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【行业观察】刘大响院士:飞机“心脏病”问题 我国必须自主解决

吴铭 两机动力控制 2021-06-21

导读作为我国航空动力界第一位中国工程院院士,航空发动机专家刘大响在航空动力行业已辛勤耕耘了56年。近日,81岁高龄的刘大响在国家工程技术图书馆作了题为“国之重器,跨越发展”的航空科技报告,来自北京大学、清华大学、北京航空航天大学、北京理工大学等高校近300名学生现场聆听。报告会后,刘大响接受了南都记者专访。

刘大响告诉南都记者,虽然大飞机C919已首飞,但大飞机发动机是美、法联合研制的第五代发动机LEAP-X,我国航空发动机和国外发达航空国家还有很大差距。不过刘大响坚称,不远的将来,我国自主研制的第五代民用发动机一定能取得成功,一定能解决我国大飞机的“心脏病”问题。

担任“中推核心机”的总设计师的刘大响在“中推核心机”前留影。


曾在四川偏僻山沟科研攻关30年

南都:作为我国航空动力界第一位院士,你的工作经历是怎样的?


刘大响:我在航空动力界已工作了56年,基本上看到了航空动力发展全过程,经历了许多“酸甜苦辣”。1960年我从北航毕业后留校,师从宁幌教授攻读副博士研究生,因健康原因,提前结业到沈阳606所工作,参与了第二代涡喷-7发动机摸底及其改进改型研究。


为支援三线建设,1970年我被调到624所工作,在四川江油一个偏辟山沟里工作了整整30年。当地条件的确十分艰苦,有着“山青水秀屋顶漏,鸟语花香厕所臭”的打油诗,也有着“献了青春献终生,献了终生献子孙,子孙没人要”的流行语。我33岁进去,63岁出来,人生中最可宝贵的青春年华就是在那块热土上度过的。


我们将624所建设成为我国规模最大的航空发动机试验研究基地和预研中心,建成了自主研制航空发动机必不可少的的大型连续式高空模拟试车台,使我国成为继美、俄、英、法之后第五个拥有大型高空台的国家,同时还先后开展了第三、第四代航空发动机关键技术研究工作。这些我都参与其中,并担任了26年的所、室两级技术领导工作,与广大职工一起摸爬滚打,突破了多项关键技术,取得了多项重要成果。


因工作需要,2000年我被调到北京,担任中国一航和航空工业集团公司科技委副主任,担任北京航空航天大学教授、博士生导师。2003年至2008年又担任第十届全国人大常委会委员,进入国家国防科技和航空工业的决策支持系统,为各级领导当好参谋、建言献策,协助原国防科工委(局)和原总装备部,顺利地开展了三个A计划的技术研究工作。


现在我已是“80后”了,仍担任大飞机和发动机两个国家级重大专项的专家委员,担任中航发和中航工业两大集团公司的高级顾问,还在南航、西工大等高校任兼职教授,帮助培养研究生。我对中国航空发动机事业充满着信心和希望,我愿在有生之年,继续为航空动力“打基础、建体系、育人才、提高自主创新能力”尽自已的一份努力和责任。


2001年,刘大响接受俄罗斯科学院荣誉博士学位。


根治飞机“心脏病”是刻不容缓的大事

南都:很多人说我国飞机得了“心脏病”,你对我国航空动力发展现状怎么看?


刘大响:飞机最大的问题还是动力问题,没有好的动力,不可能有好的飞机。发动机不仅只是飞机的一个重要部件,也是推动整个航空事业快速发展的源动力。


由于种种原因,上世纪60年代周总理提出了飞机“心脏病”问题,尽管近年有所缓解,但航空发动机整体落后、受制于人的被动局面至今尚未完全扭转,已成为制约我国航空装备可靠使用和升级换代的“瓶颈”。动力这个“杀手锏”握在别人手里,你再好的飞机也上不了天。所以,下定决心根治飞机“心脏病”仍是当务之急,仍是一件刻不容缓的大事。


南都:我国C919首飞用的是什么发动机,我国大型民机动力研制水平如何?


刘大响:我国自主研制的大飞机C919已经上天了,这是一个震惊世界的了不起的成就,但C919首飞用的发动机是美国GE公司和法国SNECMA公司联合研制的LEAP-1C发动机。这个发动机卖给美国波音叫LEAP-1B,卖给欧洲空客就叫LEAP-1A,它们之间的性能水平大致相当。


为牢牢掌握C919飞机研制主动权,我们在大飞机专项中也 安排了自主研制国产长江1000发动机(代号CJ1000A),其主要性能指标与LEAP-1C相当。为此在上海成立了中国商发公司,作为责任主体专门承担C919飞机国产发动机研制工作,现已突破多项关键技术。


民用客机对发动机的技术要求越来越高,我归纳为“三高、四低、一长”,即高安全性、高可靠性、高性能;低油耗、低排放、低噪声、低成本;“一长”就是长寿命。要在一个热力机械上同时实现这么多的苛刻要求,在技术上的难度是非常大的。


建国近70年来,我们基本上没有搞过大型民机动力研发工作,我们只在运10研制时仿制过美国第一代的JT3D发动机。这就意味着我们必须从第一代直接跨到第五代水平,否则搞出来了也没有竞争力,其难度之大不言而喻。所以,我们一直认为CJ1000A发动机今后还有很长的路要走。


2011年,刘大响与杨利伟合影。


航空发动机研制是在挑战工程科学技术极限

南都:人们常说,航空发动机研制难度很大,航空发动机研制究竟难在什么地方?


刘大响:航空发动机被称为飞机的“心脏”,是军民用飞行器和航空工业发展的源动力。一代发动机,一代新飞机。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。


航空发动机是一种十分复杂的热力机械,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。


一台现代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,发动机的研制难度大、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。


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,将航空动力工业发展成高附加值的国家高科技战略性产业,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,并逐步形成了对航空动力技术和全球市场的垄断地位。


从最近“中兴通信事件”可以看出,必须要靠自主创新,牢牢地将核心技术掌握在自己手里。现在,“航空发动机与燃气轮机”国家重大科技专项已经启动,中国航空发动机集团公司也成立了,彻底根治飞机“心脏病”一定能取得圆滿成功。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。


南都:航空与航天动力相结合,将实现航空动力的“第三次革命”,这怎么理解?


刘大响:目前世界上能够上天的航空航天动力大约有三种,即涡轮发动机,亚/超燃冲圧发动机和火箭发动机。它们各有优点,也各有局限性,如果将它们组合在一起,发挥各自优势,会形成一种新型动力,但这在工程上难度确实很大。通过科学家和工程师们几十年的不懈努力,现在已经取得了许多令人振奋的成果。涡轮/冲圧组合动力一旦研制成功,就将实现动力的“第三次革命”。


如果将这种涡轮/冲圧组合动力用于军事装备,一两个小时内可以打击全球任何目标。如果用于民航飞机,有望研制成功低噪声、低排放的第二代超声速民航飞机,使北京到纽约的飞行时间缩短至三四个小时。如果在这种动力上再加上一个小型火箭发动机,人类就可以实现常规机场水平起降“自由进入太空”的梦想。根据目前世界科技发达程度,我估计,人类这种美好的愿景,可望在2035年左右得以实现。


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来源:南方都市报

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