留里卡从未止步
2014-06-10姜永伟
姜永伟
记:上个世纪90年代初,面对国家停止拨款严峻形势,留里卡是如何谋求生存的?难道你们一天都没有停止科研工作吗?
马:没有停止。尽管处境十分艰难,我们仍然保留了一支具有丰富经验的设计队伍。这支设计队伍可以胜任一切设计工作。留里卡设计局奠基人阿尔希波夫·米哈伊洛维奇·留里卡,为我们打造了一个团结的战斗集体。当时,为了摆脱资金匮乏困境,总设计师维克托·米哈伊洛维奇·切普金,果断做出了军转民的决定,与俄罗斯天然气工业股份公司签订了合同,从而确保了公司的生存和发展。1993年,为了适应经济模式的转型和谋求新的发展,我们成立了“留里卡”股份有限公司。
我们以AL-31F发动机为基础为其研制天然气加气泵。要知道我们军用发动机最初的使用寿命是500小时,而他们要求我们为其研制的天然气加气泵使用寿命达到1 000小时。我们对AL-31F发动机做了大量技术改进工作。目前,我们为俄罗斯天然气工业股份公司研制的40台天然气加气泵仍在使用。
记:请您具体介绍PAK FA发动机的研发情况。
马:PAK FA发动机的研发大致分为一期型和二期型。PAK FA一期型安装了117型发动机。自2011年开始,该发动机进行了预先试验,即试验台试验和飞行试验。117型发动机,完全借鉴了苏-35战斗机117S型发动机的改进技术,包括发动机布局设计以及复杂部件的研发工艺。
苏-35战斗机117S型发动机并不像媒体报道的那样,简单的在AL-31F型发动机基础上进行了技术改进。与后者相比,117S型发动机的推力提高了2吨。117S型发动机安装了新型低压压缩机,新型燃烧室和新型涡轮机。总之,117S型发动机的零部件更换了80%。
PAK FA 117 (T-50)一期型发动机推力超过了117S型,它安装了新型全数字化自动控制系统,应该是俄罗斯基础工艺的首创。此外,该发动机系统制造结构和发动机控制算法,也应该属于俄罗斯在该领域的首创。尽管可以使用国外工艺,但我们依然坚持使用自己的创新基础工艺。这在开发国产发动机中还是第一次。为攻克这一难关,俄罗斯联邦工贸部拨出专项资金给予支持。该项科研课题的名称为“先进自动控制系统”。我们拥有一支具备了雄厚技术储备的自动化控制系统设计师团队。我们对成果充满了信心。
记:T-50预先试验阶段进展顺利吗?
马:发动机的预先试验无论在时间上,还是在资金上都属于劳民伤财的阶段。既然使用新的结构部件,难免就会出现问题。我们不得不重新制造和重新试验,甚至修正发动机的设计,这些都要花费大量的时间和资金。
2011年8月21日,T-50本该亮相莫斯科航展最后一天的飞行表演,但飞机却中止在滑跑起飞阶段。因为试飞员发现了喘振。航空发动机应当说在工程方面,是最为复杂的工业产品。航空发动机一旦出现问题,将会给国家经济和国防建设造成难以弥补的损失。因此,如果发动机工作状态出现丝毫偏差,试飞员都要中止起飞。尽管此前T-50安然无恙的完成了所有计划飞行。经过专业人员分析查明,发动机喘振主动控制出现了问题。检查表明,发动机完好无损。第二天,T-50继续试飞。
记:新型发动机的批量生产如何解决?
马:在完成预先综合试验之后,117一期型发动机开始接受国家试验。发动机组装和试验完全处于由军事专家和地方专家组成的专家委员会的监督之下。专家委员会重新对实验分析结果进行审查,并给出结论。必要时,还要对发动机设计文件进行重新修改。同时,担负批量生产发动机的乌法发动机制造联合公司,着手发动机批量生产的准备。尽管PAK FA117一期型发动机的部件已经准备完毕,但是,其技术性能需要在试验台进行验证测试。2011年12月前,专家委员会对117一期型发动机飞行试验技术性能做出了评估。2013年12月前,117一期型发动机通过了国家试验。随后,乌法发动机制造联合公司,将正式接受发动机批量生产任务。由此可见,俄雷宾斯科“土星”科学生产联合公司留里卡设计局和乌法发动机制造联合公司,实施的发动机一体化开发和生产模式是完全正确的。
记:PAK FA二期型发动机的研发进展如何?
马:应当说,PAK FA117一期型发动机为二期型发动机的继续研发奠定了坚实的基础。2013年12月16日,我们与俄国防部正式签署了研发PAK FA二期型发动机的协定。就其技术性能而言,二期型发动机技术性能将超过117一期型发动机。该型发动机具有更大推重比,对于发动机技术性能来说,这是一个非常重要的概念。基于种种原因,我无法透露推重比的数字。我可以肯定地说,这个数字要超过国外同类机型的发动机。尽管增加了推重比,但是,发动机的技术外形没有任何改变。同时,我们计划今年上半年,开始为二期型发动机研制和试验新型核心机,包括高压压气机、燃烧室、高压涡轮。二期发动机有望在减少发动机重量30%的基础上,将全寿命周期成本也降低30%。
记:我们国内航空工业一些专家认为,二期型发动机已经实现超声速巡航飞行,这是真的吗?
马:这个问题我难以回答。众所周知,世界上最激烈的竞争出现在最顶尖的工业领域。毫无疑问,第二阶段发动机的战术技术性能将有很大程度的提高。研制发动机就是要解决复杂的科学工程任务和科学技术任务。俄罗斯总统普京曾对于发动机技术性能提出明确的要求:“俄罗斯发动机决不能逊色于美国发动机。”
记:您如何看待“礼炮”和“留里卡”之间的关系?
马:新千年伊始,俄罗斯国内就为谁成为研发PAK FA发动机骨干企业进行辩论和舌战。目前,这些骨干企业已经集合于俄罗斯联合发动制造公司的框架内。俄罗斯联合发动制造公司组建目的,不是让骨干企业之间进行对抗,而是依托联合发动制造公司,对其发动机的研发和生产实施集中统一的领导。我认为,竞争应体现在零部件供货商之间,以不断完善产品的质量。对于俄罗斯联合发动制造公司来说,它的竞争的对手应该是国外,例如英国罗尔斯·罗伊斯公司、美国通用电气公司和普拉特·惠尼特公司等知名航空发动机制造商。
我积极主张消除俄雷宾斯克“土星”科学生产联合公司与莫斯科“礼炮”设计局之间的竞争关系。莫斯科“礼炮”设计局的设计人员均来自我们留里卡设计局。对此,作为俄雷宾斯克“土星”科学生产联合公司的分公司,我们积极与莫斯科 “礼炮”设计局开展合作,共同完成了PAK FA二期型发动机设计方案的制定。莫斯科“礼炮”设计局总设计师米哈伊尔·科拉特尼科夫是我的朋友和战友。此前,他曾在“土星”科学生产联合公司工作几十年。
目前,俄罗斯航空发动机制造业创新氛围很浓,充分体现了一体化的效率。在科研方面,各工厂和各设计局之间不是相互封锁,而是相互学习和相互交流。今天,大家关注的不是俄罗斯联合发动制造公司机构的改革,而是其改革结果。PAK FA二期型发动机的合作将会进一步扩大,将吸收新的设计局和新的制造工厂。因为,各企业和各设计局会在工艺方面遇到许多新的技术挑战,以寻找最佳方案,解决部件设计和生产问题。目前,俄罗斯联合发动制造公司正在所属工厂推广筹建铸造、叶片、涂层和焊接等专业权威中心的试点。按照组建原则,哪个企业的产品质量优异和价格便宜,哪个企业就可以成为权威中心。这是提升企业产品质量和竞争力的最重要手段。
记:在长达70年的时间里,“留里卡”设计局成为俄罗斯航空发动机研发独占鳌头的企业。难道在国内就没有遇到竞争对手吗?
马:没有。我们设计局是唯一一个为战斗机研制出第5代军用发动机的企业。早在上个世纪中期,阿尔希波夫·米哈伊洛维奇·留里卡研制的航空发动机,不仅具备了技术领先的优势,而且理念超前。我们继承了总设计师留里卡为我们铺垫的发动机技术及其技术改进潜力,并沿着这条轨迹继续前进。
记:目前,俄罗斯国内各军工企业都在抱怨军工企业科技人才严重匮乏。留里卡设计局情况如何?
马:我认为,对于一个从事军事航空发动机研究的设计局来说,最为关键的是保持自己的光荣传统,也就是说要把几十年积累的设计经验传承下去。老一辈设计师越来越少,他们具有丰富设计经验和知识,可以传授给年轻一代。因此,我们十分珍惜和呵护退休设计师和工程师。目前,我们设计局科技人才队伍结构情况是:30%是年龄超过60岁的专家,还有35%年龄没到35岁,剩余的在35至60岁之间。这是最佳的年龄结构。我们的年轻一代设计人才正在茁壮成长。我们设计局的处长都比较年轻,年龄都没有超过40岁。
记:目前,您们的主要订货商是谁?
马:我们的主要订货商是“苏霍伊”飞机股份公司。我们设计局发展历史与为“苏霍伊”设计局研制发动机紧密相连。我们发动机主要装备苏-27、苏-30和苏-35,以及T-50。目前,我们设计局正在全力以赴研制新一代发动机。
记:除为俄罗斯军队研制军用发动机外,留里卡设计局还从事对外军贸活动吗?
马:俄罗斯乌法发动机制造联合公司生产的发动机,曾先后大批向印度和中国出口军用发动机。莫斯科“礼炮”工厂也向中国出口歼10单座战斗机发动机。我们设计局早在90年代就研发了这些发动机。我们设计局是供货合同签署人之一。坦率地讲,这些合同曾帮助我们摆脱了90年代科研经费不足的困境。
记:俄罗斯航空工业情况如何?
马:我们的航空工业具有非常强的竞争力。为了确保明天的俄罗斯不成为外国原料的附庸国,我们必须发展发动机制造业。航空工业是一个知识密集和创新的行业。基于这一特点,我们没有权利引进任何国外产品。我们每个创新产品,都被视为牵引各工业部门前进的火车头。因为,创新产品可以带动新型材料、新型电子设备和新型技术工艺的发展,从而确保俄罗斯由能源出口型向知识型和创新型的转化。
记:在您看来,未来军用航空发动机将会发生怎样的变化?未来军用飞机是否会被无人机取代?
马:我有充足理由证明,我们不仅可以为PAK FA研制具有极强竞争力的发动机,而且也可以研发下一代发动机。目前,燃气涡轮发动机普遍采用布雷顿循环原理,即压缩机吸气压缩-燃烧室喷油(气)燃烧-涡轮做功(驱动压缩机和负荷)排气,简单说就是一种恒压热量的输出。基于设计水平和结构材料的局限性,燃气涡轮发动机应用水平,如同活塞式发动机一样,已经达到极致。但是,如果改进设计水平和更新结构材料的话,燃气涡轮发动机的效率可以增加2%-3%。但是,这个问题尚未解决。我们目前的任务就是努力将发动机的单位推力增加50%-60%。
众所周知,科学领域的新发现,将直接影响技术的发展。但是,技术体系按照累积的阶梯式模式发展。PAK FA发动机将利用现有科学技术基础完成制造,其所有技术参数将超过现有的发动机。当然,这也依赖于新兴的耐高温陶瓷材料。高压涡轮可以在不对叶片进行冷却的条件下进行工作。发动机的轴承也无需润滑。高压涡轮出口温度超过了煤油燃烧的温度,达到了2 300度。此时,发动机外形完好无损,没有一点变形,可以保持15至20年。这些成果将完全依赖于高温陶瓷材料的特性。
我们目前正在开发的一个科研项目是脉冲爆震发动机。该型发动机很有可能使用其它类型的原料。例如,我们还发明了反向推力装置和新的运动原理。我们之所以能够做到这一切,是因为我们的天才工程师都没有改行。
可以肯定地说,第六代军用飞机将会被无人机取代。飞机驾驶员“影响”了飞机。由于人体无法承受过高的负荷过载,而增加的机载生活保障系统和机载救生系统无疑增加了飞机的重量。此外,未来还属于结构紧凑和不被雷达发现的隐形飞机。
每年,我们都要参加国内外举行的重要航展。为什么?就是为了让我们的孩子迷恋和向往天空。就像我小时候一样,痴迷于航空事业。要知道高新技术工艺突破光靠钱是不行的,而是要靠科技创新人才。也许有一天钱多如牛毛,可是发动机的创新人才绝迹了。