加工巨型锻件的“擎天柱”

刘云

3月28日，国内媒体的一条消息令人振奋：中国大型模压机创多项世界第一，可用于生产大飞机关键部件。中国第二重型机械集团公司的这台8万吨大型模锻压机机身总高42米，相当于十几层楼房的高度，它是人类有史以来体积、重量、高度均名列陆地机器榜首的巨无霸。8万吨“大压机”的正式投产，对中国航空产业的崛起有着深远的影响。

院士力推的“大压机”项目

曾获2010年度国家最高科学技术奖的两院院士师昌绪，得知8万吨大型模锻压机（以下简称“大压机”）正式投产，专门向中国第二重型机械集团公司（以下简称中国二重）发来贺电，表示密切关注“大压机”的进展。两院院士师昌绪之所以如此关注此项目，是因为“大压机”项目正是他力推上马的。

据师昌绪院士介绍，他作为航空材料专家曾经参与我国军用、民用大飞机项目的论证工作。师昌绪院士曾问大飞机设计单位：“你们在大飞机上用了这么多大锻件，国内又不能制造，这个问题怎么解决？”设计单位表示“靠外协”，意即靠从国外进口来解决。而师昌绪院士却认为，美国在大型军用运输机上一直对我国禁运，难道整机禁运，大锻件却可以放行？而俄罗斯则担心中国正在研制的大型军用运输机成为其竞争对手，依靠俄罗斯“外协”也行不通。在大型客机上，空客、波音均担心中国的大客机成为其竞争对手，大型客机上的大锻件也不可能“靠外协”。因此，并非搞机械的师昌绪院士主力上8万吨“大压机”项目。当时，也有部分意见认为该项目投资大、利用率低，担心很可能会亏本。但师昌绪院士认为“国防工业不能只讲经济效益”。

在师昌绪院士牵头与大力推动下，世界最大的8万吨“大压机”项目落户中国二重。中国二重于2007年12月7日宣布，将建造世界上最大的8万吨大型模锻压机。该项目总投资将达到15亿元，建设期限为五年。这一消息传到欧洲，在英、法、德等老牌工业强国中引起很大震动。项目尚在建设中，来自欧洲国家的考察（参观）团一个接一个，而空中客车公司驻华代表则考察了好几次，急切希望这个项目尽早建成投产。套用“皇帝不急太监急”老话，则是“中国不急欧洲急”。看来，有人担心其利用率低的问题是多余的：8万吨“大压机”一旦投产，大批欧洲客户会不请自到，不仅不会亏本，反而很可能财源滚滚。

空中客车公司之所以格外关注中国二重“大压机”项目，是因为空客公司生产的世界上最大A380客机最重要的受力部件——A380起落架上的承力构件必须在俄罗斯7.5万吨“大压机”上轧制成形。在中国二重8万吨“大压机”投产之前，俄罗斯7.5万吨“大压机”是世界上吨位最大的“大压机”，而且全世界只有俄罗斯独家拥有，可谓“独此一家、别无分号”。在“敲竹杠”上俄罗斯一向很少跟人客气，其为印度改装“戈尔什科夫海军上将”号航母的“钓鱼闹剧”，早已成为人人皆知的故事，印度举国上下对此是怨声载道。俄罗斯对自己盟友印度尚且如此，对空中客车公司更不会手软，俄罗斯说一不二的绝对垄断地位与漫天要价让空客公司苦不堪言。对空客公司来说，只有中国8万吨“大压机”及早投产，空客公司才会摆脱在一棵树上“吊死”的命运，才有与俄罗斯叫板的资格与选择余地，“中国不急欧洲急”也就在情理之中。

运10与F-80战斗机的前车之鉴

当年国产运10客机的下马，既有主观原因，也有不容忽视的客观原因。机身大梁是飞机机身中从机头延伸到机尾的一个主要承力构件，其作用与重要性类似于人的脊梁骨。机身大梁加工质量和结构强度决定着大飞机的承载重量、使用寿命与飞行安全，这是大型飞机研制中一个难点。而当时的中国，没有能加工大型机身大梁所必需的5万吨级的“大压机”。由于无法用“大压机”对大梁整体锻压成形以确保质量，就只能用小型设备分段锻造、组合拼装。这种因陋就简的办法虽勉强造出了机身大梁，但无法满足设计所要求的质量标准。运10之所以试飞累计170小时后就停留于地面，直接原因就是机体大梁因质量不过关而出现弯曲变形，而弯曲变形到一定程度就会因大梁折断进而导致飞机空中解体。所以，现代大飞机的重要承力构架都必须在5万吨以上“大压机”上整体锻压成形，以确保质量绝对可靠。空客公司之所以宁肯被俄罗斯“敲竹杠”，也要把A380起落架的承力构件放在俄罗斯7.5万吨“大压机”上整体锻压成形，也是这个道理。

研制运10时，在没有“大压机”情况下，用分段锻造、组合拼装的方式来制造机身大梁，是事出无奈的下下策。也许制造一架运10样机可以采用这种方法，但批量制造绝对不可以。先不说分段制造的时间、成本问题，一旦批量制造运10都出现机体大梁弯曲变形的致命隐患而停飞报废，那才叫损失惨重。因此，在制造工艺带来的隐患未能消除的情况下，运10项目的前途确实堪忧。现代大型客机全寿命期的总飞行时间为数万小时，机身大梁就必须保证在这几万小时内都不出问题，那么对于一种仅飞行170小时就发生机体大梁变形的运10，在问题得到解决之前，哪一家航空公司敢采购呢？所以，运10当年下马，在客观上也是迫不得已的选择。

F-80战斗机是美国洛克希德飞机公司（现为洛克希德·马丁公司）为美国空军研制的一种喷气式战斗机。1943年开始设计，1945年7月开始大量装备部队服役。当年美国在研制F-80时，原型机曾因发动机故障而导致空中解体。事后查明的故障原因，是当时美国没有足够大的模锻压机来锻造飞机上关键零部件，因此必须将数个零件焊接在一起，而焊接往往会留下可能导致断裂的瑕疵。在F-80发动机的涡轮盘与凸出来的主轴上有一条焊缝，就是因为当时美国最大的“大压机”也不能将盘与轴座锻在一起，只能退而求其次，以可靠性不高的焊接取而代之。这一原因竟使6架F-80在试飞中摔了下来，并差点葬送了这一新型飞机的前途，直到美国后来投产更大吨位“大压机”才彻底解决这一难题。

运10及F-80的惨痛教训表明， 8万吨“大压机”项目对中国就更为重要与迫切。在此之前，我国还没有5万吨级以上的锻造成形能力。现有的模锻压机吨位较小，工艺比较落后。机身大梁等航空大锻件大多采用焊接结构，无法实现整体化锻造成形，也无法满足大型飞机对质量、可靠性和寿命的要求，严重制约了我国航空航天和装备制造业的发展。正如师昌绪院士所担心的，如果仅靠所谓的“外协”，根本靠不住。退一步讲，如果中国没有自己的8万吨“大压机”，即使中国所需大锻件能靠“外协”来进口，俄、美、欧也会借国际市场上大锻件加工能力供不应求之机，满天要价，趁机大敲中国竹杠，空客公司被俄罗斯敲竹杠就是前车之鉴。

后发优势超越俄罗斯“大压机”

中国二重8万吨“大压机”是现在建造的，可充分发挥后发优势，不仅可采用、融合当代各种最新技术，如信息技术、电子技术等，而且还对俄、法、美三国现有4万吨以上“大压机”的缺陷与不足进行了深入研究，以从中吸取经验教训。所以，中国二重的8万吨“大压机”虽与俄罗斯7.5万吨级的“大压机”是同一级别，从压力上看仅多出5千吨，但俄罗斯7.5万吨级的“大压机”建造于苏联时期，毕竟“廉颇老矣”，在技术性能上，两者根本不能相提并论。在中国二重相关人士看来，俄罗斯7.5万吨级“大压机”锻造不出的超大、超高精度的巨型锻件，中国二重的8万吨“大压机”却能锻造出。这意味着国―外某些超大、超高精度的巨型锻件，全世界唯有中国的8万吨“大压机”才能锻造。“中国不急欧洲急”，也就顺理成章了。看来，中国二重将凭借8万吨“大压机”无可匹敌的超级锻压能力，爬上全世界超大锻件领域“食物链”的顶端，成为傲视世界、唯我独尊的强者。

这台被誉为“挑战当今人类机械工程极限制造能力”的“大压机”投产后，由它带来的航空模锻件机械加工等后续产业必将辐射出去，形成全新航空构件机械加工产业集群，我国的航空航天产业链条将因此而更加完整。这标志着我国实现了大锻件产品从中低端向世界顶级的跨越，我国重型军民用装备所需关键大型锻件受制于外国的时代将宣告彻底结束。这将对我国航空、航天、船舶、核电、风电、石油、化工等重点工程都具有非常重要的战略支撑作用，“大压机”必将成为我国增加国防实力与维护国家经济安全不可缺少的重要战略装备。

8万吨“大压机”虽建造在中国二重，但却需要动员组织全国相关力量来研制，这个大项目是以大国国力为支撑，如同商周时代的青铜重鼎被称之为国之重器，象征着统一、昌盛与安宁。8万吨“大压机”是典型的大国重器，它在一定程度上体现了一个民族的智慧与能力。没有这些大国重器，中国就不可能成为有世界性影响的大国，中国要崛起，同样要大造大国重器，向世界展示自己的实力。endprint