治療中國發動機心臟病需中西醫結合 不能瞎湊合
*中國航空新聞網訊:*很久以來,人們仰望星空,希望能像鳥兒一樣在空中自由翱翔。其實,所謂的莊周夢蝶,也多少含有與飛行有關的成分。如此,山將不再高,水將不再寬,人類的活動也將因此少了許多的羈絆,牛郎織女或許也沒了幽幽的相思之苦。
為此夢想,人們不懈努力,嘗試着各種飛行的辦法。比如在胳膊上綁着羽毛作為翅膀,但卻力不能支,只能從高處躍下,往前騰挪些許的距離而已。如此幾番之後,人們只能靠放些風箏、竹蜻蜓之類,聊以彌補難於上青天的缺憾。後來,發明了熱氣球、氫氣球,乃至飛艇,人們總算可以脱離地面,得以從空中俯瞰自己賴以生活了成千上萬年的家園了。藉助氣球、飛艇,人們雖然可以勉強在空中航行,但離基本的隨心所欲卻相差甚遠。
這種狀況一直持續到了上個世紀初期,1903年12月17日,美國的兩個年輕人萊特兄弟在美國的北卡羅來納州,首次實現了可操縱動力載人持續飛行,飛機雖然搖搖晃晃,卻一舉打破了人類飛行史上長期停滯不前的沉悶局面。
從此,由於戰爭,特別是兩次世界大戰和之後美蘇冷戰的催化,人類征服天空、實現自由飛行的夢想追逐進入了一個前所未有的快車道。到了今天,飛行已不再是戰爭,或者少數人的專利,它不經意間已經進入了尋常百姓家庭。不誇張地説,在當今,無論對於一般百姓的出行,還是一個國家的國防安全,飛行絕對成為了一件須臾不可小視的事情。
毋庸置疑,作為文明古國,中國是從事航空活動最早的國家。從戰國時代的木鳥,到後來的孔明燈等,在很長的一段時間,中國在航空領域都領先於其他國家。
到了近代,國勢衰落,國運不濟,與其它方面一樣,航空活動也遠遠地落在了西方列強和俄羅斯等國的後面,雖然有過上世紀初期馮如先生的駕機騰空一躍,也有孫中山先生“航空救國”的吶喊,但卻奈何不了殘酷的現實。客觀説,時至今日,我國航空工業雖有巨大進步,仍然算不上航空強國。
落後就意味着捱打,近代中國歷史已經反覆證明了這一點。改變這一局面,只有奮起直追,舍此別無他法。很多仁人志士已經敏鋭地看到了這點,併為此奔走呼號。
解決問題的辦法很多,但歸根結底是要做到“綱舉目張”,需要找出主要矛盾,以及矛盾的主要方面,如此方能收到“四兩撥千斤”之功效。
“動力強則航空強,航空強則國家強”。當前,制約我國航空工業發展的最大短板是航空發動機,抓住了航空發動機這個牛鼻子,被動局面當可隨之逆轉,即使退而求其次,至少也會產生較大改觀。
航空發動機作為飛機的心臟,號稱“工業之花”,也稱為現代工業“皇冠上的明珠”。無論“花朵”,抑或“明珠”,都意指其代表了一個國家科技工業的最高水平。其實,航空發動機的原理並不複雜,就是牛頓第三定律—作用力與反作用力的具體實現,當然有直接反作用力和間接反作用力兩種實現形式。如果説,牛頓發現第三定律難乎其難的話,利用一套機械裝置實現它,並且將一個飛行器推上天空就更加難上加難了。否則,人類也不會在牛頓離世近三百年之後,才發明了噴氣發動機。換句話説,沒有一定的工業基礎作為支撐,工業水平不到一定的程度,研製航空發動機必然是一句空話。西方國家作為兩次工業革命的策源地,經過兩百餘年的積累和沉澱,在科技工業基礎方面為航空發動機的產生和發展提供了肥沃的土壤。所以説,現代航空發動機分別誕生在英國和德國毫不奇怪,是其工業基礎發酵的直接結果而已。反觀我國,長期的農耕社會,現代科技工業誕生較晚,基礎非常薄弱,加之清廷腐敗,之後連年軍閥混戰,沒有一個穩定的科技工業發展機緣。解放後,尤其是改革開放之後,生產力得到較大程度的解放,科技工業發展迅猛。但是,冰凍三尺非一日之寒,解決歷史沉澱很難畢其功於一役所能完成。因此,打贏航空發動機的翻身仗,我們必須做好長期的思想準備,任何僥倖速勝的心理都可能造成功敗垂成的後果。科技工業基礎的薄弱具體表現在航空發動機研製方面,首先是設計難度大,因為發動機涉及機械、氣動、熱力、結構、強度、電子、控制等多門學科的專門知識,以及這些學科知識之集大成;其次,對材料的要求極高,比如現代發動機渦輪葉片所承受的温度高達1600℃以上,遠超一般金屬材料所能承受的温度極限,而且渦輪葉片還要承受很高的轉速帶來的離心力作用,以及很高的氣流壓力帶來的衝擊,這些都對基礎材料工業提出挑戰;在製造技術方面,由於發動機結構設計非常緊湊,效率要求很高,重量要求也非常苛刻,由此對製造精度提出了很高要求,頭髮絲大小的精度要求司空見慣。如果製造滿足不了設計要求,那麼就可能使科研人員在發動機設計-試製-試驗的循環迭代過程中對設計的正確性造成誤判。在我國,一型發動機的研製週期很長,有時甚至半路夭折,很重要的一個原因是材料工藝水平難以適應研製要求。
相對於飛機而言,發動機的氣體流動屬於內流,氣流從發動機的前端進入,經過壓氣機、燃燒室、渦輪,最後通過尾噴口噴出,產生向前的推力,或者驅動動力渦輪做功產生軸功率。其間的流動情況非常複雜,很難通過計算仿真的辦法描述準確。所以説,雖然經過了幾十年的發展,發動機理論和計算仿真科學進步很大,但是在新型發動機研製過程中,仍然需要做大量的試驗來暴露問題,進而改進設計並最終通過試驗驗證設計的正確性。在歐美俄如此,在我國更是如此,因為在我國通過試驗積累的數據更少。在發動機行業流傳一句話,叫做“發動機是試出來的,而不是設計出來的”,此話雖然偏頗,卻不無道理。再好的設計如果沒有試驗佐證的話,恐怕難以讓人信服,安全可靠使用就更加荒謬,這也就是所謂的“實踐是檢驗真理的唯一標準”使然。既然要做試驗,而且是大量的試驗,就必然要花錢,這就意味着需要持續不斷的經費投入。當然,研製發動機的經費投入遠不止試驗開支一項。由於發動機的研製具有高投入、高風險的特點,花錢也不一定能成功,一般企業很難有此經濟實力,甚至很多小國家也無此能力,所以這是一個無論是技術,還是經濟實力,使很多國家和企業望而卻步的領域。在經費投入方面,歷史上很顯然我們欠賬較多,在此就不舉例説明了。
中國人講悟道,並且説“道”無所不在。實際上在航空發動機領域,也不例外,也有一個道的問題,也就是發動機研製規律問題。應該説,在探尋發動機的研製規律方面,我們吃過不少苦頭,至今仍不能説我們已經掌握了航空發動機的研製規律,我們仍然在路上。新中國的發動機工業誕生於上世紀50年代,在蘇聯老大哥的幫助下,從修理蹣跚起步,再到備件製造,直至整機仿製。很顯然,仿製有其好處,週期短,見效快,看起來少走很多彎路。但是,知其然不知所以然,出現問題不明就裏,頭痛醫頭,腳痛醫腳,長期在半知半解的泥潭當中徘徊。在國外,一款新型發動機研製之前,要做大量的基礎研究和預先研究工作,很多問題在型號開始之前已經解決。如同裝修房子,前期的找平、走線等,看不出什麼顯性的效果,但卻是不可或缺的基礎工作,否則後期的安裝地板、刷牆、吊頂、裝燈等則無從下手,即使硬性上馬,最後也要返工重來。我們的很多型號研製,大量的時間要花在解決本該在基礎和預先研究階段需要解決的問題上,在一些所謂的小問題上摔跟頭的事例也屢見不鮮。這些都是忽視基礎和預研,欲速則不達的結果,實質上也是對發動機研製規律認識不清的結果。在研製流程方面,設計與製造本是孿生兄弟,目標一致,相互依存。但是,在我國的發動機研製工作層面,二者分離的現象仍然比較嚴重,不可避免地阻礙了共同目標的實現。貴州黎陽航空發動機公司總結的“廠所結合、漸進改型”八字方針,在二代發動機研製方面收到了較好成效,工作上設計製造相互融合,技術發展上循序漸進,一步一個腳印,不失為遵照規律辦事的較好印證。一段時間以來,對於高空台和飛行台,孰優孰劣的爭議,預先研究和型號研製重要性的討論,核心機系列發展問題的認識,動力要否先行,氣動與結構的關係等,都反映出我們對發動機研製規律的不斷摸索和深化。
在中國人的文化傳統中,由於農耕文化的影響,“差不多”的觀念比較嚴重,凡事差不離兒就可以了,不必追求精益求精。一盤魚香肉絲,不同廚師,同一廚師不同時間,做出來的菜就可能不一樣,包括味道、顏色、份量等。一盤菜,將就將就也就算了,但是如果研製像航空發動機這樣的“工業之花”,仍然存有這種差不多的思想,並且將其付諸行動的話,其後果也就可想而知了,尤其是第三代、第四代這樣的精品級發動機,這也就是為什麼不能拿搞二代發動機的理念來搞三代、四代機的理由所在。在文化方面,中國人好面子,出門喜歡光鮮靚麗,進了家門則要隨意得多,因為進了家門就是裏子的事情,似乎無關緊要,馬虎一點沒有關係。發動機相對於飛機也是裏子,一般看不見,按照一般想法,看不見也就可以馬虎一點。客觀而論,這種思想對於我國核心技術的研發產生了非常負面的影響,如計算機之芯片、電視之顯像管、航空之動力等。國人喜歡麻將,近來流行一種打法叫“血戰到底”,所謂血戰,就是戰至最後一人。精神可嘉,但卻缺乏了一種協作配合精神。對於航空發動機這樣一種需要各專業高度配合、各部件高度集成的精密產品,尤其需要提倡橋牌的協作、圍棋的大局觀,而不是麻將的自我突圍。
航空發動機作為一型機械產品,看似沒有生命,實質上也有與人類一樣的“靈性”。對它好了,事情做到位了,自然就不會出毛病。任何的糊弄,不負責任的做法,到頭來必然會遭到它的報復。因此,一個正確的做法,就是找出規律,按照規律辦事。具體來説,解決我國飛機的心臟病問題,需要採取中西醫綜合治療的辦法。中醫治根,但太慢,西醫救急,但解決不了長遠問題。唯統籌兼顧,綜合施治,才一定會到達勝利的彼岸,進入航空發動機研製的自由王國。
當前,我國周邊安全形勢異常嚴峻,領海糾紛不斷,軍事強國虎視眈眈,國家戰略需要強有力的航空力量作為支撐,研製先進的航空動力責無旁貸,儘管路途崎嶇,道路泥濘,
但我們沒有退路,只有認清自我,奮起直追,以不達目的誓不罷休的勇氣打贏這場航空動力的翻身仗!