渦輪院研新一代航發 將葉片斷裂難題踩在腳下

渦輪部件,是航空發動機的三大高壓部件之一。常見的民用發動機的一個工作葉片發出的功率,就相當於一台F1方程式賽車或3台家用轎車的動力輸出。同時,渦輪葉片還要承受超過其金屬融化温度700度的高温、大約1000千克的離心拉伸應力。“高温”與“壓力”是渦輪工作真實的寫照。
中航工業渦輪院渦輪技術研究室專業工作就是航空發動機預研項目、在研型號中渦輪部件的氣動和結構技術研究和設計。他們攻堅克難,突破了一個個關鍵技術。他們正如一個個渦輪葉片,集體發力,完成目標。這支年均年齡不到35歲的年輕團隊,展示出了耐得了“高温”、頂得住“壓力”的意志力和精神風采。
耐住“高温”,百鍊成鋼
高温是渦輪部件面對的第一道坎,工作環境温度動輒就是一、兩千度;渦輪葉片從最早的沒有冷卻結構的實心葉片,到今天要在一個小小葉片上打成百上千個冷氣通道孔的先進超強冷卻葉片,其設計和製造難度可見一斑。
這是渦輪設計質的飛躍,但同時帶給渦輪設計團隊的是一個個諸如葉片燒蝕、葉片斷裂、葉片掉塊等技術難關。肩負着自主研製國產新一代航空發動機的歷史使命,他們深深地知道“既然幹渦輪,就得多受累”。渦輪部件不能可靠工作,發動機壽命就無從談起,因為高温,渦輪設計必須兼顧冷卻和性能的平衡,發展和使用最先進的工藝及材料,在兼顧性能、可靠性、製造性多因素下進行設計。他們針對高温帶來的故障問題進行系統地試驗研究:葉片試驗、渦輪盤試驗、振動試驗……在設計—故障—改進的輪迴中接受考驗,在氣動、傳熱、結構、強度、材料、工藝、試驗等專業環節中千錘百煉。難題一個個踩在腳下,“高温”的錘鍊,也煉就了他們的技術基礎。一次次的磨鍊,積累了設計經驗,提高了他們解決和應對各種實踐問題的能力。
頂住“壓力”,負重前行
中航工業渦輪院“預研與型號並重”的戰略發展轉型,為渦輪技術研究室帶來了專業發展的機遇和巨大的挑戰。眾多的重點型號逐步進入了各項可靠性試驗考核,不可避免地伴隨着各種突發故障,而渦輪部件作為故障頻發區,渦輪技術研究室首當其衝成為焦點。
在壓力下,渦輪設計團隊以技術為引導,從問題背後的原因反思,化“壓力”為“動力”。用技術進步化解先進指標的壓力,用流程細化提高效率的理念應對進度的壓力。通過數十次、上百次的迭代方案,一步一個腳印,去攻克技術前沿、衝刺目標任務。
為全面推進和落實院“發動機研製精細化工程”,渦輪設計團隊結合自身特點,以已推行的研究室知識工程系列舉措為切入點,逐步向“精”、“細”深入,形成制度化、常態化,做到有相應制度可依、具體規範可循。他們心中揣着夢想,夢想着自己裝配、設計的航空發動機早日翱翔藍天。
動力核心,技術引領
核心的掌握需要技術的支撐,渦輪專業在發展中永遠將技術積累放在第一位。為了這個夢想,為了長遠發展,渦輪技術研究室編寫了《渦輪需知應會》,它凝聚了室裏全體員工的智慧、經驗,還有教訓。這本書把從氣動到結構、從設計到裝配、從理論到試驗的經驗訣竅彙編成一個個知識條目,自主開發了知識管理工程平台,並將彙編的知識庫在平台上進行傳承和共享,為後續部件的研製提供借鑑和參考。
如今,院裏的渦輪設計技術和這支團隊一步步走向成熟:成功開發國內第一個渦輪氣動設計系統;國內首個採用複合傾斜葉片的高壓渦輪部件等;榮獲國家級科技成果獎、部級成果獎10餘項,院級成果40多項。