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中国空心涡轮叶片秘史:总师赌誓不成功把头挂门上

2014-01-20 17:40:03 来源: 中国航空报    文字大小:   [举报] 已有评论(0)

  在我国航空材料领域,“荣科”这个名字大概是尽人皆知。这不仅因为他是著名的冶金学家、特种铸造专家,还因为他有一段献身航空工业、掷地有声的“壮举”:在上世纪60年代极其困难、无人敢于承担重任的情况下,荣科曾面对领导,当着众人立下军令状:如果不能在一年之内研制出空心涡轮叶片和新的高温合金,甘愿把自己的脑袋挂在二所(沈阳航空发动机设计所)的大门上示众。


 
 

  两院院士、国家最高科技奖获得者师昌绪说,荣科立“军令状”的故事至今仍传为佳话,它“代表着所有参与空心涡轮叶片的科技人员的共同心声,洋溢着中华民族的创新精神和骨气。”


 
 

  如今,在荣科诞辰100周年的日子里,面对航空材料领域取得的一系列辉煌成果,航材人就更加缅怀老领导、老专家——荣科先生。


 
 

  他是我国高温铸造合金材料的开拓者


 
 

  2011年初,师昌绪院士获得了国家科技最高奖。有记者问他:“称您为‘高温合金之父’可以吗?”师先生严肃地回答:“不可以,因为国外早有人研制高温合金了。”“那称您为‘中国的高温合金之父’总可以吧?”“也不行,因为国内也有比我做得早的。”师先生所说的国内比他做得更早的人就包括已经故去的、原北京航空材料研究所副所长荣科先生。


 
 

  1956年,正在筹建的北京航空材料研究所接受的第一项任务就是参加新中国第一个高温合金GH30的试制(冶金工业部抚顺钢厂共同承担)。高温合金是喷气式飞机发动机不可缺少的材料,发动机的关键部位,如燃烧室、涡轮叶片、涡轮盘等都需要高温合金。当时我国正在试制歼5飞机及其发动机,迫切需要高温合金。然而,在我国的冶炼史上从来就没有生产过高温合金。北京航空材料研究所为此特别成立了由副所长荣科挂帅的试制小组。他们去抚顺,跑鞍钢,克服重重困难,终于在1956年7月成功地试制出我国第一个高温合金GH30。这标志着中国从此有了高温合金。可以说,荣科是中国高温合金研制史上的开路先锋。


 
 

  师昌绪先生认为,20世纪50年代,在研制高温合金方面,“荣科发挥了关键性的作用,在他的指导下,各单位先后研究成功一系列铸造高温合金。”


 
 

  荣科对中国航空材料界的贡献并不止于高温合金。


 
 

  1964年10月,为了解决国产歼8飞机的动力问题,原国防部航空研究院在沈阳飞机设计所召开技术会议,再次研究我国自行设计的高空高速歼击机歼8的设计方案。会上歼8总设计师提出拟采用两台经过改进的歼7用涡喷7发动机做动力。


 
 

  与会者中有人对能否在短短的一年内完成这样高难度的任务没有把握。会议陷入僵局。这时,时任航空研究院副总工程师的荣科提出一个大胆的想法:为了提高涡喷7的推力,必须提高涡轮的进口温度;而提高进口温度,则必须解决涡轮叶片耐高温问题;解决涡轮叶片耐高温问题的最佳途径,便是将现有的涡轮实心叶片改为空心叶片,因为空心叶片可以进行强制冷却,从而提高耐高温的能力。


 
 

  当时,空心涡轮叶片的研制在我国尚属空白。在世界上,也只有美国拥有这项先进技术。我国能在一年内研制出空心涡轮叶片吗?沈阳航空发动机设计所的同志问荣科,如果你们能够在一年内研制出空心涡轮叶片,我们就敢于承担涡喷7的改型任务。


 
 

  此时,荣科拍案而起:愿向院领导及与会同志立下军令状,如果不能在一年之内研制出空心涡轮叶片和新的高温合金,甘愿把自己的脑袋挂在二所的大门上示众!话语一出,全场一片寂静,随之,掌声响起。


 
 

  一言既出,驷马难追。会议结束的当晚,荣科就到中科院沈阳金属研究所找到所长李熏和高温合金研究室主任师昌绪。两人表示坚决支持荣科:“老荣,你是铸造专家,你说怎么干我们就怎么干!”自此,在荣科的带领下,沈阳金属研究所和沈阳航空发动机设计所、沈阳航空发动机制造厂等相关厂所的科研人员共同攻关,解决出现的诸如研究设计气冷空心涡轮叶片试验件,建立冷却效果试验器和叶片热冲击试验器等问题,攻克了选材、精密铸造模具设计,型芯材料断芯故障,脱芯技术,铸件疏松、叶片校正等关键技术。


 
 

  1966年9月,铸造9孔空心涡轮叶片研制成功,经装上涡喷7甲发动机试车,获得了圆满成功。师昌绪先生对此的评价是:空心涡轮叶片铸造成功,使我国成为继美国之后,第二个采用这种铸造叶片的国家。


 
 

  他自改名为“科”,


 
 

  以“科”立志,矢志报国


 
 

  荣科是新中国知识分子中的普通一员,但他却走出了一条不平凡的道路。由于他在多个领域的突出贡献,1956年被评为全国先进生产者。对他来讲,1963年还有一件更大的喜事:他光荣地加入了中国共产党。一个半百之人,能够完成从旧中国知识分子到新中国无产阶级先锋队成员的转变,这完全源于他有一颗赤诚的爱国之心。


 
 

  矢志报国是荣科自少年时代就有的追求。他原名荣贵勤,1914年1月19日生于辽宁沈阳。16岁那年考入省立第三高中。第二年开学不久,日本人制造了“九一八”事变,东北沦陷。不甘做亡国奴的他随着东北大学的学生流亡到北平,在弘立中学学完高中课程后,于1933年考进焦作工学院冶金系。他认为中国之所以屡受欺侮,科学技术落后是重要原因。因而他改名荣科,以此铭志。荣科以“科”立志,并且毕生不改初衷。


 
 

  大学毕业之际,日本侵略者发动了“七七”事变,中国华北沦陷,荣科不甘在日本人手下苟且,历尽艰辛,几度死里逃生,去汉口,下长沙,甚至当纤夫,吃尽一般人不能忍耐之苦而到达重庆。当时的重庆聚集了全国各地的难民,找份能糊口的工作都很难,荣科在大学老师的帮助下,进入了21兵工厂,从此开始了他的铸造生涯。


 
 

  1939年,国民政府航空委员会决定建设航空工业,选址贵州大定(现为贵州大方县)羊场坝的溶洞中建一飞机发动机制造厂,并于1942年基本建成。荣科抱着“航空救国”的志向报名应聘,被聘为铸工科铸造车间主任。那时,厂里集中了一大批中国航空界的精英,如王士倬、李耀滋、梁守槃、吴大观等人。荣科和他的同事们在极端困难的条件下,研制成功了铝镁合金铸件和钢铸件;还研制出了优质铁环活塞件,使用寿命可达1万小时。


 
 

  1945年初,荣科作为政府派遣的中国航空技术代表团副领队率队赴英国罗尔斯·罗伊斯发动机厂实习,学习冶金材料和铸造工艺,以后又转学喷气式发动机技术,很快掌握了全套铝合金铸件生产工艺及部件的铸造设计结构,还完成了导向叶片用高温合金材料制备工艺的学习。这为他日后在国家建设中大显身手打下了坚实基础。


 
 

  英国两年半的实习期满后,荣科回到祖国。这时,蒋家王朝已经处于风雨飘摇之中了。荣科决心要把自己的才能贡献给新中国。他以拖延躲避的办法违抗国民党空军的命令,坚决不去台湾,化名荣盈科在贵州大学当了教授,积极支持学生运动,迎来了贵州的解放。


 
 

  新中国成立后的第二年,荣科应聘到了上海,在华东纺织管理局下属的经纬纺织机械厂当工程师,很快就解决了铝制空心隔纱板的制造技术,为上海260万纱锭恢复生产立下大功。他还帮助鞍钢解决了锰钢冶炼中的问题。又隔一年,经纬厂奉命北迁山西榆次,在那里荣科负责产量万吨的纺织机械铸造车间的设计和筹建,仅用一年零三个月就建成竣工,并且节约建设资金70多亿元(旧币)。


 
 

  荣科没有停步,打破常规,大胆探索,试制成功球墨铸铁并创造性地成功采用矽铁铜镁球化剂,以钟罩法一次处理铁水,创新铸造球墨铸铁一次处理成功的新工艺,将中国铸造技术向前推进了一大步。这一先进技术可给国家节省铜材50%左右,使球墨铸铁制造成本较两次处理降低25%;简化了制造中的操作程序,也节约了人工成本,为大力推广球墨铸铁的制造打下了基础。由于铁水温度高,流动性好,大大减少了废品率,提高了质量。同时,他改变了制造针状铸铁的方法,不加镍和鉬,把球墨铸铁经过简单的热处理,就可以制成性能更好、等于铸铜的针状铸铁,节省了大量的镍、鉬等贵重稀有金属。


 
 

  1952年11月20日,《新华社新闻稿》上发表了《国营经纬纺织机械制造厂工程师荣科运用苏联先进经验,在铸铁上获得重大改进》的新华社通稿,还配发了长篇通讯,对荣科发明的新技术作了详细报道。接着,《人民日报》、《工人日报》、《大公报》《新闻日报》、《文汇报》等全国各主要报刊全文转载。为此,荣科荣获山西省特等劳动模范称号,并荣获中央人民政府纺织机械工业部颁发的刻有“发扬光大”四个大红字的银盾和奖章。从此,荣科在国内铸造行业享有盛名。


 
 

  他是“荣师傅”,他也是“战略科学家”


 
 

  在荣科心里,他最爱的还是航空科技。历史为他进一步施展才华创造了难得的机遇。


 
 

  1951年,新中国的航空工业开始起步,大规模的经济建设热潮召唤着优秀人才。1953年,荣科“归队”了!他重新踏入了他所热爱的航空工业战线。


 
 

  刚一迈入航空工业,荣科便在国家航空工业局的安排下到南昌、株洲的航空工厂指导建立了铝镁合金铸造专业,为新中国第一架飞机初教5上天做出了贡献。随后他又北上沈阳、哈尔滨帮助解决了仿制苏式发动机ВК-1А中全部铝合金、镁合金铸件和涡轮叶片生产试制中的问题,也解决了图-2轰炸机试制中的铸件问题,荣获华北地区工业劳动模范。


 
 

  荣科是当时全国仅有的31位特级工程师之一。他最大的特点是,既有理论功底又能身体力行。到工厂时,他经常穿上工作服和工人一起在炼钢炉旁干活,置身于汗流浃背的工人中,谁也看不出他就是一个工程师。他被工人们亲切地称为“北京来的荣师傅”。


 
 

  荣科还是一位具有战略眼光的科学家。1956年6月,他参加编制我国十二年科学技术发展规划,担任钛合金小组组长兼机械组成员,提出了我国发展新型航空材料钛合金的科研规划,并付诸实现;在他的倡导和建议下,我国开展了新兴材料钛合金的研究,并在全国较早地成立了航空钛合金研究室;在他的建议下,对钛合金有独到研究的颜鸣皋调入北京航空材料研究所,被任命为第一任钛合金研究室主任,这些都为我国钛合金研究和钛合金精密铸造的发展打下了基础。


 
 

  正是由于当年荣科对钛合金的慧眼识珠与决策,如今的北京航空材料研究院已成为中国最大的钛合金精密铸造研究与生产基地,其产品占据了国内近50%以上的宇航用钛合金精密铸造市场。


 
 

  他坦然面对病魔,


 
 

  他说——不能虚度此生


 
 

  像绝大多数知识分子和科技专家一样,文革中“反动技术权威”荣科也在劫难逃。被批斗,进牛棚,他受到了不公的待遇。


 
 

  1972年,荣科被查出患口腔淋巴癌。周恩来总理闻讯后立即指示:一定要想办法把荣科的病治好。空军总医院请来肿瘤专家为荣科做手术。手术很成功。在医院里,他不顾劝阻,坚持召集会议研究飞机、发动机铸件质量。他深情地对与会者说:“质量是天大的事,不能有半点疏忽。假如我们的儿子是飞行员,我们对质量会有半点马虎吗?我们要和飞行员心连心。”感人肺腑的话教育了许多从事航空材料研究的人们。


 
 

  在他重获新生之后的二十年里,荣科对生命有了更深刻的感悟——就是不能虚度此生。因此他一直都在不停息的、执着地为他热爱的航空事业、热爱的祖国各个需要他的地方,不计报酬不计名利地奔波着,工作着。他用他过人的胆识和智慧及敢于担当的精神,为军工生产、地方、乡镇企业攻克解决了一个又一个的难题。


 
 

  1977年,王震副总理为了抓斯贝发动机试制,特聘请荣科和中科院著名工程热物理学、航空发动机专家吴仲华作为技术顾问。荣科全然不顾病体在身,下工厂走基层,和外商谈判,殚精竭虑。


 
 

  文革结束后,经国务院批准荣科任航空工业部技术顾问。其后,相继任航空研究院、航空工业部科技委顾问等。他还先后担任国家进出口委员会顾问、天津市第一机械工业局铸造技术顾问、六机部技术顾问和中国铸造学会理事长等职务。他曾帮助六机部解决过舰艇用4000匹马力高速柴油机、10000匹马力低速柴油机的铸造技术关键。此外,他还是第二、三、五届全国人大代表;长期担任北航、西工大、南航的兼职教授及哈工大、上海工大的名誉教授,为培养人才不遗余力。


 
 

  几十年来,荣科将他的全部才智献给了中华民族。他的成就凝结在我国航空工业、舰船工业、纺织工业、兵器工业、航天工业、冶金工业中的许多重大而关键的工程上。他对我国航空工业和铸造技术发展所做的贡献已经深深地镌刻在史册上。


 
 

  1995年10月4日,荣科走完了他那颇具传奇的一生。他去世前说:“我的铸造技术已经传给后来人,相信我国的航空事业将来会腾飞起来。”


 

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