“爭氣發動機”的故事_風聞

　　中國航空史上，除了“爭氣機”之外，其實還有一個“爭氣發動機”的故事。

　　當年航空發動機確實是“工業王冠上的明珠”，我們因為起步太晚，差距很大……但我們一位33歲的年輕科學家創造性地發明了“沙丘駐渦火焰穩定器”，一舉讓軍用航空發動機突破到世界先進水平。

　　當年戰鬥機想要突破音障或者迅速爬升，需要開“加力”，最簡單的辦法就是讓發動機噴出更多更快的氣體，科學家就想到在發動機後方噴出更多的燃油，讓燃油大量燃燒，這就是我們常説的“加力燃燒室”。

　　但這個方法是有缺陷的，開加力時，後燃室裏的環境有多惡劣。一方面後燃室裏充滿了前半段發動機產生的高速高温氣流，一方面還要承受噴射燃油二次燃燒帶來的衝擊與壓力變化。在這麼惡劣的情況下，後燃室的工作就很不穩定，時不時熄火，內部燃燒產生的流體運動也不規律，推力就有很大損失……這個當時在全世界都屬於一個難題。

　　德國和蘇聯為了解決這個問題，針對性的創造了一個部件，叫“V型火焰穩定器”，但穩定器的使用效果就比較玄學，只能説聊勝於無，使用時阻力大穩定性差……而且當時的德國人和蘇聯人也不知道“V型火焰穩定器”的科學原理，全靠“玄學”。

　　我們能夠在第三代戰鬥機的發動機上取得重大突破，源於北航高歌教授的一次頗為傳奇的經歷。

　　1968年到1978年，高歌本科從北航畢業後，一直都在青海沙漠地區工作。當時他觀察到，在青海的沙漠中，有一種新月型沙丘，它有一個特點：不管風怎樣吹，沙丘都不變形，仍然保持新月形狀。而其他形狀的沙丘都可以被風輕易吹跑。

　　他甚至聯想到了趙州橋，這就像趙州橋的石頭一樣，上邊寬下頭窄，石頭像笑臉擠在一起，拱形石橋就掉不下去了……這個似乎可以用來設計發動機燃燒室的“火焰穩定器”。

　　但靈感是靈感，科學理論轉化為工程成果，是需要強大的計算和設計能力的，沙丘是一個三維形狀，所以就要想法計算出三維物體後面的流場。然而三維問題的計算方法非常費時間。如果將流場分為五千個點來計算的話，在一個百萬次的計算機上，需要計算六千個小時，也就是一台計算機連續不斷開八個月。所以就需要探索一種新的數字計算方法。

　　當時，高歌看了幾十種計算方法，把每種方法的優缺點都挑出來，反覆琢磨了兩個月選出了其中三四種方法。大概前後耗時了四、五個月，把它們的優點合成一種三維計算方法。按照這種三維計算方法，這個沙丘空間流場分成三千個點，在學校當時一台七幾萬次的計算機上用兩個小時就把它的流場結構算出來了………

　　1981年，高歌和曹明驊老師正式開始做原理性實驗。在進行火焰實驗發現這種火焰穩定器非常穩定，比過去的穩定器擴大穩定性六到八倍。要知道當時的火焰穩定器，性能要是可以提高10%~20%就已經非常不錯了 ，這是個有可能領先世界的突破！

　　1982年到1983年初做發動機的整機實驗，1984年進行高空試飛，最後定型開始實際應用，經過四年多時間，終於完成了這個科研項目。

　　該穩定器的阻力比常規V形槽穩定器減少70%，而火焰穩定範圍大幅度提高。1983年裝備沙丘駐渦火焰穩定器的WP-6發動機首次在強－5飛機試飛成功，證實推力增加、耗油率下降、飛機升限提高1千米，消除了震盪燃燒和高空熄火現象。1984年起大規模裝備空軍部隊。

　　高歌完成了沙丘駐渦火焰穩定器設計和研究工作，該項成果於1984年獲國家發明一等獎，軍用航空發動機在使用了“沙丘駐渦火焰穩定器”之後，它的性能得以加強，讓我國三代戰機發動機直接追平美國……

　　藉助這個理論，只用了4年就徹底改進了燃燒穩定器的設計，提高國產發動機的性能，填補了國際航空界長期的空白，讓我國在航空發動機這個薄弱領域，有了國際領先的一項特殊技術。

　　錢學森同志將其稱之為“一項為中國人民爭氣的重大發明”，這項發明現已用於中國多種軍用航空發動機。

　　中國航空工業的進步，倒不是完全是因為原理和設計的創新，更多是因為基礎工業、材料科學、機械加工、工業自動化、電子工業、通信技術、雷達技術、導彈技術……全系統全方位的進步。

　　是一代一代的科學家、工程師們艱苦奮鬥、厚積薄發，創造了今天這個令人難以想象的航空時代，也證明了我們這個民族，是世界上最擅長搞科學、搞工業的民族。