全面振兴 沈阳行动丨让航空发动机更强劲

◇中科院金属所有一群航空航天工作中的“心脏科医师”。他们在研制使用新资料的科研一线斗争的方针，便是让航空发动机更长命

◇在金属所钛合金研讨团队看来，具有一支年青部队、一批优异人才，是他们最大的战略资源，也是工作开展最坚实的根底
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文|《瞭望》新闻周刊记者

王莹武江民

一再完结高难度运载使命的长征五号B运载火箭(下称长五B)，是闻名的“航天劳模”。

长五B背面，有一支来自我国科学院金属研讨所(下称金属所)的钛合金研讨团队。他们霸占了钛合金粉末近净成形等要害技能难题，研制出的氢泵叶轮，支撑了长五B的强壮“心脏”。

钛合金是一种高端金属结构资料，被使用于航空航天等顶级范畴，主要使用于飞机结构件、航天发动机结构件以及航空紧固件等。钛合金氢泵叶轮的研制成功，打破了洁净粉末制备、粉末合金致密化成形等一系列根底研讨难题。

这支以“80后”“90后”为主体的青年团队，平均年龄38岁。十余年来，他们深耕航空航天工作，打破多种要害资料和工艺技能，在破解大火箭“心脏”难题后，又不断将航空发动机的寿数推向新的极限。

破解大火箭“心脏”难题

作为我国空间站舱段“运输专列”，长五B运载才能大于22吨，是我国现在近地轨迹运载才能最大的运载火箭。其强壮的运载才能，离不开火箭发动机内的核心部件——氢泵叶轮。

零下253摄氏度的液氢环境内，氢泵叶轮需在短时间内将液氢高速输送到发动机焚烧室，与液氧混合焚烧发生推力，将火箭送上2万米高空，完成“供血”通畅。

要完成这一方针，增强氢泵叶轮资料功能至关重要。

2008年，针对长征五号氢氧发动机规划单位提出的紧迫需求，金属所项目负责人杨锐选用徐磊等研讨主干，组成攻关团队承接项目，发动相关研讨。

世界常选用粉末冶金成形新技能制作氢泵叶轮。可团队第一次开展粉末冶金部件研讨，就遇到难题——文献上只要大致轮廓和最终结果，要害技能和工艺进程只字不提。

技能打破的壁垒森严，特别是五年内要有效果的时间要求，更扩大了研制难度。

徐磊介绍说，粉末冶金技能可以打破氢泵叶轮使用中高速、低温、强压、安稳等多个难点，但在2008年前，我国相关研讨几乎为零。“就拿氢泵叶轮为例，想在短时间内将液态氢气输送到焚烧室，叶轮边缘速度将到达每秒430米，而声响的速度是每秒340米，它比声响的速度还快。”

杨锐其时领导的钛合金研讨部正承当的某资料核算规划要点项目，该项目在资料核算模拟方面有较好积累。

根据这些数据，钛合金研制团队开展很多模拟核算，重复试验优化参数，又凭仗金属所多学科助力充实团队力气，最终霸占了资料制备、叶轮构造等难题。

八年磨一剑。钛合金研讨团队霸占多项技能难题，总算研制出合格的氢泵叶轮部件，为氢氧发动机的研制供给了有力支撑，奠定了长征五号2016年成功发射的根底。

此后，“天和”“问天”“梦天”三个空间站舱段也由长五B成功送往“天宫”。氢泵叶轮饱尝住了一次又一次高难度应战。

据了解，钛合金研讨团队已牵头承当100余项国家级钛合金研制使命。其中，团队研制的钛铝低压涡轮叶片，可使重达3000公斤左右的飞机发动机，在本来减重1克都要绞尽脑汁的情况下，完成减重30到50公斤，大幅削减油耗。

2021年，徐磊与9名钛合金研讨团队主干成员入选“我国科学院安稳支撑根底研讨范畴青年团队方案”，并组成“航空发动机长命命要害资料及制作”青年团队，继续打破航空发动机长命命资料及制作“卡脖子”要害技能问题。

徐磊透露，2023年钛合金研制团队将针对“钛铝低压涡轮叶片”继续开展耐疲惫功能等相关实验，这也将为新类型大飞机的可靠飞行供给强有力保证。

让航空发动机更长命

在某种意义上，钛合金研讨团队如同航空工作中的“心脏科医师”。他们在研制使用新资料、对抗金属疲惫的科研一线斗争的方针，便是让航空发动机更“长命”。

他们的武器之一，是跟要害技能死磕的心气。

徐磊记住，在钛合金氢泵叶轮研制初期，由于时间紧、使命重，许多工作需求齐头并进。比如粉末填充后需求立刻进行超声处理和后续真空脱气，往往需求一天时间，团队常常轮流实时记载参数，工作到凌晨是常事。与时间赛跑，团队仅用14个月，就自主自立完结钛合金氢泵叶轮样件研制。

让徐磊记忆最深的是包套技能。这种将金属颗粒填充到模具中，封装除气后进行热等静压成形，并做成胶囊形状的技能看似简单，成功率却始终提不上去。“包套在热等静压进程中应该收缩，但没想到好几次实验包套反而膨胀。有时都进行到最后一步了还是失败。有一段时间，梦里都是包套因为没压成功爆掉。”徐磊说。

为彻底掌握包套技能，徐磊爽性住进实验室，跟工人师傅在一起规划焊缝，挑选焊缝资料，对焊缝进行检漏，尽量多地采取机器人自动焊接。

跟要害技能死磕，让钛合金团队现在的大型包套的热压成功率到达百分之百，该技能已用到航空发动机复杂部件成形。

钛合金团队在对抗金属疲惫方面的心得，则是胆大心细。

一次，研制团队成员刘仁慈在航空发动机叶片研制实验中，偶尔发现“硼”元素在添加。刘仁慈没有容易放过这个现象，他先带领大伙检测功能，然后剖析在不同强度下“硼”元素存在的各种形态，为叶片研制供给了更全面的根底资料。

在刘仁慈柜子里的一本本笔记本上，记载着航空发动机叶片的每一次测验、每一次考核、每一次故障。对于发动机叶片所有功能指标、改变轨迹，刘仁慈如数家珍。

刘仁慈说，每当看到多年的研讨效果变成一个叶轮、一个零部件，或是资料从实验室到中试厂房，再到大规模使用，自己内心都无比激动。“只需祖国需求咱们，咱们就会努力让这颗跳动在航空工作的‘我国心’，更健康、更微弱。”

“把冷板凳坐热”

在金属所钛合金研讨团队看来，具有一支年青部队、一批优异人才，是他们最大的战略资源，也是工作开展最坚实的根底。

“培养年青人的要害，是放手让他们去干。”徐磊说。

据徐磊介绍，他在金属所读博期间，杨锐就常把他放在工作一线，作为钛合金洁净粉末冶金研讨的储藏人才培养。“与很多项目、实验的密切接触，让我完成了跨越式成长。”

杰出的科研氛围形成了传帮带作用。1990年出世的卢正冠是徐磊的博士，结业后挑选留在金属所，成为钛合金研讨团队的一员。另据了解，2008年，钛合金粉末近净成形团队树立初期只要几个人，如今这几个人的学生都加入团队，并逐步变成课题主干和核心。

针对人才培育和引入，金属所初步构建全链条人才方案系统，连续出台多项方针，招引安稳人才，包含高层次人才协议薪酬管理办法、所引入优异学者方案实施办法等。

针对人才需求，金属所形成长期关注联络的“长名单”和近期要点联络对接的“短名单”，着重引入支撑国家严重战略需求和科学前沿探索的要害人才，充分调动各方力气积极参与人才引入，充分发挥直接、要害作用人员的作用。

引入来，更要留下来。刘仁慈说，入所近10年，他宣布论文和专利并不多，但项目效果不少。“金属所一直在科研上给予很大包容度，甚至有的项目不一定有必要要求产出具有明确指标的效果，营造了特别积极的研讨氛围。大家都有‘把冷板凳坐热’的决心，都想着拿出更好的研讨效果。”

在科研资金支撑上，钛合金研讨团队获得我国科学院“安稳支撑根底研讨范畴青年团队方案”支撑，解决青年科研人员经费不足问题。同时，金属所设立研讨所创新基金，修订师昌绪青年科技人才基金，大幅提高优异青年科技人才奖励待遇。