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创建第二设计室自行设计喷气发动机
□吴大观
中华人民共和国成立以后,我国航空工业在非常薄弱的基础上,从小到大,迅速成长壮大。1956年6月,我
国第一台涡喷发动机涡喷5在沈阳航空发动机厂仿制成功;同年7月,安装该发动机的第一架喷气战斗机歼5也在
沈阳飞机厂仿制成功,飞上蓝天。下一个新使命,就是如何向自行设计过渡。这也是我从国外回来参加革命的夙
愿。
1956年10月,组织上把我从航空工业局调到沈阳航空发动机厂筹建第二设计室(发动机设计室),准备自行
设计发动机。对这一光荣任务,我心中既高兴又担心。在当时的条件下,年轻的航空工业每向前走一步,都要付
出很大的代价,要走自行设计喷气发动机的路子是十分困难的。1956年,党中央、毛主席发出“向科学进军”的
伟大号召,国家制定了12年科学技术发展远景规划,对创建航空科研机构起了巨大的推动作用。当时,航空工业
局王西萍局长,段子俊、油江、徐昌裕副局长,对成立研究设计机构的决心很大。参加航空工业工作的技术人员
都有新中国主人翁的自豪感和高昂的革命热情,有为我国设计自己的航空发动机的强烈愿望和献身精神。在短短
的3年时间里,我们闯过了一个又一个的难关,第一次自行设计出飞机和喷气发动机,吃了不少的苦头,也尝到
不少的甜头。
如何确定第一台发动机选型方案
“万事开头难”。要开始设计第一台喷气发动机,该怎样起步?我多次与第一设计室(飞机设计室)主任徐
舜寿同志商量。他和我一同从航空工业局调来沈阳,是一位作风严谨、扎实、细致、敢于创新、才华出众的飞机
设计师。我们反复分析当时的国内经济、工业基础和技术水平,决定只能是“先易后难,由小到大,先从教练机
开始”。最后选定设计喷气教练机,定名歼教1。发动机定名喷发1,推力为1200公斤。由于这是首次设计喷气发
动机,既缺乏实践经验和技术储备,又没有现成的试验设备,一切都得重新设计,技术风险确实很大。我与当时
设计室副主任虞光裕同志研究决定,要寻找既有创新又符合我国国情、力所能及的方案。结果选定工厂刚仿制成
功的涡喷5(苏联ВК-1)和苏联РД-45发动机为原准机,采用相似定律进行缩型设计。这是一条风险小、把握
大的捷径。1957年3月,设计工作全面铺开。现在看来,发动机型号方案的选择,走什么途径,风险大小,是设
计新发动机能否成功的首要环节。
设计人员从何处来,素质怎样提高?
设计发动机要有设计人员,从哪里来?首先从沈阳航空发动机厂设计科和航空工业局选调了一些技术人员,
但是还不够。后来又从哈尔滨航空发动机厂调来一些。国家还分配了一批新毕业生,他们多数来自南京航空工业
专科学校,因为发展航空工业就提前毕业,只学了两年半的课程。到1957年上半年,总共调来设计人员100名左
右。
在这些设计人员中,有一半以上是学活塞式发动机、发动机制造和装配修理专业的,对喷气发动机设计理论
和设计方法都很生疏。我们于1956年10月向北京航空学院求援,请该院四系开设航空发动机设计速成班,主要学
习喷气发动机原理和叶片机原理两门主要课程。我们送去的20多人,于1957年4月回到沈阳参加喷发1发动机设
计,从而解决了燃眉之急。现在,他们多数已成为发动机研制工作的主要领导和技术骨干。
新机试制力量在哪里
航空工业局筹建飞机和发动机设计室是1956年在北京进行的,但北京没有相应的工厂,唯有依靠刚试制成功
歼5飞机和涡喷5发动机的沈阳飞机厂和航空发动机厂。这样,喷发1发动机研制可以充分利用涡喷5发动机的生产
技术以及部分锻铸件毛料和工艺装备,以缩短研制周期。更重要的是,这里有一支生产工人队伍,是试制新机的
雄厚基础。
试制并不是一帆风顺的。1958年3月空军审查歼教1木质样机时,认为发动机的推力不够,要求由1200公斤增
加到1600公斤,因而发动机的直径必须相应增大。由于当时机匣、离心压气机、燃烧室、涡轮转子等部件已在加
工,有几个车间的情绪产生了一些波动。莫文祥厂长亲自深入车间进行劝员,使试制工作得以继续进行。在全厂
职工的共同努力下,克服了重重困难,经过210天的奋战,终于在1958年6月把4台新发动机试制出来,通过了20
小时的长期试车后,便送沈阳飞机厂装机。
新发动机的部件试验怎样过关
在喷发1发动机研制中,最伤脑筋的问题是没有试验设备。喷发1发动机虽然是以涡喷5为原准机来缩型,可
以省去一些部件试验,但有些重要部件仍需经过试验才能进行研制,否则设计成功的可能性就不大。譬如,单管
式燃烧室9个火焰筒,经过按相似定律缩小后,仍沿用原型机上的喷嘴,在缩型后的火焰筒内能否点着火和正常
工作,这是燃烧室设计成功的要害问题。此外涡轮叶片缩型后,能否达到涡轮设计的功率,这也是一个要害问
题。当时我们还想做离心压气机的试验和涡轮模型试验,但是得不到相应的试验设备。即使是必不可少的火焰筒
单管试验器和叶栅吹风试验器也无处可寻。这些试验设备只有靠自己设计制造,没有其他路可走。
在喷发1设计工作开始的同时,测试传感器的研制、试验设备的设计和制造也紧张地展开了。我们得到航空工
业局油江副局长的批准和沈阳航空发动机厂大力支持,在工厂抽调10多台设备、10多名老工人组建了试制车间。
又抽调了几位技术人员成立测试传感器设计小组,负责研制试验用的压力、温度测量传感器和高温热电偶,并进
行电子测量仪器的研究。为了测量部件强度,应变片、水银引电器及滑环引电器等也开始设计、试制。为了便于
测试技术人员学习电子学知识,我把自己从美国带回国的6真空管长短波收音机拿出来,供他们装拆练习。我还
拿出从苏联买回来的幻灯机,供他们对“压力排”照相底片进行判读,从而提高压力测量的精度。当时我们只能
在因陋就简、土洋结合的条件下,克服困难,起步做测试工作。在不到1年的时间里,测试小组和试制车间的工
人师傅就试制出了温度传感器和定向定位用多点测压靶子,用于单管燃烧室和叶栅风洞试验,初步解决了喷发
1发动机的火焰筒和涡轮叶栅两项最关键的试验。
这里值得特别提出的是,在喷发1设计图纸发出前几个月,工厂非标准设备的设计人员就设计出了单管燃烧
室试验器和叶栅风洞,并由工厂组织加工力量,抢时间,赶进度,将其制造出来,解决了喷发1发动机研制中的
一大难题。这两台试验设备都靠近工厂空气压缩机站,可以利用工厂生产用气源,节省研制费用和建设气源的时
间。白天试验空气不够用,就改在深夜利用工厂停产的时间来做。这两项试验设备的建设经验,后来为很多厂、
所效仿。
各级领导怎样支持这项研制工作
在筹建飞机和发动机设计机构中,航空工业局的领导在调集技术人员、决定飞机和发动机设计方案上做了大
量工作,为首次研制自己的飞机和发动机创造了较好的条件。沈阳航空发动机厂党委和莫文祥厂长,在发动机设
计室成立初期,对设计人员的生活、后勤供应等方面,给予了物质上的支持,使设计人员减少了后顾之忧,一心
扑在工作上。
1958年5月,工厂试制新机正在紧张进行时,航空工业局的王西萍局长亲自到沈阳两厂作动员,使试制工作
再次出现高潮。通过20小时长期试车的新发动机提前于6月底送沈阳飞机厂,装上了歼教1型飞机。7月26日,飞
机在沈阳飞机厂机场首飞成功。叶剑英元帅、空军司令员刘亚楼上将等亲临沈阳出席了庆祝大会。1958年10月,
装备喷发1发动机的两架歼教1飞机,从沈阳飞到北京南苑机场,接受中央领导同志的检阅。首次研制成功的飞机
和发动机得到党中央高度重视,使从事航空科研事业的技术人员、工人和干部受到莫大的鼓舞。 我是在沈阳和
广大工人、设计人员一起度过青春年华的,是在大家的帮助下成长的。我能参加喷发1发动机的研制,对我后来
从事航空发动机的研制工作有着深远的影响。迄今人们对这支发动机设计队伍艰苦奋斗的历史,仍保留着诸多美
好的回忆。
(本文作者系航空航天工业部科学技术委员会常务委员,研究员级高级工程师)
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