航空报:太行发动机真空钎焊技术攻关十几年

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/05/02 18:44:15
<p>航空报:太行发动机真空钎焊技术攻关十几年 </p><p>--------------------------------------------------------------------------------<br/>&nbsp;<br/><a href="http://jczs.sina.com.cn/">http://jczs.sina.com.cn</a> 2006年04月07日 11:05 中国航空报 <br/>&nbsp;<br/>  孙 云 常 宁</p><p>  我国自行研制的大推力涡轮风扇发动机——“太行”航空发动机通过技术设计定型审查的那个时刻,一航黎明技术中心焊接室的老少技术员们心里充满了喜悦。因为“太行”航空发动机上高压压气机静子叶片组件真空钎焊技术浸透了他们的心血。</p><p>  在十几年攻关中,李保歧、曹斌升、张维琴这些老技术员都已经退休返聘,杜静、孔庆吉等年轻技术员也已成长为技术带头人和技术骨干。为了研究真空钎焊技术,他们苦心摸索,默默地做着他人看来枯燥无味而自己却偏偏喜爱的事情。数不清的白昼与深夜,记不得的舍弃与付出,他们以责任、追求、付出为荣耀,以梦想、超越、使命为目标。</p><p>  1994年12月,航空工业总公司下达了“静子叶片组件真空钎焊研制”工艺攻关课题。这是应用在 “太行”航空发动机上的关键技术,由一航黎明为主组成攻关小组,焊接研究室进行技术攻关。</p><p>  “太行”航空发动机压气机结构与以往发动机结构不一样。以压气机静子结构来说,二代涡喷系列发动机的静子叶片带轴颈和安装板,靠螺丝连接或用点焊焊到机匣上;而“太行”涡扇发动机的压气机静子叶片组件是采用“掐头去尾”的叶片与薄壁结构内外环钎焊而成,叶片材料也从铝合金、不锈钢发展到现在的高温合金。</p><p>  搞尖端领域的技术,攻前所未有的难关。这让时任攻关组长的焊接室主任曹斌升兴奋不已。他一生与钎焊结缘,与航空结情。对于自己钟爱的事业,曹斌升从不服输:面对“没有”,他要“有”;面对“不能”,他要“能”。这就是曹斌升一生都改变不了的性格。</p><p>  研究工作中最复杂、难度最大的就是静子叶片扇型段真空钎焊。“太行”航空发动机每台有上百个由真空钎焊扇型段构成的静子叶片,叶片装配后必须保证同一个向心度。这样高精尖的钎焊技术前所未见,需要大量艰苦的研究工作;而当时国家投入的研究经费又很少。曹斌升带领工艺员杜静、张维琴和车间工人逢波、孔庆吉等组成研究小组,像蚂蚁啃骨头一样从点点滴滴做起,一点一点克服困难,一步一步研究攻关。从工艺实验到工装设计修改,他们每天蹲在车间里,工艺员边摸索边动手和工人们一起干,遇到问题马上想办法研究解决。在工装设计上,曹斌升亲自带头干,掌握方法后再手把手地教给工人操作。400多天没日没夜地摸索,几百次研究、试验,他们终于成功地研究出了钎焊、装配用工夹具的合理结构和控制组件炉中钎焊变形的方法,不仅省去了钎焊夹具,而且保证零件不变形。他们用储能点焊定位法钎焊出完全达标的静子叶片组段,一次钎焊合格率达99%以上,钎焊质量达到了国外发达国家同类产品水平。</p><p>  这期间,曹斌升经常亲自动手做试验,有时通宵跟炉观察过程变化情况。他患有严重的胃病,常因过度疲累出现胃潜血。“嗨!老毛病了,不碍大事。”每当这时,他轻描淡写的搪塞都会成为领导和同事们心里的疼痛。曹斌升就是凭着这么一股子劲头,创造性地完成多项科研任务,攻下了数十项焊接技术关键,其中有5项获省、部级科技进步二等奖,3次被航空工业总公司授予个人三等功。</p><p>  钎料研究是整个攻关项目中又一大难题。高压压气机静子叶片组件要在高温高压气流中工作,要求制造精度高,钎缝圆角均匀、光滑、成型优良,因而对钎料有较高的要求。在焊料研制过程中,由于缺少相关的资料,曹斌升每天关在车间资料室里从早到晚地查阅大量资料,还要时常跑到工厂几公里以外的情报所去翻阅相关资料。张维琴和杜静等多次带着样件,从沈阳连续几天几夜坐火车到云南昆明的研究所去联系协调。孩子刚刚两岁时,杜静正在几千公里外出差。得知孩子生病的消息她止不住流下歉疚的眼泪,默默地许愿:“等项目成功后,一定要好好陪陪宝贝女儿。”攻关组从焊料成份分析到钎料标准研究,一次次试验、一次次研究,经过4年多不懈努力,终于在1998年与昆明研究所成功研制出适用于静子叶片组件的优良Ni-Au基钎料,使10多种散件、50多个焊缝的静子叶片组件一次钎焊成型。这种钎料研制成功填补了国内空白,获得辽宁省科技进步三等奖。</p><p>  数不清的日升日落,上百次地研究论证,小组里每一名同志都不曾有一句怨言,自信、执着,默默地在梦想和希望的田野里耕耘,无怨无悔。要强的杜静在攻关实践中迅速成长,现在已成为一航黎明专业技术带头人,她独立承担完成的课题项目成功用于其他工艺,她本人也荣获一航黎明科技创新三等奖。</p><p>  目前,焊接室小组成员全力攻关,已经成功研制出多项焊接新技术。其中,用储能点焊法装配定位蜂窝代替用夹具装配定位蜂窝,填补了国内静子叶片组件真空钎焊技术空白。现在,这项技术已经成功地应用于“太行”和“昆仑”航空发动机蜂窝零件钎焊;这一技术也荣获辽宁省科技进步二等奖。</p><p>航空报:太行发动机真空钎焊技术攻关十几年 </p><p>--------------------------------------------------------------------------------<br/>&nbsp;<br/><a href="http://jczs.sina.com.cn/">http://jczs.sina.com.cn</a> 2006年04月07日 11:05 中国航空报 <br/>&nbsp;<br/>  孙 云 常 宁</p><p>  我国自行研制的大推力涡轮风扇发动机——“太行”航空发动机通过技术设计定型审查的那个时刻,一航黎明技术中心焊接室的老少技术员们心里充满了喜悦。因为“太行”航空发动机上高压压气机静子叶片组件真空钎焊技术浸透了他们的心血。</p><p>  在十几年攻关中,李保歧、曹斌升、张维琴这些老技术员都已经退休返聘,杜静、孔庆吉等年轻技术员也已成长为技术带头人和技术骨干。为了研究真空钎焊技术,他们苦心摸索,默默地做着他人看来枯燥无味而自己却偏偏喜爱的事情。数不清的白昼与深夜,记不得的舍弃与付出,他们以责任、追求、付出为荣耀,以梦想、超越、使命为目标。</p><p>  1994年12月,航空工业总公司下达了“静子叶片组件真空钎焊研制”工艺攻关课题。这是应用在 “太行”航空发动机上的关键技术,由一航黎明为主组成攻关小组,焊接研究室进行技术攻关。</p><p>  “太行”航空发动机压气机结构与以往发动机结构不一样。以压气机静子结构来说,二代涡喷系列发动机的静子叶片带轴颈和安装板,靠螺丝连接或用点焊焊到机匣上;而“太行”涡扇发动机的压气机静子叶片组件是采用“掐头去尾”的叶片与薄壁结构内外环钎焊而成,叶片材料也从铝合金、不锈钢发展到现在的高温合金。</p><p>  搞尖端领域的技术,攻前所未有的难关。这让时任攻关组长的焊接室主任曹斌升兴奋不已。他一生与钎焊结缘,与航空结情。对于自己钟爱的事业,曹斌升从不服输:面对“没有”,他要“有”;面对“不能”,他要“能”。这就是曹斌升一生都改变不了的性格。</p><p>  研究工作中最复杂、难度最大的就是静子叶片扇型段真空钎焊。“太行”航空发动机每台有上百个由真空钎焊扇型段构成的静子叶片,叶片装配后必须保证同一个向心度。这样高精尖的钎焊技术前所未见,需要大量艰苦的研究工作;而当时国家投入的研究经费又很少。曹斌升带领工艺员杜静、张维琴和车间工人逢波、孔庆吉等组成研究小组,像蚂蚁啃骨头一样从点点滴滴做起,一点一点克服困难,一步一步研究攻关。从工艺实验到工装设计修改,他们每天蹲在车间里,工艺员边摸索边动手和工人们一起干,遇到问题马上想办法研究解决。在工装设计上,曹斌升亲自带头干,掌握方法后再手把手地教给工人操作。400多天没日没夜地摸索,几百次研究、试验,他们终于成功地研究出了钎焊、装配用工夹具的合理结构和控制组件炉中钎焊变形的方法,不仅省去了钎焊夹具,而且保证零件不变形。他们用储能点焊定位法钎焊出完全达标的静子叶片组段,一次钎焊合格率达99%以上,钎焊质量达到了国外发达国家同类产品水平。</p><p>  这期间,曹斌升经常亲自动手做试验,有时通宵跟炉观察过程变化情况。他患有严重的胃病,常因过度疲累出现胃潜血。“嗨!老毛病了,不碍大事。”每当这时,他轻描淡写的搪塞都会成为领导和同事们心里的疼痛。曹斌升就是凭着这么一股子劲头,创造性地完成多项科研任务,攻下了数十项焊接技术关键,其中有5项获省、部级科技进步二等奖,3次被航空工业总公司授予个人三等功。</p><p>  钎料研究是整个攻关项目中又一大难题。高压压气机静子叶片组件要在高温高压气流中工作,要求制造精度高,钎缝圆角均匀、光滑、成型优良,因而对钎料有较高的要求。在焊料研制过程中,由于缺少相关的资料,曹斌升每天关在车间资料室里从早到晚地查阅大量资料,还要时常跑到工厂几公里以外的情报所去翻阅相关资料。张维琴和杜静等多次带着样件,从沈阳连续几天几夜坐火车到云南昆明的研究所去联系协调。孩子刚刚两岁时,杜静正在几千公里外出差。得知孩子生病的消息她止不住流下歉疚的眼泪,默默地许愿:“等项目成功后,一定要好好陪陪宝贝女儿。”攻关组从焊料成份分析到钎料标准研究,一次次试验、一次次研究,经过4年多不懈努力,终于在1998年与昆明研究所成功研制出适用于静子叶片组件的优良Ni-Au基钎料,使10多种散件、50多个焊缝的静子叶片组件一次钎焊成型。这种钎料研制成功填补了国内空白,获得辽宁省科技进步三等奖。</p><p>  数不清的日升日落,上百次地研究论证,小组里每一名同志都不曾有一句怨言,自信、执着,默默地在梦想和希望的田野里耕耘,无怨无悔。要强的杜静在攻关实践中迅速成长,现在已成为一航黎明专业技术带头人,她独立承担完成的课题项目成功用于其他工艺,她本人也荣获一航黎明科技创新三等奖。</p><p>  目前,焊接室小组成员全力攻关,已经成功研制出多项焊接新技术。其中,用储能点焊法装配定位蜂窝代替用夹具装配定位蜂窝,填补了国内静子叶片组件真空钎焊技术空白。现在,这项技术已经成功地应用于“太行”和“昆仑”航空发动机蜂窝零件钎焊;这一技术也荣获辽宁省科技进步二等奖。</p>
只有通过不断的实践,我们才有可能拥有这样的能力。
<table cellspacing="0" cellpadding="0" width="460" border="0"><tbody><tr><td class="z10" align="center"><strong>我国“太行”发动机比"昆仑"提升5000公斤</strong></td></tr><tr><td width="460"><hr width="100%" valign="middle"/></td></tr><tr><td class="z11" align="center" width="460">中广网&nbsp;2006-04-10 13:59:23</td></tr><tr><td class="z11" width="460">&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <style id="_Custom_Style_">[style]null[/style]</style><font class="f14" id="zoom"><center><font class="f12"></font></center><center><font class="f12"></font></center><center><font class="f12"></font></center><center><font class="f12"></font></center><p>  “太行”发动机是我国自主研制的第一种大推力涡轮风扇发动机。“太行”发动机研制成功,使我国自主研制的航空发动机实现了从中等推力到大推力、从涡喷发动机到涡扇发动机、从第二代发动机到第三代发动机的历史性跨越。 </p><p>  <strong>非同一般的跨越</strong> </p><p>  “太行”发动机实现了从中等推力到大推力的跨越,与先进的涡喷发动机“昆仑”相比推力提高了大约5000公斤,超过1万公斤。这种数以吨计增长的推力不仅是量的增加,更是质的变化;不仅满足了我国研制第三代作战飞机的需要,也使我们继美、俄之后,进入了大推力发动机研制领域。 </p><p>  “太行”<span class="yqlink"> 发动机</span>实现了从涡喷发动机到涡扇发动机的跨越,提升了中国航空发动机行业的技术水平,提高了我们自主研制的能力,提升了我国空军的装备水平,是我国航空发动机行业实现集成创新和引进、消化、吸收、再创新的成果,为中国航空发动机行业攀上原始创新的新台阶奠定了坚实的基础。 </p><p>  “太行”发动机实现了从第二代发动机到第三代发动机的跨越,使中国航空发动机行业完成了由仿制、测绘仿制向自主研制、自行发展的转变过程,为推进航空发动机预先研究积累了经验,为掌握高科技核心技术增强了能力和信心。 </p><p>  “太行”发动机实现“三大跨越”,表明中国航空发动机事业从此具有与世界一流对手同场竞技的能力,从而改变我国军用飞机在动力上受制于人的不利局面。 </p><p>  今年90高龄的吴大观是新中国航空发动机事业的创始人之一,他对“太行”发动机研制成功感到特别高兴。吴老说:“‘太行’发动机通过设计定型的喜讯传来,我无比高兴。因为我从1956年开始参加探索自主研制喷气式发动机到今年已经50年,半个世纪了。‘太行’发动机研制成功,标志着我们国家在自主研制航空发动机的道路上实现了重大跨越,对今后加速我国航空发动机事业跨越式发展打下了基础,创造了条件,对加强国防现代化建设具有十分重要的意义。对我这个参加航空发动机研制的老兵来说是个特殊的喜讯。” </p><p> <strong> 研制航空发动机难在哪儿</strong> </p><p>  几代设计师共同努力,克服种种难以想像的困难和曲折,矢志不渝,创新超越,历经18年,完成了“太行”发动机自主研制的全过程。 </p><p>  18年在人生岁月中是一个相当长的时间。18年足以让呱呱坠地的婴儿成长为朝气蓬勃的青年,足以把初出茅庐的小伙儿锤炼成支撑大厦的顶梁柱,足以使风华正茂的学科技术带头人变成令人肃然起敬的老前辈。 </p><p>  完成一个发动机型号研制要用18年,航空发动机研制为什么这么难? </p><p>  航空发动机是所有动力装置中技术含量最高、制造难度最大的。二次大战末期诞生的喷气式发动机将人类航空事业推进了超音速时代。通俗一点讲,喷气式发动机就是一个两端开口的圆筒,通过圆筒中压气机、燃烧室、涡轮的工作,将前端吸入的空气压缩、燃烧,推动涡轮驱动压气机工作,最后高温、高速的燃气从后端喷射出去,产生向前的推力。要让流动的空气经过几米长、直径不到2米的发动机产生几千公斤甚至上万公斤的推力,不是一件简单的事情。 </p><p>  喷气式发动机的工作特点是高温、高压、高转速、高负荷。发动机燃气温度越高,发动机推力越大;通过发动机的空气流量越大,发动机推力也越大。在喷气式发动机中,最关键的压气机、燃烧室、涡轮组成发动机的核心机。涡轮驱动压气机以每秒上千转高速旋转,进入发动机的空气在压气机中逐级增压,多级压气机的增压比可达25以上。在涡扇发动机中往往采用双转子压气机,由高压涡轮和低压涡轮分别以最佳的转速驱动高压压气机和风扇,以达到更高的增压比和工作效率。 </p><p>  增压后的空气进入发动机燃烧室,与燃油混合、燃烧。要保持燃油火焰在以每秒100多米高速流动的高压气流中稳定燃烧,就好像要在狂风中保证手中火炬不灭一样困难;同时要保护燃烧室火焰筒壁不被高温燃气烧蚀,光靠选择耐高温材料和耐热涂层还不够,还要通过燃烧室结构设计,采取冷却手段,降低燃烧室筒壁温度,保证燃烧室正常工作。 </p><p>  从燃烧室出来的高温、高压燃气流驱动涡轮叶片以每分钟数千转甚至上万转的转速运转,通常涡轮前温度要超过涡轮叶片材料的熔点。要让涡轮叶片在这种极端苛刻的工作状态下保持足够的强度正常运转,除了选择新型耐高温材料、采用定向结晶精密铸造工艺外,还要通过精细设计制造出多通道空心涡轮叶片,利用气膜冷却降低叶片表面温度,以便发动机上千片叶片在极端苛刻的工作环境下满足发动机工作的需要。 </p><p>  航空发动机综合了多学科和多种专业的技术成果:喷气式发动机上大量使用高强度材料和耐高温合金,零部件精度要求达到微米级,叶片型面复杂,燃烧系统和加力系统薄壁焊接零件多,大量使用定向凝固、粉末冶金、复杂空心叶片精铸、复杂陶瓷型芯制造、钛合金锻造、微孔加工、涂层与特种焊接等先进制造技术。 </p><p>  航空发动机设计中有些地方是常人难以想像的。比如发动机减重,设计的时候就要把材料用得恰到好处还不出问题,几乎达到毫克必争的地步;因为通常发动机增加1公斤重量,飞机就要增重5公斤。比如发动机冷却设计,要让所用的材料在比熔点温度还要高的环境里正常使用,就要采取许多综合的技术措施。对一般人来说,18年确实太长了;可是对发动机设计、制造人员来说,要完成如此精细的设计、制造,大家在漫长的18年里总是恨不得把一天当作两天用。 </p><p>  正常的发动机研制程序应该是通过预研建立技术储备,开发出先进的核心机,然后根据市场需要派生出涡喷、涡扇等多种型号发动机,或是发展燃气轮机用于陆用、船用等多种型号,一机多用,系列发展。压气机、燃烧室、涡轮等核心部件以及加力燃烧室、燃油系统、附件传动系统、控制系统都经过验证是先进的、可靠的。这样到型号发展阶段,设计师才能在成熟、可靠的技术基础上进入整机研制,减少研制中的风险,避免遇到颠覆性的问题。 </p><p>  新中国航空发动机事业是从修理起步的,曾经长期处于仿制阶段,缺少对发动机研制规律的认识,预研起步较晚,缺乏经过验证的可靠的技术储备,因此在型号研制中经常是遇到问题再攻关,这样做不仅增大了研制风险,往往还因为拖长了研制时间、事倍功半,甚至失去发展时机,无果而终。 </p><p>  “太行”发动机研制突破了过去仿制和测绘仿制的模式,瞄准国际航空发动机先进技术和高性能核心机,探索、总结航空发动机研制规律,在我国自主研制先进航空发动机的道路上实现了历史性的跨越。</p></font></td></tr></tbody></table>
<p>希望太行早日投入应用。</p>