地點(diǎn)：上海光大會(huì)展酒店

主題：航空智能制造

     洪杰：我要說(shuō)一個(gè)事兒，大家可能沒(méi)注意，鳥(niǎo)為什么沒(méi)有垂尾？它是怎樣做機(jī)動(dòng)飛行的？因?yàn)轼B(niǎo)是比人造的飛機(jī)要聰明，飛機(jī)需要垂尾是為了轉(zhuǎn)彎，如果一個(gè)鳥(niǎo)要用垂尾轉(zhuǎn)彎的話非得累死。但是鳥(niǎo)是怎么轉(zhuǎn)彎的呢？鳥(niǎo)是用它可變的幾何身體結(jié)構(gòu)和空氣的流動(dòng)，所以它一側(cè)身，并把翅膀的結(jié)構(gòu)調(diào)整一下就可以靈活地轉(zhuǎn)彎機(jī)動(dòng)了，而且還拐的很快，而飛機(jī)由于結(jié)構(gòu)不能變形，和坐在飛機(jī)里的人受不了太大的重力加速度過(guò)載，所以才只能要依靠垂尾慢慢的轉(zhuǎn)彎。所以我覺(jué)得鳥(niǎo)是很聰明的，需要象鳥(niǎo)學(xué)習(xí)，最好仿生出一個(gè)沒(méi)有垂尾的，能夠自由飛翔的飛行器，那就是最棒的。

    我給大家匯報(bào)一下航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展和對(duì)制造業(yè)的需求。剛才大家都講了很多智能制造的東西，講到互聯(lián)網(wǎng)+，或者云制造，都是要用充分的社會(huì)資源和社會(huì)財(cái)富、社會(huì)智力、社會(huì)科技組合起來(lái)，更有效的完成制造業(yè)。有一個(gè)比喻，把全社會(huì)的制造個(gè)體比喻成蜜蜂或者螞蟻，但不是說(shuō)是個(gè)螞蟻就能做好這份工作，每個(gè)螞蟻都各有特點(diǎn)，甲螞蟻代替不了乙螞蟻的作用，乙螞蟻代替不了C螞蟻的作用，如果你是一個(gè)沒(méi)有特色的螞蟻，你是進(jìn)入不了這個(gè)團(tuán)隊(duì)的，或者只能在里面做最低級(jí)的工作。我們有了互聯(lián)網(wǎng)+，我們有了云制造，我們可以一起拼一個(gè)木桶，但是那個(gè)木桶的板一定要一樣齊，如果有一個(gè)短板，那這個(gè)木桶也裝不了多少水。而航空發(fā)動(dòng)機(jī)就是我們航空工業(yè)比較薄弱的那塊木板，這個(gè)木板不是說(shuō)我們搞航空發(fā)動(dòng)機(jī)的人笨，是因?yàn)樗碾y度比較大，希望能夠知道我們的難點(diǎn)和我們的需求，希望全社會(huì)有志于中國(guó)航空發(fā)展的同仁，都能夠參與到解決未來(lái)先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的制造行列里來(lái)，這里我簡(jiǎn)單地說(shuō)明一下這個(gè)問(wèn)題。

    我們未來(lái)的航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，在未來(lái)的三十年之內(nèi)，基本上還是我們飛行器的主要?jiǎng)恿ρb置，如果過(guò)了2040年以后，有可能會(huì)有一些在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上改變的一些新的動(dòng)力裝置，比如說(shuō)可以飛到25公里，30公里，速度可以達(dá)到5倍、6倍音速的飛行器，它就要在現(xiàn)在的技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行一些革命性的改進(jìn)。從現(xiàn)在的飛行器來(lái)講，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)還是主要?jiǎng)?/span>力，面臨的問(wèn)題是什么呢？

    第一，對(duì)于軍用飛機(jī)來(lái)講要求的發(fā)動(dòng)機(jī)，還是渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，帶一個(gè)風(fēng)扇。現(xiàn)在的要求是高推重比。我們要減少零件數(shù)，減低結(jié)構(gòu)重量，使推力水平提高。達(dá)到什么水平呢？比如說(shuō)我們最好的汽車(chē)，發(fā)動(dòng)機(jī)也基本上可以達(dá)到一公斤的重量，可以產(chǎn)生兩公斤左右的推力，或者相當(dāng)?shù)墓β?/span>量級(jí)。而我們航空發(fā)動(dòng)機(jī)一公斤的重量，要產(chǎn)生八公斤到十公斤的推力，所以它的結(jié)構(gòu)負(fù)荷是很重的。

    對(duì)于民用客機(jī)它所需要的發(fā)動(dòng)機(jī)是潔凈，排污量都很小。對(duì)于直升機(jī)我們要求它是高可靠，長(zhǎng)壽命，直升機(jī)在什么地方都得起飛著陸，在嚴(yán)寒酷暑下和冰天雪地下都可以使用，所以對(duì)它的可靠性和壽命要求的很高。此外，燃?xì)鉁u輪機(jī)還可以在無(wú)人機(jī)或者是導(dǎo)彈，或者是船用燃?xì)鉁u輪機(jī)，以及地面的發(fā)電機(jī)都可以使用，它的功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)比我們現(xiàn)在用的柴油機(jī)等機(jī)器要大的很多。

    未來(lái)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展，推力大小不是問(wèn)題，我們可以做很大推力的發(fā)動(dòng)機(jī)，我們剛才說(shuō)的是推重比要高，單位重量下要產(chǎn)生的功率要大。此外需要省油，所以耗油率我們可以看到，在近五十年內(nèi)，我們的耗油率下降了70%以上，原先產(chǎn)生一公斤的推力工作一小時(shí)，基本是要一公斤燃油。而現(xiàn)在的航空發(fā)動(dòng)機(jī)一公斤推力，工作一小時(shí)，就只需要耗0.2、0.3公斤的燃油，耗油率是急劇下降。此外就是噪音，我們?nèi)細(xì)鉁u輪機(jī)雷霆萬(wàn)鈞的轟鳴，別看現(xiàn)在聲音還很大，但是我們比原先已經(jīng)好了很多了。從120分貝的噪聲，這個(gè)量級(jí)的噪聲人根本受不了，一直到現(xiàn)在的100分貝以下，基本可以達(dá)到80分貝這一量級(jí)，與北京環(huán)路上的汽車(chē)噪音差不多，所以航空燃?xì)廨啓C(jī)現(xiàn)在發(fā)展技術(shù)是比較先進(jìn)的，是一個(gè)高門(mén)檻值的科學(xué)技術(shù)。

    另外它的排污量也是大幅度下降，它的空氣污染與產(chǎn)生的功率相比來(lái)講，應(yīng)該小于我們的汽車(chē)現(xiàn)在排放的。因此未來(lái)的發(fā)動(dòng)機(jī)它的發(fā)展特點(diǎn)是安全可靠，高速飛行和大載荷。另外發(fā)動(dòng)機(jī)飛機(jī)飛行的航程、污染以及環(huán)境友好方面也是會(huì)有大發(fā)展的。

    這個(gè)圖片顯示的是二十一世紀(jì)美國(guó)和歐洲要發(fā)展的十二種飛行器，其中有支線飛機(jī)，也有全球到達(dá)的大載重、高速飛行的飛行器。也有超聲速飛行器。主要發(fā)展方向是：一是對(duì)小、輕便、省油的方向發(fā)展；一是大、長(zhǎng)距離、高速的方向發(fā)展。

    直升機(jī)和特殊的無(wú)人機(jī)的飛行器也是如此，就不展開(kāi)講了?？偟内厔?shì)來(lái)講，是我們面臨著挑戰(zhàn)，技術(shù)的挑戰(zhàn)是很大的，但是在這里我想說(shuō)，航空尤其是航空發(fā)動(dòng)機(jī)，它是一個(gè)高門(mén)檻值的，也是一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)激烈的高新技術(shù)。我們中國(guó)有句話，叫文無(wú)第一，武無(wú)第二。搞文學(xué)搞唱歌，你喜歡搖滾，我可以喜歡民俗。但是搞高科技產(chǎn)品只有第一，沒(méi)有第二，誰(shuí)也不愿意，為了省點(diǎn)錢(qián)買(mǎi)一個(gè)不可靠的性能差的航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝在自己的飛機(jī)上。因此航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展，我覺(jué)得有一個(gè)瓶頸，這個(gè)瓶頸很大程度上來(lái)自材料及制造工業(yè)。我覺(jué)得咱們大家說(shuō)了很多制造，但是制造和材料是不可分的，這個(gè)我覺(jué)得是很重要的一點(diǎn)。

    我把它總結(jié)一下，我們航空發(fā)動(dòng)機(jī)所用的東西，綠顏色的都是制造問(wèn)題，現(xiàn)在我們面臨的問(wèn)題就這么多，大部分就是這么多。但是大家可以看到，綠色的我們現(xiàn)在關(guān)鍵技術(shù)都是要靠材料制造業(yè)來(lái)解決。我們已有的是藍(lán)色的，這就是高效壓氣機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)，這個(gè)技術(shù)說(shuō)這是葉輪機(jī)的設(shè)計(jì)技術(shù)，但是設(shè)計(jì)好的葉片也需要加工出來(lái)才行，最后還是困擾在材料和制造業(yè)上。另外有最主要的一點(diǎn)，未來(lái)的發(fā)動(dòng)機(jī)也是一個(gè)智能的發(fā)動(dòng)機(jī)，不是現(xiàn)在看的傻大黑粗的機(jī)械，它要智能的，智能表現(xiàn)在什么地方呢，表現(xiàn)在它有感知，飛機(jī)飛到什么程度，如果我們想排污量低怎么樣，在高空的時(shí)候可以少噴點(diǎn)油，可以自動(dòng)的調(diào)節(jié)，而現(xiàn)在暫時(shí)還做不到。這是第一條?，F(xiàn)在我們看怎么省油，怎么更環(huán)保來(lái)做這個(gè)。

    此外如果我們要提高發(fā)動(dòng)機(jī)的性能、壽命和可靠性，都需要我們的結(jié)構(gòu)具有智能性，不是機(jī)械的，不是有一個(gè)機(jī)械人能動(dòng)，是材料的本身，比如一個(gè)機(jī)匣，它能夠隨時(shí)變大變小，保證葉片和機(jī)匣的間隙適中。現(xiàn)在做不到，但是這個(gè)是航空發(fā)動(dòng)機(jī)需要的，和國(guó)外競(jìng)爭(zhēng)的核心技術(shù)，就是結(jié)構(gòu)可調(diào)變形的自適應(yīng)性。另外比如說(shuō)振動(dòng)特別大，如果我這材料的剛度變化一點(diǎn)，給共振頻率錯(cuò)開(kāi)了，那這一下就解決這個(gè)問(wèn)題了。所以這種具有智能力學(xué)性能的材料或智能結(jié)構(gòu)的制造和研制，是關(guān)鍵的問(wèn)題，是未來(lái)發(fā)展、未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)的一個(gè)基礎(chǔ)。

    這里面說(shuō)的是我們航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的專業(yè)問(wèn)題，這些問(wèn)題從流體力學(xué)、固體力學(xué)上沒(méi)有什么太多的難處，能解決的我們都解決了，解決不了的，我估計(jì)我和我兒子這兩代人也解決不了。但是我們現(xiàn)在能解決的，比如葉輪間隙控制，就要求我們的設(shè)計(jì)是智能的，可以變化的，可以是力學(xué)控制，也可以電磁控制，還可以光學(xué)控制。所以這里面所有說(shuō)的，想把這發(fā)動(dòng)機(jī)干的更好，更能隨心所欲，所謂的智能發(fā)動(dòng)機(jī)，都是需要結(jié)構(gòu)的制造，和結(jié)構(gòu)新型材料的研究。否則的話我們永遠(yuǎn)也在航空發(fā)動(dòng)機(jī)這個(gè)行業(yè)里面不會(huì)有一席之地。為什么美國(guó)人跟我們較勁，就是因?yàn)樗挛覀?，不是怕我們追著他，他怕我們超過(guò)他，我們?cè)趺闯^(guò)它？這里就說(shuō)的是智能發(fā)動(dòng)機(jī)，智能結(jié)構(gòu)，智能材料是今后發(fā)展的方向。只有制造具有智能特性的航空燃?xì)鉁u輪機(jī)，才是真正的革命性進(jìn)展。

    除了我剛才講的在結(jié)構(gòu)上需要智能，材料、管理和控制上也是如此，現(xiàn)在我們的發(fā)動(dòng)機(jī)采用的是定時(shí)檢修，每個(gè)航班回來(lái)地勤人員轉(zhuǎn)一圈看一看，飛行一天回來(lái)以后把數(shù)據(jù)下載后看看有沒(méi)有什么異常，但是未來(lái)的發(fā)展，飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)是需要實(shí)時(shí)監(jiān)控的，我們大家都記得MH370，我們現(xiàn)在能記住的就是發(fā)動(dòng)機(jī)在某個(gè)時(shí)刻某個(gè)地點(diǎn)發(fā)出了一個(gè)信號(hào)，但是發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)我們沒(méi)有，這種事情在未來(lái)的五年到十年后就不會(huì)存在了，實(shí)時(shí)都會(huì)知道它的狀態(tài)是什么樣的。因此航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展，是需要其他一些行業(yè)，尤其是基礎(chǔ)行業(yè)，尤其是材料制造行業(yè)的支持。沒(méi)有這個(gè)支持，你再好的設(shè)計(jì)方案，再好的想法，也制造不出來(lái)。

    因此我覺(jué)得三大支柱是什么呢，是新的結(jié)構(gòu)，新的材料，新的工藝，這種工藝有可能是制造加工工藝，也有裝配工藝，也很重要。我舉幾個(gè)例子，比如我們?cè)诤娇瞻l(fā)動(dòng)機(jī)葉輪機(jī)的設(shè)計(jì)上，我們?yōu)榱藴p輕重量我們采用復(fù)合材料，陶瓷基復(fù)合材料來(lái)設(shè)計(jì)。這個(gè)設(shè)計(jì)完了以后，它有很大的好處就不說(shuō)了，上午也有人講復(fù)合材料的力學(xué)模型，但是怎么能制出來(lái)呢？目前世界商業(yè)只有羅羅公司采用大的復(fù)合材料風(fēng)扇葉片，別的公司也沒(méi)有。這種材料不是說(shuō)能做出來(lái)，它要能承受足夠的負(fù)荷，所以因此來(lái)講這個(gè)制造工藝我們需要的就是文無(wú)第一，武無(wú)第二，我們不需要你填補(bǔ)空白，我們需要你一馬當(dāng)先，你做的比GE公司好，肯定有人要。

    不是你自己買(mǎi)一套設(shè)備，就是說(shuō)我自己有這個(gè)想法就可以干的，所有的尖端技術(shù)，都是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的磨煉，而得到的。GE公司從六十年代就開(kāi)始搞復(fù)合材料風(fēng)扇葉片，它在前期有十年左右的時(shí)間在預(yù)研，最后在它的GE90還有后面的GENX這些發(fā)動(dòng)機(jī)上都得到了使用，所以這些發(fā)動(dòng)機(jī)你看，它不光是比鈦合金要輕，同時(shí)它還可以防鳥(niǎo)撞、環(huán)境的腐蝕，都沒(méi)關(guān)系。我們也想把葉片加大，也想做好發(fā)動(dòng)機(jī)，但是制造部門(mén)做不出來(lái)。

    條條大路通羅馬，不光是采用復(fù)合材料，你也可以采用金屬材料，但是金屬材料我們需要空心葉片，想象一下有一米五左右的高度，三維造型的風(fēng)扇葉片，要求葉身里邊是空心的，還要讓它的空心度是保持一定的規(guī)范性，否則的話結(jié)構(gòu)滿足不了強(qiáng)度要求，這個(gè)怎么做呢？普惠公司、羅羅公司走的就是這條路，他們也制造出來(lái)了。我們研制的新型發(fā)動(dòng)機(jī)，其葉片是實(shí)心的，所以它就做不大也轉(zhuǎn)不快。轉(zhuǎn)快了就斷了，太重了。如果輕了它可以轉(zhuǎn)速再高一點(diǎn)，所以這些都是制約我們航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的一個(gè)技術(shù)基礎(chǔ)難題，希望搞制造業(yè)的人能幫助我們解決這個(gè)問(wèn)題。

    此外鈦合金是大家津津樂(lè)道的，我們使用鈦合金，但是鈦合金在兩三個(gè)大氣壓的環(huán)境下它容易著火，只要兩個(gè)鈦合金一磨，就著了。所以我們要研究阻燃鈦合金，另外鈦合金是一個(gè)滾刀肉，普通的機(jī)械加工，表面的殘余應(yīng)力就很大。這些殘余應(yīng)力就會(huì)引起它的疲勞斷裂，所以因此這些都是我們?cè)诮Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，在設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，但是我們現(xiàn)在來(lái)研究改造這些事情的人很少。急需全國(guó)的各路精英把它來(lái)研究研究參與進(jìn)來(lái)。

    高溫合金就不多說(shuō)了，另外你看現(xiàn)在新型的技術(shù)，我們?nèi)绻捎描T造材料，我們結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，如果采用機(jī)械加工的方法也許加工不好，也許加工的成本很高，需要的加工量很大，如果我們采用鑄造可以，但是它的強(qiáng)度又不夠，所以在最近幾年發(fā)展了一個(gè)，粉末冶金成型工藝，把鑄造和鍛造工藝結(jié)合成一體，這樣從毛坯制造，到機(jī)械加工它的機(jī)加工成本和強(qiáng)度水平，就提高了很多。當(dāng)然不是熔化澆鑄，是微熔，然后拿粉末給它擠壓成型，這也是一種新的工藝。包括渦輪盤(pán)的使用，這種都是新型工藝給我們帶來(lái)的好處。航空發(fā)動(dòng)機(jī)的輪盤(pán)設(shè)計(jì)和十年前的設(shè)計(jì)沒(méi)有大的不同，因?yàn)榱鲃?dòng)力學(xué)沒(méi)有變化，還是適用在我們地球上，所以力學(xué)上的問(wèn)題我們解決的差不多了，但是制造和工藝的要求，是給我們提升的一個(gè)基礎(chǔ)，所以我覺(jué)得這個(gè)是很重要的。

    此外剛才我說(shuō)了，這個(gè)間隙變化，現(xiàn)在最怕的有很強(qiáng)很硬的鋼，但是它的膨脹系數(shù)都很大，溫度一變化，它就一會(huì)兒長(zhǎng)一會(huì)兒短，我們很難保證它的高效，間隙控制。那我們需要高溫合金鋼，需要低膨脹系數(shù)高溫合金鋼，它對(duì)溫度變化不敏感，一兩百度的膨脹變化要很小，這樣就能實(shí)現(xiàn)我們所說(shuō)的智能發(fā)動(dòng)機(jī)，高效節(jié)能的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)，這也是我們的需求。還有其他的一些高溫合金，我在這里也不說(shuō)了。

    我還想說(shuō)一個(gè)問(wèn)題，就是上午北航的沈士團(tuán)校長(zhǎng)也提到的一個(gè)問(wèn)題，就是軸承。軸承是一個(gè)小的東西，現(xiàn)在江浙一帶有很多的民營(yíng)企業(yè)，他們每年能夠生產(chǎn)幾萬(wàn)個(gè)軸承，但是我們需要的軸承有特殊的要求。比如我們需要的關(guān)節(jié)軸承，是在飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)之間的功率輸出上這個(gè)關(guān)節(jié)軸承不是說(shuō)你做成形似來(lái)，因?yàn)轱w機(jī)做機(jī)動(dòng)飛行或者開(kāi)加力的時(shí)候，那個(gè)沖擊力很大，你這個(gè)關(guān)節(jié)軸承能行嗎？軸承的材料，制造工藝是缺在什么地方呢？是我們搞航空發(fā)動(dòng)機(jī)的需要干的嗎？我們干不過(guò)來(lái)，我們只能設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)，這些基礎(chǔ)工業(yè)還是需要大家來(lái)幫忙。所以我在這兒特意說(shuō)明一下軸承的事兒，這個(gè)軸承真是一個(gè)卡脖子的問(wèn)題。

    另外我們現(xiàn)在制造高溫合金，不是說(shuō)現(xiàn)在3D打印什么的，我要精度，我們每個(gè)孔，這是我們的渦輪葉片，我們渦輪葉片的工作環(huán)境是1500攝氏度，什么概念？金屬材料的熔點(diǎn)是多少？1350度。所以我們要高于金屬材料的熔點(diǎn)工作，它所承受的離心力是多少，十噸。怎么能夠你在熔點(diǎn)以上工作還能承受十噸的拉力呢？我們靠的是冷卻。這個(gè)孔怎么打，冷卻空氣怎么流，流出來(lái)以后和燃?xì)庠蹅償v和這些都是我們有設(shè)計(jì)的，但是加工的出來(lái)嗎？這條線就是金屬材料的熔點(diǎn)，而這些溫度是我們發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片的工作，所以對(duì)制造業(yè)的要求真是相當(dāng)高。

    這是國(guó)外公司打的，精度真是相當(dāng)高，人家拿我們的東西一看就知道，一個(gè)是藝術(shù)品，一個(gè)是山寨產(chǎn)品。我覺(jué)得制造工藝對(duì)我們的限制太大了，所以我希望各位能夠多多幫忙。

此外還有像封嚴(yán)這種小結(jié)構(gòu)，我舉個(gè)例子來(lái)講，我一直在說(shuō)我們?nèi)~輪機(jī)要工作好就是要控制好間隙，這個(gè)間隙在國(guó)外來(lái)搞，如果要涂上一層涂層，這個(gè)涂層是可再生的，每工作一百小時(shí)長(zhǎng)一塊，也就是說(shuō)我工作的時(shí)候磨掉多少，它過(guò)一段時(shí)間長(zhǎng)一塊，長(zhǎng)到一千小時(shí)以后我們開(kāi)始維修了，把它換掉。所以使我們的發(fā)動(dòng)機(jī)一直處于一個(gè)良好的身體狀態(tài)下工作。我給大家一個(gè)基本的概念，我們?cè)O(shè)計(jì)出來(lái)的發(fā)動(dòng)機(jī)只有25%的時(shí)間是在我們的設(shè)計(jì)狀態(tài)下工作的，75%的時(shí)間都是在偏離我們的設(shè)計(jì)點(diǎn)來(lái)工作的，什么原因呢？就是這些間隙，這些加工精度的變化所造成的，所以我們只有25%是高效工作，75%的時(shí)間都是湊合工作的，都是耗油率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于我們的設(shè)計(jì)水平的。

因此我覺(jué)得航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展，這塊板是相對(duì)短，我們承認(rèn)，我們?cè)趶氖逻@個(gè)行業(yè)的圈內(nèi)的人，是進(jìn)行努力，但是努力的還很不夠，所以國(guó)家就要加大投入，搞重大專項(xiàng)。但是也更需要社會(huì)、整個(gè)國(guó)家的工業(yè)基礎(chǔ)幫助我們來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，不是幫著我們來(lái)花錢(qián)，是幫著我們來(lái)解決問(wèn)題。

    最后我想用愛(ài)因斯坦先生說(shuō)的一句話跟大家共勉，“評(píng)價(jià)一個(gè)人不能看他得到了什么，是要看他為人類貢獻(xiàn)了什么”。