◇中科院金屬所有一群航空航天工作中的“心臟科醫(yī)師”。他們在研制使用新資料的科研一線斗爭的方針，便是讓航空發(fā)動機更長命

◇在金屬所鈦合金研討團隊看來，具有一支年青部隊、一批優(yōu)異人才，是他們最大的戰(zhàn)略資源，也是工作開展最堅實的根底
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文|《瞭望》新聞周刊記者

王瑩武江民

一再完結高難度運載使命的長征五號B運載火箭(下稱長五B)，是聞名的“航天勞模”。

長五B背面，有一支來自我國科學院金屬研討所(下稱金屬所)的鈦合金研討團隊。他們霸占了鈦合金粉末近凈成形等要害技能難題，研制出的氫泵葉輪，支撐了長五B的強壯“心臟”。

鈦合金是一種高端金屬結構資料，被使用于航空航天等頂級范疇，主要使用于飛機結構件、航天發(fā)動機結構件以及航空緊固件等。鈦合金氫泵葉輪的研制成功，打破了潔凈粉末制備、粉末合金致密化成形等一系列根底研討難題。

這支以“80后”“90后”為主體的青年團隊，平均年齡38歲。十余年來，他們深耕航空航天工作，打破多種要害資料和工藝技能，在破解大火箭“心臟”難題后，又不斷將航空發(fā)動機的壽數(shù)推向新的極限。

破解大火箭“心臟”難題

作為我國空間站艙段“運輸專列”，長五B運載才能大于22噸，是我國現(xiàn)在近地軌跡運載才能最大的運載火箭。其強壯的運載才能，離不開火箭發(fā)動機內的核心部件——氫泵葉輪。

零下253攝氏度的液氫環(huán)境內，氫泵葉輪需在短時間內將液氫高速輸送到發(fā)動機焚燒室，與液氧混合焚燒發(fā)生推力，將火箭送上2萬米高空，完成“供血”通暢。

要完成這一方針，增強氫泵葉輪資料功能至關重要。

2008年，針對長征五號氫氧發(fā)動機規(guī)劃單位提出的緊迫需求，金屬所項目負責人楊銳選用徐磊等研討主干，組成攻關團隊承接項目，發(fā)動相關研討。

世界常選用粉末冶金成形新技能制作氫泵葉輪?？蓤F隊第一次開展粉末冶金部件研討，就遇到難題——文獻上只要大致輪廓和最終結果，要害技能和工藝進程只字不提。

技能打破的壁壘森嚴，特別是五年內要有效果的時間要求，更擴大了研制難度。

徐磊介紹說，粉末冶金技能可以打破氫泵葉輪使用中高速、低溫、強壓、安穩(wěn)等多個難點，但在2008年前，我國相關研討幾乎為零。“就拿氫泵葉輪為例，想在短時間內將液態(tài)氫氣輸送到焚燒室，葉輪邊緣速度將到達每秒430米，而聲響的速度是每秒340米，它比聲響的速度還快。”

楊銳其時領導的鈦合金研討部正承當?shù)哪迟Y料核算規(guī)劃要點項目，該項目在資料核算模擬方面有較好積累。

根據(jù)這些數(shù)據(jù)，鈦合金研制團隊開展很多模擬核算，重復試驗優(yōu)化參數(shù)，又憑仗金屬所多學科助力充實團隊力氣，最終霸占了資料制備、葉輪構造等難題。

八年磨一劍。鈦合金研討團隊霸占多項技能難題，總算研制出合格的氫泵葉輪部件，為氫氧發(fā)動機的研制供給了有力支撐，奠定了長征五號2016年成功發(fā)射的根底。

此后，“天和”“問天”“夢天”三個空間站艙段也由長五B成功送往“天宮”。氫泵葉輪飽嘗住了一次又一次高難度應戰(zhàn)。

據(jù)了解，鈦合金研討團隊已牽頭承當100余項國家級鈦合金研制使命。其中，團隊研制的鈦鋁低壓渦輪葉片，可使重達3000公斤左右的飛機發(fā)動機，在本來減重1克都要絞盡腦汁的情況下，完成減重30到50公斤，大幅削減油耗。

2021年，徐磊與9名鈦合金研討團隊主干成員入選“我國科學院安穩(wěn)支撐根底研討范疇青年團隊方案”，并組成“航空發(fā)動機長命命要害資料及制作”青年團隊，繼續(xù)打破航空發(fā)動機長命命資料及制作“卡脖子”要害技能問題。

徐磊透露，2023年鈦合金研制團隊將針對“鈦鋁低壓渦輪葉片”繼續(xù)開展耐疲憊功能等相關實驗，這也將為新類型大飛機的可靠飛行供給強有力保證。

讓航空發(fā)動機更長命

在某種意義上，鈦合金研討團隊如同航空工作中的“心臟科醫(yī)師”。他們在研制使用新資料、對抗金屬疲憊的科研一線斗爭的方針，便是讓航空發(fā)動機更“長命”。

他們的武器之一，是跟要害技能死磕的心氣。

徐磊記住，在鈦合金氫泵葉輪研制初期，由于時間緊、使命重，許多工作需求齊頭并進。比如粉末填充后需求立刻進行超聲處理和后續(xù)真空脫氣，往往需求一天時間，團隊常常輪流實時記載參數(shù)，工作到凌晨是常事。與時間賽跑，團隊僅用14個月，就自主自立完結鈦合金氫泵葉輪樣件研制。

讓徐磊記憶最深的是包套技能。這種將金屬顆粒填充到模具中，封裝除氣后進行熱等靜壓成形，并做成膠囊形狀的技能看似簡單，成功率卻始終提不上去。“包套在熱等靜壓進程中應該收縮，但沒想到好幾次實驗包套反而膨脹。有時都進行到最后一步了還是失敗。有一段時間，夢里都是包套因為沒壓成功爆掉。”徐磊說。

為徹底掌握包套技能，徐磊爽性住進實驗室，跟工人師傅在一起規(guī)劃焊縫，挑選焊縫資料，對焊縫進行檢漏，盡量多地采取機器人自動焊接。

跟要害技能死磕，讓鈦合金團隊現(xiàn)在的大型包套的熱壓成功率到達百分之百，該技能已用到航空發(fā)動機復雜部件成形。

鈦合金團隊在對抗金屬疲憊方面的心得，則是膽大心細。

一次，研制團隊成員劉仁慈在航空發(fā)動機葉片研制實驗中，偶爾發(fā)現(xiàn)“硼”元素在添加。劉仁慈沒有容易放過這個現(xiàn)象，他先帶領大伙檢測功能，然后剖析在不同強度下“硼”元素存在的各種形態(tài)，為葉片研制供給了更全面的根底資料。

在劉仁慈柜子里的一本本筆記本上，記載著航空發(fā)動機葉片的每一次測驗、每一次考核、每一次故障。對于發(fā)動機葉片所有功能指標、改變軌跡，劉仁慈如數(shù)家珍。

劉仁慈說，每當看到多年的研討效果變成一個葉輪、一個零部件，或是資料從實驗室到中試廠房，再到大規(guī)模使用，自己內心都無比激動。“只需祖國需求咱們，咱們就會努力讓這顆跳動在航空工作的‘我國心’，更健康、更微弱。”

“把冷板凳坐熱”

在金屬所鈦合金研討團隊看來，具有一支年青部隊、一批優(yōu)異人才，是他們最大的戰(zhàn)略資源，也是工作開展最堅實的根底。

“培養(yǎng)年青人的要害，是放手讓他們去干。”徐磊說。

據(jù)徐磊介紹，他在金屬所讀博期間，楊銳就常把他放在工作一線，作為鈦合金潔凈粉末冶金研討的儲藏人才培養(yǎng)。“與很多項目、實驗的密切接觸，讓我完成了跨越式成長。”

杰出的科研氛圍形成了傳幫帶作用。1990年出世的盧正冠是徐磊的博士，結業(yè)后挑選留在金屬所，成為鈦合金研討團隊的一員。另據(jù)了解，2008年，鈦合金粉末近凈成形團隊樹立初期只要幾個人，如今這幾個人的學生都加入團隊，并逐步變成課題主干和核心。

針對人才培育和引入，金屬所初步構建全鏈條人才方案系統(tǒng)，連續(xù)出臺多項方針，招引安穩(wěn)人才，包含高層次人才協(xié)議薪酬管理辦法、所引入優(yōu)異學者方案實施辦法等。

針對人才需求，金屬所形成長期關注聯(lián)絡的“長名單”和近期要點聯(lián)絡對接的“短名單”，著重引入支撐國家嚴重戰(zhàn)略需求和科學前沿探索的要害人才，充分調動各方力氣積極參與人才引入，充分發(fā)揮直接、要害作用人員的作用。

引入來，更要留下來。劉仁慈說，入所近10年，他宣布論文和專利并不多，但項目效果不少。“金屬所一直在科研上給予很大包容度，甚至有的項目不一定有必要要求產(chǎn)出具有明確指標的效果，營造了特別積極的研討氛圍。大家都有‘把冷板凳坐熱’的決心，都想著拿出更好的研討效果。”

在科研資金支撐上，鈦合金研討團隊獲得我國科學院“安穩(wěn)支撐根底研討范疇青年團隊方案”支撐，解決青年科研人員經(jīng)費不足問題。同時，金屬所設立研討所創(chuàng)新基金，修訂師昌緒青年科技人才基金，大幅提高優(yōu)異青年科技人才獎勵待遇。