这么漫长的路程!”刘永泉感叹道。
      在后来的工作中,刘永泉先后参加了“昆仑”发动机、“太行”发动机等型号的研制,与严成忠总师、张恩和总师有了长时间的共事,对刘永泉而言也是难能可贵的经历,而两位航发前辈的言传身教更是对于刘永泉产生了深刻的影响。
      2002年5月,以严成忠为总师的“昆仑”发动机设计定型,标志着我国航空发动机实现了自行研制的历史转折,使我国成为世界上少数几个能独立自主研制航空发动机的国家之一。而在2005年3月,以张恩和为总师的“太行”发动机设计定型,标志着我国实现了军用航空发动机从第二代向第三代、从涡喷向涡扇、从中等推力向大推力的跨越,这三大跨越标志着我国的主力战斗机及其发展型有了“中国心”,配装我军主战机种的发动机开始摆脱受制于人的被动局面。这是历史性的突破,对我国航空工业和国防现代化建设具有深远的历史意义。
    从大到强:转变思维促发展
      严成忠总师在“昆仑”发动机设计定型之后曾经意味深长地说过一句话:“我们自行研发的发动机就是为了给下一代人走通一条路,现在这条路通畅了,这是几代航发人的心血和汗水的结晶......”时至今日,身为一代航发人的代表,刘永泉从前辈手中接过了接力棒,义不容辞地把这条路越走越宽广。
      刘永泉明白,想要打造强劲的“中国心”,必然要经历千锤百炼。“说实话,从我内心讲,我也希望能够实现跨越式发展,也希望能够‘弯道超车’,但在弯道超车的过程中更要尊重科学规律。”
      航空发动机每一代的发展大约有1/4的技术是全新的,每一个跨越其实都是基于上一代3/4的成熟技术来做新技术,否则会遇到很多瓶颈。这就是它的科学规律。研制涉及产品设计、制造、工艺、材料、试验验证等多个技术领域,只有打好扎扎实实的技术基础,才能研制出高性能的产品。
      刘永泉经常为自己和团队成员们鼓劲,有时候不断迎接挑战反而能激发出人的斗志和创造力。“我们需要大开脑洞,要完全抛开原来的固有的观念和认识,不停地学习和反思,解决新问题、接受新事物!”
      放眼当今航空发动机领域,航空发动机具有“三高一长”的特点,发动机的整机为高飞行包线、高推重比、高可靠性反复使用,发动机的零部件为高压、高转速、高温、长期循环往复工作,发动机研制为高投入、高门槛、高回报、长周期。航空发动机难在设计、难在材料、难在制造、难在维修、难在试验、难在检测。航空发动机不是普通的机械装置,而是非常复杂的大系统,需要同时满足重量轻、推力大、油耗小、结构简单、安全可靠、环保、噪声小、远程、高速、机动性和隐身等相互矛盾的要求。航空发动机是真正的多学科融合的复杂庞大的系统工程,与之相匹配管理体系相辅相承。
      航空发动机研发手段靠的是设计、试验等。前提是需要国家的支持,最需要长期数据积累,某些复杂的处理手段、某些特殊材料的加工制造方式不经过数万小时的试验,是没法摸索出来的,这个过程没有捷径可走,发动机的稳定性和可靠性都是在一点一滴的积累过程中,通过试验改进获得的,即便是美国、英国和俄罗斯这样的航发超级大国也不能例外。
      在刘永泉的主持下,航空发动机每一项新技术的从无到有,都经历了“反反复复地论证、反反复复地设计、反反复复地改进”这一艰辛的过程。为了降低风险,刘永泉要求“早试、多试、严格试”,不辞劳苦地开展各项试验,并且要选择最苛刻的条件,测试最强的边界。这是为了最大限度暴露问题,获取数据,及早发现,尽快解决。在发动机型号研制过程中策划安排严酷的考核试验,不少试验在我国是首次进行,甚至连试验设备都没有,只能先从设计试验设备入手,接着制造、调试,有的仅设备调试工作就要花好几年时间。
      在研制过程中,刘永泉谨慎对待每一个环节,不断总结,一步一个脚印。面对漫长的研制周期,这是一件急不得的事;面对外界的压力、质疑和强国的垄断,这又是一件不得不急的事。对于外界和网络上的猜疑以及不理解的言论,刘永泉从来不去辩驳什么,他认为只要能拿得出过硬的产品,靠实力说话,就是最好的证明。
      作为太行系列派生发展多个型号的总设计师,刘永泉主持的发动机总体设计、部件设计、系统设计、系统和发动机匹配、发动机和飞机匹配以及工艺、材料等研究均取得了重大进步。
      刘永泉转变以往发动机研制的应试思维,坚持满足作战使用要求为第一要务,以高标准、严要求,加强发动机自身能力提升。注重性能提升与可靠性平衡设计,通过采取先进气动和结构设计技术提升发动机性能的同时,采取了大量技术措施提升可靠性水平。针对单发飞机风险高的特点,始终将安全性设计放在首位,采用了适应单发飞机要求的相关重件控制及故障模式对策。首次提出并实施设计可生产性、制造符合性以及设计制造协同要求。他的这种研制思想、技术途径和研制程序为后续发动机研制树立了标杆。
      刘永泉主持先进发动机技术预研工作,锐意创新,提出型号与预研并重的发展策略,全面筹划了下一代发动机技术研究体系,组建研究力量,联合优势单位,举全国之力形成研发网络,提出下一代发动机技术研究的技术思路、技术途径、关键技术体系,主持完成发动机总体技术方案并不断迭代完善。重点突破下一代发动机高负荷、高效率和高稳定性压气机气动设计,高温升、高稳定性主燃烧室燃烧组织技术,高耐温能力、高效率涡轮气动和冷却技术,核心机部件匹配技术以及下一代新结构、新材料和新工艺工程应用等一系列核心关键技术。国内首次完成变循环特有的关键技术整机验证,构建了自适应发动机关键技术体系,取得了自主研发航空发动机技术的重大突破。
      作为中等涵道比涡扇发动机总设计师,刘永泉主持中等涵道比发动机总体技术方案论证及其关键技术研究工作,应用系统工程方法建立正向设计理念,提出中等涵道比发动机关键技术研究思路和技术途径,以及提升关键技术成熟度的方案和验证策略,搭建了中等涵道比涡扇发动机低压部件、系统的关键技术验证平台,突破了高抗畸变能力风扇、低消耗量滑油系统等10项关键技术,提升了关键技术成熟度,仅用5年时间就完成了两轮设计验证,在我国同等难度发动机研制中尚属首次。
      作为首席科学家,刘永泉主持的某国防项目“先进涡扇发动机整机振动抑制的容差设计技术基础研究”,针对当前航空发动机突出的整机振动问题,突破了传统以转子动力学分析为主的整机振动设计技术,提出了整机动力学整机振动强壮性设计概念、区间分析、容差设计等方法,形成了以整机动力学参数化建模、结构特征参数测试、结构特征参数分布特性分析等新技术为核心的新方法,并发展了大跨距多支点同心度测试、转子堆叠优化、转子振型测试等技术,发表论文数十篇,申报专利十余项。该研究成果已应用在科研和批产发动机生产交付中,改进了整机动力学品质,降低了整机振动的发生,大大提高了交付成功率,缩短了交付周期。
      刘永泉说,这些课题之所以意义重大,是因为它们解决的是共性问题,这不是某一个产品或者某一个单位的提升创新,而是对整个行业技术进步的推动。作为一个从事中国航空发动机自主研制的科技工作者,推动整个行业进步是他义不容辞的责任。
      
    从现在到未来:核心技术掌握在自己手中
      诚如刘永泉所说的“一流的航空发动机之所以能成为一流,往往凝结了几代人的传承和积淀”,这么多年来,606所几代总设计师都有一个传承的理念——“完成一个型号,造就一代人才”,结合重点型号发动机的研制工作,让年轻的技术人员投入到实战中去得到真刀实枪的培养和锻炼,从而快速建立和稳固属于自己的人才队伍。
      “动力先行,预研先行,人才更要先行。”刘永泉一针见血地说道,“说白了,航空技术,包括航空发动机就是拼人才。为什么欧美强国航空工业世界一流?因为他们有完整的人才培养体系。”
      在日常,作为总设计师的刘永泉在工作中就十分注重对学科带头人和专业技术骨干的培养,重视创新人才队伍的建设,让青年人挑大梁,通过大量的工程与科研历练促使他们快速成长并独当一面。他在团队内部形成一整套人才培养、引进、使用、评价和激励机制,激发他们的工作热情,最大限度地调动他们的积极性。
      生活中的刘永泉平易近人、风趣幽默,但是一旦投入到发动机的科研和工程中去,便时刻保持着一个工程师的高度严谨,甚至是严苛,所里上下的年轻人多多少少都有些“怕”他。
      对此,刘永泉心知肚明,但他表示,从他的角度出发,有些事情必须要做,有些话必须要说,有些问题必须要批评:“所里的年轻人很多,一个人要想成材,就像树木一样必须要经过修剪,才能长成栋梁,去盖房子,去搭桥梁,立于天地之间。如果不去管他们,任由其疯长,最终很可能就是一堆灌木丛,然后被当成柴火烧掉了。”
      航空发动机研发是复杂的系统工程,要与之匹配的管理体系相辅相成。一个协调、完善的科研管理环境,对于科研工作的顺利开展、工作效率和发动机产品质量的提高有着重要的意义。刘永泉大力倡导推进信息化技术与发动机核心技术的融合,积极推进发动机研制精细化工程,注重多项目协同管控,研究所逐步形成了以战略导向为核心,系统工程思想为指导,面向型号、预研项目的矩阵式管理模式。同时,在体系建设方面,引入航空发动机可生产性设计和制造符合性理念,倡导面向制造的设计,提升研发体系的工程实用性,逐步建成统一的、集成的、系统的、工程化的研发体系。
      在同事的眼中,刘永泉就像他们所追求研制的发动机那样,在高温高压的艰苦环境下依然不知疲倦地高速运转着。他与团队同甘共苦,经常在一起加班加点,详细地讨论项目设计方案、工程疑难问题的解决方法、研究报告和技术文件的起草、试验中的故障排除等事情,现场解决衔接的各种技术问题。他的这种事无巨细、一丝不苟的工作作风为团队树立了榜样,同时深深影响着身边的每一个人。
      航空发动机的攻“心”之战,不仅仅是攻克产品的核心技术,还包括调整好航发从业者自己的心态。刘永泉说:“身为航空发动机型号总设计师,在项目遇到问题的时候要能顶得住压力,知道带领团队往哪个方向走。发动机的研发周期长,成果出得慢,只有耐得住寂寞,才能坚持下来。我经常鼓励大家,发动机的设计师就像一个拳击手,要沉着、冷静、忍辱负重、勇于担当,最重要的是在打倒对手之前,不要被对手打倒!”
      三年前,发动机的春天终于到来,被誉为“中国心”的航空发动机项目于2015年首次被写入中国《政府工作报告》。报告提出,要实施航空发动机、燃气轮机等重大项目,加大国防科研和高新技术武器装备建设力度。2016年党和国家做出两项重大决策:一是实施“两机”重大专项,举全国之力突破航空发动机和燃气轮机核心技术;二是成立中国航空发动机集团有限公司,作为“两机”专项航空发动机部分的实施主体和责任单位。中国航发提出的发展目标是到2025年,基本建成航空发动机自主创新研发体系;到2030年,基本实现自主创新发展的战略转型;到2050年,实现对世界航空发动机强者从跟跑到并跑的跨越,建成国际一流的航空发动机集团。
      这是机遇,也是挑战。从最近“芯片事件”可以看出,此次美国对中国进口加征关税所涉及的10个领域,正是中国在“中国制造2025”中列出的十大重点领域!甚至有美国官员直言不讳地指出,美国真正考量的就是要遏制中国制造业升级,拖慢“中国制造2025”这一强国战略。
      “大国重器,只有把核心技术掌握在自己手中,才能真正掌握竞争和发展的主动权,才能从根本上保障国家经济安全、国防安全和其他安全。”习近平总书记的告诫如同黄钟大吕,振聋发聩。刘永泉深深明白总书记的话中深意,核心技术靠化缘是要不来的,也是花多少钱买不来的。只有实现自主创新,精心谋划未来发展,将大国重器牢牢掌握在自己手上,我们才有底气笑对世界风云变幻,才有信心实现中华民族伟大复兴的中国梦。
      这条路很长,也很艰辛。但是刘永泉和他的沈阳发动机研究所航发同仁们相信:只要用心做,千锤百炼,永不言弃,这一目标就一定能实现!
    人物档案
      刘永泉 现任中国航发集团专职型号总师、沈阳发动机研究所总设计师,研究员、博士生导师,享受国务院特殊津贴。长期从事航空发动机重点型号研制、先进技术预先研究和科研管理工作,在太行系列发动机、下一代发动机完全自主知识产权核心机研制和研发体系建设等方面取得了突出成就。曾先后获得省部级科技成果奖10余项,荣获全国“五一”劳动奖章,党中央、国务院、中央军委高新工程建设重大贡献奖,国防科工委有突出贡献中青年专家。


    =====


    the specific part of relevance is here: "国内首次完成变循环特有的关键技术整机验证,构建了自适应发动机关键技术体系,取得了自主研发航空发动机技术的重大突破。"
     
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  2. Interstellar
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    It shouldn't be surprising.

     
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  3. montyp165
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    Indeed, it's a sort of ideological conceit rather than anything based on empirically tested methodology, which is why they have a weak grasp of Chinese technical developments (and of which this type of thought process has so heavily corrupted western thinking in general).
     
  4. taxiya
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    I think ougoah was being sarcastic about the "possible copying accusation" in #4979, not that he himself believes in it.
     
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  5. MwRYum
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    Look at replies typically found on fb / Quora / Twitter, you'd know those lot think reverse engineering is just like copying lecture notes, and by just copying lecture notes you'd naturally score A+ in exams...which is why us lots really need dedicated forums such as this, the pervailing stupidity out there is utterly depressing.
     
  6. Inst
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    Why do you seriously care about that kind of stuff? Let the haters say what they wish. It doesn't change the fact of whether the Chinese have this or that technology; this entire face thing is getting ridiculous.
     
  7. ougoah
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    What you say is somewhat true and I can't be bothered correcting all the wrong opinions about this sort of stuff in the world, let alone be bothered correcting everything I am able to. This is posted tongue in cheek so other members can potentially get a giggle. That's all. But the worrying thing is that most people are misled and it does cause a fair bit of problem. It is a good thing to set things straight where possible. The attitude, just let the haters hate doesn't really resolve any problem, rather leaving it be just exacerbates it. Different attitude I suppose but we're definitely more than entitled to how we approach the issue.
     
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  8. by78
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    by78 Brigadier

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    Turboshafts at a recent exhibit... All images are high-resolution.

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  9. by78
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    by78 Brigadier

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    With 1240 kw for ac352 compared to 1320 kw for ec175, we might expect a 7 to 7.5 ton Max take off weight?
     
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