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第16章 高空模拟试车台(2)

我记得斯贝发动机整个高空台考核试验总体上很顺利。但也存在两大技术问题:第一个问题是5个性能考核点中有2个单位燃油消耗保证点超过合同规定值。考虑到合同允许高空台的测量误差为±2.5%,仍分别超过合同规定的上限值。罗·罗公司在达比现场参加试验的专家认为这是因为高空舱尺寸小,存在着“舱效应”,发动机在高空台试验中产生了性能漂移,只要对其进行“动量修正”是可以达标的,但具体修正方法说不清楚。吴老问我怎么办?我与高空台试验小组同志研究后向吴老汇报,认为因高空舱尺寸小,试验中的确存在着“舱效应”,这是高空台试验中特有的技术问题,再加上发动机是在模拟高空条件下进行试验的,所测得的推力、耗油率并非是发动机的真实值,对测量参数做“动量修正”是合理的、必要的。但我们对英国高空台的具体修正方法必须要有所了解和掌握,这不但对评价这次斯贝发动机考核试验结果是否达标很重要,而且对今后我国高空台的发动机试验也很关键。因此,我建议一定坚持要英方提供合理的、正确的修正方法。

英方开始不太愿意提供具体修正方法,认为合同中没有规定,只要提供修正后的最终结果就行了,但中方不同意。经任局长和吴老据理力争,反复交涉,英方才勉强同意由吴老带队,我与庄廷科参加,卢传义为翻译,一行四人坐火车到位于格拉斯哥的罗·罗公司发动机性能总部,与性能工程师一起研讨约一周时间。自然,英方先按照他们常用的方法进行修正,但耗油率仍然超标,他们也一时感到不大好办。

我与庄廷科、卢传义同志研究后认为,地面台试验中本身也有误差,单位燃油消耗率比验收曲线规定值高0.68%,这种误差也自然地带进了高空台试验中,所以还必须对这种误差做出修正。我们推导了一个修正公式,提出具体的修正方法和步骤,经吴老审查同意后向英方专家做了介绍,他们听后觉得有道理,考虑可以试一试。他们本着尊重科学、求真务实的科学态度,重新对自己常用的修正方法做了一些必要的修改和完善。

用双方都同意的新方法对试验测量参数进行修正后,斯贝发动机高空台5个性能考核点的试验结果都达到了合同规定的指标要求,符合验收标准。双方都很高兴,英方专家对我们的科学态度和合理建议给予了充分肯定和高度评价。

在这个修正方法的基础上,回国后我写了一篇《高空模拟试验中发动机的性能漂移及其修正方法》的技术报告,我们又开展并完成了《高空模拟试验技术研究———发动机高空性能修正》课题研究,获得1989年度航空航天工业部科技进步奖二等奖。后来,我们又将《高空模拟试验发动机性能修正方法》编写成规范,以国军标发布贯彻执行。

第二个问题是按合同规定,斯贝发动机要在高度18898~19200米、飞行马赫数2.46~2.51的模拟状态点进行加力燃烧稳定性的功能试验,但英方负责试验的领导突然提出因设备老化,这个状态点不能达到合同规定的207℃试验值,否则有可能烧坏排气冷却器。因斯贝发动机曾经在英国国家燃气涡轮研究院(NGTE)做过这一点的试验,他们可以提供该点的试验报告给中方,以证实斯贝发动机是可以在这一飞行状态下正常工作的。吴老对我说:“大响,你考虑一下怎么办?”我建议召开一次技术分析会进行讨论。

在当晚的高空台考核试验小组会议上,经过认真讨论,我谈了三点意见:(1)这个考核点是斯贝发动机最大飞行马赫数状态点(功能考核点),温度负荷最高,气动负荷也相对较高,是对发动机功能考核最严格的一个点,它直接影响到飞机的作战使用性能,所以这个状态点试验是不能减少的;(2)这个考核点在西安和北京进行合同谈判时曾有争议,但英方最后同意了这个点的试验,并写入了合同,中方对这个点试验是付了费的,不能不试;(3)为了体谅英方的设备困难,如果英方坚持不能试到这个试验点的温度,可以同意适当降低进口温度进行试验,但这个点试验是必须要做的,同时希望英方提供斯贝发动机在NGTE高空台上进行该点试验的相关报告,并争取安排我们参观英国NGTE的高空台。这些意见是我与430厂王振华主任和624所几位搞高空台试验的同志事先慎重研究后提出的,并提出了一份要求英方提供的资料清单。

吴老同意这三点意见,第二天他向英方负责人提出了这些建议。英方对中方的谅解表示感谢。但他们经过慎重研究,还是尊重合同的规定,决定对设备做一些必要的检查后,仍按合同要求进行该点试验。后来实际的试验状态只达到182.7℃,模拟状态为高度17755米,马赫数2.354。但试验后的第二天我们到达试车台时,发现英方专家脸上往日的笑容没有了。他们对吴老说:“吴先生,很遗憾,昨天晚上的试验,我们的设备坏了。”我们在排气冷却器的下方看见有一摊水,说明排气冷却器的水管被烧裂了。

因为这个原因,试验暂停了一个星期,他们对设备进行维修。接着再进行其他状态的试验。当时在代表团中有个别同志认为我们不应坚持做这个点的试验,引起了一些争执。但至今我仍然认为当时我们的观点是正确的,对英方设备的困难是谅解的、友好的,设备故障的责任不在中方,这也正是高空台试验中存在许多风险的一个具体表现。

1980年5月30日,中英双方代表签署了中国斯贝发动机考核试验成功的文件,圆满完成了国产斯贝发动机高空模拟、低温起动和5个重要零部件的考核试验任务,为我国日后涡扇9发动机国产化打下了坚实的基础。

到2003年7月17日,国产涡扇9发动机终于通过了国产化工程技术鉴定,获准投入批量生产。实现国产化的涡扇9发动机被命名为“秦岭”发动机。从而使中国有了一台推力适中、可靠性高的涡轮风扇发动机,填补了空白,有效地提高了我国研制航空发动机的水平和能力。

要搞好中国自己的高空台

从英国回来后,吴老又要我组织出国技术总结,将430厂有关技术人员集中到624所封闭总结、编写报告,最后出了三大册约120万字的技术报告,在内部发行。报告中对英国高空台的总体构成,气源站设备,加温和降温设备,管网系统,试验操作程序,进气压力、温度的调整和控制,测量系统组成及其校准,测试结果的误差分析,高空模拟试验发动机性能修正方法,试验安全监控,应急情况的处置预案,高空台的调试要求、步骤、方法,高空台的对比标定,高空台与地面台、飞行台的交叉校准,高空台上开展一些环境试验的可能性及方法,高空台和地面台上进口流场畸变的试验方法和要求等,都做了详细的分析,还对进气畸变模拟板及其在地面台、高空台上进行飞机进气道/发动机畸变相容性试验等相关技术做了较深入的叙述,其中有些问题是我们以前没有想到或不得其解的,用“满载而归”四个字来形容这次斯贝发动机高空台考核试验的收获是不过分的。这些资料对624所高空台建设和设备调试、高空模拟试验技术研究,以及发动机的高空模拟试验,都起到了十分重要的借鉴作用。

记得刚到英国时,吴老就语重心长地对我讲:“大响,为什么叫你们624所来这么多人呢?第一是要保证把试验做好,因为你们是搞高空台试验的,这是我们的主要目标。但还有第二个目标,就是试验回去之后,你们要把我国自己的高空台建设好,调试好。”

面对吴老的嘱咐,我深感责任重大,多次与624所去英国参试的同志一起商量,如何既要将斯贝发动机考核试验搞好,又要向英国学习更多的高空台试验的实际经验。我按照6个人的不同专业和特长,做好分工,各有侧重,白天做试验,晚上回来就交流、对笔记,并确定第二天每位同志需要重点了解和掌握的问题。希望通过这次斯贝发动机考核试验的难得机会,最终对英国高空台的设备、系统和试验方法,能够有一个较全面的、系统的了解和把握。

有一次我对吴老说:“我们不但要把高空台这些试验程序、过程一一记录下来,还要学会对发动机试验性能如何进行测量、计算、修正和分析,这些都很关键,我们一定要做好。此外,还有一个更重要的工作,我们想把他们这个台的一些主要设备给画下来。因为我们来的这些人中有一个搞测试的同志,叫王青生,他画的图很好。”吴老听后问我:“怎么画?”我说:“我们每天下去测量几个参数,记到小本本上。然后晚上回来就画图。”吴老说:“哎,他有这个本事?”我肯定地回答:“有这个本事。”吴老点头说:“好,那你们有什么要求吗?”我说:“唯一的要求就是给我们每个人买一个小卷尺。”

整个试验开始时,英方对我们限制很严格,不让我们单独下到台子里去。后来通过种种工作,与试车台负责人和参试人员的关系搞得很融洽,对我们的限制也就放松了。我们提出试验休息的时候,想钻到高空舱里面去看看。他们同意了,开始有英国人跟着我们进去,后来就不跟了。这样,我们每个人下去,按照分工量几个尺寸。王青生同志就按照大家测量的尺寸画图。图画得很漂亮,有些还是立体的轴测图,吴老看后非常高兴,大加赞赏。回国之后,我们据此出了一本书。

我们的SB101高空台同英国罗·罗公司高空台比较相似,所以,这些图和资料对我们有很大的参考价值。

为了搞好我国自己的高空台,我们不仅仅要了解高空台的系统构成、试验方法、开车程序,还有一个至关重要的问题就是第一个高空台是怎么调试出来的?如何判断试验结果的数据精度?我们带着这些问题,与英方专家进行广泛深入的交流,他们给我们介绍英国高空台要测量多少个点的参数。因为高空台里面的温度和压力分布是不均匀的,测的点数太少了就不能代表平均值,但测点太多,不仅要多花钱,而且还有一定的危险。他们的这些宝贵经验,对我们高空台的调试,也起到了比较重要的技术支持作用。

在英国期间我曾向吴老汇报,按照国际惯例高空台调试完成后,要与国外高空台做对比标定试验。即用同一台发动机在两个高空台上做同样状态点的模拟试验,通过数据的分析比较,从而得出我国高空台的试验精度,这种校准是必不可少的。在西方美、英、法三国的高空台之间,就做过26次这样的对比标定试验。

我请吴老出面,一起跟英国人谈一谈,探讨一下将来能不能跟他们的高空台做这种对比标定试验。吴老同意后,我们就此问题同英方单独谈了一次,对方原则上同意做这件事,但报价要200万英镑,那实在是太贵了。

后来我又跟吴老商量,建议将在英国做考核试验的002号国产斯贝发动机运回国之后,在430厂油封后保存起来,所有可调整的部位都不能变动,将来就用这一台发动机在我国高空台上做对比试验,用这次考核试验的数据来标定和校准624所的高空台,这样我们就能为国家节省200万英镑,可以达到同样的对比标定试验效果。吴老同意我的观点,并答应回国后要将002号斯贝发动机好好地油封保存起来。

后来我了解到,吴老回国后确实向430厂领导和有关部门交代了这件事情。但十分遗憾的是,我同吴老商量好的这件大事没能得以实现。主要原因一方面是624所高空台被列为缓建项目,建设进度被大大推迟了,002号斯贝发动机也过了“油封期”,需要改装做其他试验;另一方面不久后斯贝发动机国产化计划也被取消,吴老又从430厂调往北京航空工业部科技委担任常委工作,这件事也就办不成了。

直到1995年,624所高空台与俄罗斯Ц-4Н号高空舱完成了对比标定试验,这比当年准备用国产斯贝发动机与英国罗·罗公司高空台进行对比标定试验的设想,整整晚了14年。

自己动手,缓而不停

我们6人小组参加完成斯贝发动机高空台考核试验后,于1980年6月返回624所,大家情绪高昂,摩拳擦掌,准备把在英国学到的先进技术和试验经验,用于我国自己的高空台建设,但却碰上了1981年国民经济大调整,高空台被列为缓建项目,等于给我们头上浇了一盆凉水,全身心都感到有点儿“发冷”。

什么叫缓建?就是投资锐减(一年的投资仅为96万元),国家不再给建设和调试的经费了。明确624所在“六五”期间(1981—1985年),除生活区外,高空台只把进气部分搞上去,排气冷却器作为争取项目。

当时,在624所搞基建的施工队伍撤走了,正在安装的设备停了下来,与吴老约定的用在英国试验过的002号斯贝发动机来标定我国高空台的想法也破灭了———真的成了一场“噩梦”。

这次调整缓建,对高空台建设的影响很大。马上就出现了两种情况:一是人才大量流失,因为高空台暂缓建设,不少技术人员、骨干陆陆续续地调走了。那时已经进入20世纪80年代,改革开放的大潮冲击到“三线”地区,外面的世界很精彩,吸引力很大。有好多人纷纷要求调走,个别人甚至不辞而别,什么档案、调令、户口都不要了,直接到了广东、深圳、福建等地去工作;二是留下的人无所事事,感到前途渺茫,不知道要干什么。

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