作為我國航空動力界第一位中國工程院院士,航空發動機專家劉大響在航空動力行業已辛勤耕耘了56年。近日,81歲高齡的劉大響在國家工程技術圖書館作了題為「國之重器,跨越發展」的航空科技報告,來自北京大學、清華大學、北京航空航天大學、北京理工大學等高校近300名學生現場聆聽。報告會後,劉大響接受了南都記者專訪。
劉大響告訴南都記者,雖然大飛機C919已首飛,但大飛機發動機是美、法聯合研製的第五代發動機LEAP-X,我國航空發動機和國外發達航空國家還有很大差距。不過劉大響堅稱,不遠的將來,我國自主研製的第五代民用發動機一定能取得成功,一定能解決我國大飛機的「心臟病」問題。
擔任「中推核心機」的總設計師的劉大響在「中推核心機」前留影。
曾在四川偏僻山溝科研攻關30年
南都:作為我國航空動力界第一位院士,你的工作經歷是怎樣的?
劉大響:我在航空動力界已工作了56年,基本上看到了航空動力發展全過程,經歷了許多「酸甜苦辣」。1960年我從北航畢業後留校,師從寧幌教授攻讀副博士研究生,因健康原因,提前結業到瀋陽606所工作,參與了第二代渦噴-7發動機摸底及其改進改型研究。
為支援三線建設,1970年我被調到624所工作,在四川江油一個偏闢山溝裡工作了整整30年。當地條件的確十分艱苦,有著「山青水秀屋頂漏,鳥語花香廁所臭」的打油詩,也有著「獻了青春獻終生,獻了終生獻子孫,子孫沒人要」的流行語。我33歲進去,63歲出來,人生中最可寶貴的青春年華就是在那塊熱土上度過的。
我們將624所建設成為我國規模最大的航空發動機試驗研究基地和預研中心,建成了自主研製航空發動機必不可少的的大型連續式高空模擬試車臺,使我國成為繼美、俄、英、法之後第五個擁有大型高空臺的國家,同時還先後開展了第三、第四代航空發動機關鍵技術研究工作。這些我都參與其中,並擔任了26年的所、室兩級技術領導工作,與廣大職工一起摸爬滾打,突破了多項關鍵技術,取得了多項重要成果。
因工作需要,2000年我被調到北京,擔任中國一航和航空工業集團公司科技委副主任,擔任北京航空航天大學教授、博士生導師。2003年至2008年又擔任第十屆全國人大常委會委員,進入國家國防科技和航空工業的決策支持系統,為各級領導當好參謀、建言獻策,協助原國防科工委(局)和原總裝備部,順利地開展了三個A計劃的技術研究工作。
現在我已是「80後」了,仍擔任大飛機和發動機兩個國家級重大專項的專家委員,擔任中航發和中航工業兩大集團公司的高級顧問,還在南航、西工大等高校任兼職教授,幫助培養研究生。我對中國航空發動機事業充滿著信心和希望,我願在有生之年,繼續為航空動力「打基礎、建體系、育人才、提高自主創新能力」儘自已的一份努力和責任。
2001年,劉大響接受俄羅斯科學院榮譽博士學位。
根治飛機「心臟病」是刻不容緩的大事
南都:很多人說我國飛機得了「心臟病」,你對我國航空動力發展現狀怎麼看?
劉大響:飛機最大的問題還是動力問題,沒有好的動力,不可能有好的飛機。發動機不僅只是飛機的一個重要部件,也是推動整個航空事業快速發展的源動力。
由於種種原因,上世紀60年代周總理提出了飛機「心臟病」問題,儘管近年有所緩解,但航空發動機整體落後、受制於人的被動局面至今尚未完全扭轉,已成為制約我國航空裝備可靠使用和升級換代的「瓶頸」。動力這個「殺手鐧」握在別人手裡,你再好的飛機也上不了天。所以,下定決心根治飛機「心臟病」仍是當務之急,仍是一件刻不容緩的大事。
南都:我國C919首飛用的是什麼發動機,我國大型民機動力研製水平如何?
劉大響:我國自主研製的大飛機C919已經上天了,這是一個震驚世界的了不起的成就,但C919首飛用的發動機是美國GE公司和法國SNECMA公司聯合研製的LEAP-1C發動機。這個發動機賣給美國波音叫LEAP-1B,賣給歐洲空客就叫LEAP-1A,它們之間的性能水平大致相當。
為牢牢掌握C919飛機研製主動權,我們在大飛機專項中也安排了自主研製國產長江1000發動機(代號CJ1000A),其主要性能指標與LEAP-1C相當。為此在上海成立了中國商發公司,作為責任主體專門承擔C919飛機國產發動機研製工作,現已突破多項關鍵技術。
民用客機對發動機的技術要求越來越高,我歸納為「三高、四低、一長」,即高安全性、高可靠性、高性能;低油耗、低排放、低噪聲、低成本;「一長」就是長壽命。要在一個熱力機械上同時實現這麼多的苛刻要求,在技術上的難度是非常大的。
建國近70年來,我們基本上沒有搞過大型民機動力研發工作,我們只在運10研製時仿製過美國第一代的JT3D發動機。這就意味著我們必須從第一代直接跨到第五代水平,否則搞出來了也沒有競爭力,其難度之大不言而喻。所以,我們一直認為CJ1000A發動機今後還有很長的路要走。
2011年,劉大響與楊利偉合影。
航空發動機研製是在挑戰工程科學技術極限
南都:人們常說,航空發動機研製難度很大,航空發動機研製究竟難在什麼地方?
劉大響:航空發動機被稱為飛機的「心臟」,是軍民用飛行器和航空工業發展的源動力。一代發動機,一代新飛機。目前,航空發動機的發展水平已是一個國家綜合國力、工業基礎和科技水平的集中體現之一,是國家安全和強國地位的重要戰略保障。
航空發動機是一種十分複雜的熱力機械,需在高溫、高壓、高轉速和交變負荷的極端惡劣條件下長期可靠地工作,並滿足推力大、油耗低、重量輕、壽命長、噪聲小、排汙少、可靠性高、安全性好、研製和維護成本低等眾多互相矛盾而又十分苛刻的要求。
一臺現代發動機擁有上萬個零部件,須用輕質、高溫、高強度的特殊材料製造,加工精度已達微米級,發動機的研製難度大、周期長、耗資多、風險高。可以毫不誇張地說,航空發動機的研製,一直是在挑戰工程科學技術的極限。
正因如此,長期以來,美、俄、英、法等少數航空發達國家一直把優先發展航空發動機作為基本國策,將航空動力工業發展成高附加值的國家高科技戰略性產業,把航空發動機技術列為嚴密封鎖、嚴禁出口轉讓的關鍵技術,並逐步形成了對航空動力技術和全球市場的壟斷地位。
從最近「中興通信事件」可以看出,必須要靠自主創新,牢牢地將核心技術掌握在自己手裡。現在,「航空發動機與燃氣輪機」國家重大科技專項已經啟動,中國航空發動機集團公司也成立了,徹底根治飛機「心臟病」一定能取得圓滿成功。我們一定能為軍民用航空裝備提供健康強勁的「中國心」,從根本上解決我國航空發動機的自主保障問題。
南都:航空與航天動力相結合,將實現航空動力的「第三次革命」,這怎麼理解?
劉大響:目前世界上能夠上天的航空航天動力大約有三種,即渦輪發動機,亞/超燃衝圧發動機和火箭發動機。它們各有優點,也各有局限性,如果將它們組合在一起,發揮各自優勢,會形成一種新型動力,但這在工程上難度確實很大。通過科學家和工程師們幾十年的不懈努力,現在已經取得了許多令人振奮的成果。渦輪/衝圧組合動力一旦研製成功,就將實現動力的「第三次革命」。
如果將這種渦輪/衝圧組合動力用於軍事裝備,一兩個小時內可以打擊全球任何目標。如果用於民航飛機,有望研製成功低噪聲、低排放的第二代超聲速民航飛機,使北京到紐約的飛行時間縮短至三四個小時。如果在這種動力上再加上一個小型火箭發動機,人類就可以實現常規機場水平起降「自由進入太空」的夢想。根據目前世界科技發達程度,我估計,人類這種美好的願景,可望在2035年左右得以實現。
採寫:南都記者 吳銘