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中国动力的精彩

 

::李孝堂,1961年6月生,山东临朐人,1982年毕业于西北工业大学发动机设计专业。现任沈阳发动机设计研究所副所长、研究员。作为总设计师主持研制了微、轻、重型系列军民用燃气轮机,完成了具有完全自主知识产权小档功率舰用燃气轮机的研制并装船应用,填补了国内空白,成为我国舰用燃气轮机发展历史上的一个里程碑;大功率舰用燃机完成整机性能试验,性能达到世界领先水平;民用系列轻型燃机已在国内外应用;国家863重大专项R0110重型燃气轮机完成研制,填补了国内空白。


 

::对李孝堂而言,中国航空动力事业,是与喜怒哀乐牵绊在一起的真实情感;为世界发展贡献动力,是和理想生长在一处的使命与责任。
::作为中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所副所长和燃机型号总师,在我国大中型航空发动机和燃机的设计研究中心,李孝堂带领他的燃机团队迈入现代燃气轮机高速发展的时代。
::李孝堂眼里的人生好比是一台发动机,通过这台发动机,将知识、经验、理想、信念进行压缩、燃烧、膨胀、加速、做功等一系列操作,在燃气的激烈碰撞中燃烧,在动能与机械能不断的转化和变换中,将正能量、新思想传输得更远,越压越强,动力激扬,演绎着激流勇进、矢志创新、执著坚毅的精彩,为中国动力源源不断地输送着新鲜的血液。
::越压越强,志在坚持砥砺意志
::1982年,李孝堂刚刚大学毕业就来到了当时的沈阳发动机设计研究所。研究所始建于1961年,是新中国第一个航空发动机设计研究所,李孝堂在这里一干就是30多年。
::李孝堂个人的科研事业发展与研究所的工程进展紧密联系着,他们的起点都是一无经费,二无试验条件,三无研制经验。回顾过往,李孝堂总结了三个阶段:第一个阶段是从建所到1986年,可称作为起步阶段,研究所从零开始白手起家;第二阶段是1987年到2005年,研究所实现了从测仿到自主研制的转变,自主研制的两型航空发动机“昆仑”和“太行”设计定型;第三阶段为2006年至今,是加速发展阶段,实现了由单一科研向科研与装备并重,预研与型号并重,单一空中动力向空、海、地面用多领域军民用动力系列化发展的转变。如今“五个一流”现代化研究所建设取得了显著进展,研究所人才队伍平台、设计体系平台、试验验证平台、科研管理平台初步建成,凝聚力、科研能力大大增强。由原来单一的军机研制,发展到今天的军机、民机、燃机三大主业并驾齐驱;人才队伍建设方面,从以前的留不住人发展到现在招人以重点大学的硕士博士为主,一批经过实践锻炼的骨干人才正成长起来。
::国外航空发动机发达国家已证明了,在成熟航空发动机基础上派生发展燃气轮机是一条多快好省的成功之路。在我国这一技术路线的产生也有着其必然的趋势:一是国防建设的需要,作为海军现代化标志之一的燃气轮机动力,从国外是买不来的,必须自主研制;二是国内节能减排的需要,给燃机带来了巨大的市场需求;三是我国航空发动机的发展,为航机改燃机奠定了必要的基础。“航机改燃机”就在这样的背景下应运而生。
::14年前,那时“太行”发动机正在研制,李孝堂等利用前期的技术资源进行设计和改进,创业阶段一切都因陋就简。当然这一过程中也确实遇到了各种困难和挑战,尝尽了酸甜苦辣。首先缺技术人才,缺少干过燃机有经验的人,研制队伍中几乎没有一人设计过燃机。其次缺资金,那时候没有经费支持来源,只有自筹一点资金。再次缺试验条件,连整机试车台都没有,其它试验器也不具备条件。最后,母型机航机尚未定型,技术尚不够成熟。
::李孝堂认为,万事开头难,虽然艰苦,但由于对航机改燃机这条道路正确性的信念是坚定不移的,对中国国防和国民经济的发展需要燃气轮机的认识是坚定不移的,只要方向看准了,一切都取决于坚持,绝不放弃!
::李孝堂作为型号总师,经常深入一线与技术人员一起研究技术问题,艰苦的条件也练就了李孝堂和燃机团队一身过硬的本领,其中一点就是如何统筹利用时间。一方面处理问题要学会“弹钢琴”,轻重缓急要照顾到,但要突出重点;另一方面就要多辛苦,多加班。科研攻关,要甩开膀子,必须拿出实实在在的成果来。特别是燃机型号技术竞争激烈,往往是时间紧、任务重,作为燃机事业的带头人,李孝堂深知这一点。多年的技术攻关,他遇过多次挫折,那种百转千回的煎熬他有过切身的体会。但是,他明白,越是困难越要克服,为了推动燃机的发展,他和他的团队必须全力以赴。
::经过10多年的磨练,在各级领导和兄弟单位的支持下,他们逐渐凝聚了一批力量,使燃机事业逐步由小到大地发展起来。建立起燃机的自主研制体系、解决重型燃机受制于人的问题是所有燃机行业人的梦想,更是李孝堂和他的团队坚持十数年如一日在工作岗位上默默付出的根本动力。自从坚定了“航机改燃机”这条技术路线后,便一步一个脚印,在不断提升燃机研制水平和成果档次中铿锵前行。
::心无旁骛,磨砺真知厚积薄发
::千淘万漉虽辛苦,吹尽黄沙始见金。干发动机技术需要坐得住冷板凳,干好燃机要动脑子、有方法,更重要的有专劲、韧劲;要拿到金钢钻,一定要心无旁骛,遇挫折斗志不能减,当你感觉天黑的时候,天就快要亮了。李孝堂淡然地道出攻坚的秘诀。
::航空发动机技术含量极高,被誉为“工业皇冠上的明珠”。在世界范围内,掌握一流水平涡扇发动机制造技术的仅有英国罗·罗、美国普惠和通用3家公司,这是一个真正的世界垄断行业。按照我国的工业基础与水平,研制一型发动机需要近20年或者更长的时间,从事航空发动机研制的人一生只能完整经历一两个型号,这况且是幸运的,有的人几十年默默无闻工作是为后人作铺路石。
::李孝堂是幸运儿,在他从业的前20年,“昆仑”、“太行”两型重要发动机研制都经历了,并在其过程中不断锻炼成长。其实,在独立承担燃机研制之前,李孝堂就在动力所的几大项目中展露了他过人的能力,也为他后来的“独挡一面”积累下了丰富的实践经验。在参与我国第一型具有自主知识产权的涡轮喷气发动机“昆仑”发动机中,李孝堂承担了四级低压压气机修改设计工作,由于敢尝敢试,注重采用端弯等先进技术和上下游匹配的统筹思想,仅对第二级进行了修改设计就使全台压气机效率提高了2.4个百分点;同时,他不仅专注压气机部件技术,还注意研究发动机总体技术,对发动机试车数据总体参数、燃油调节规律等方面进行了深入细致研究并解决了研制难题。在我国第三代航空发动机——“太行”发动机的研制中,作为研究室副主任、主任的他,在发动机风扇设计中从气动到结构设计发挥了重要作用,提出通过打好三个压气机设计的“三大战役”,初步建立起压气机设计体系;而在1998年至1999年中国与美国P&W公司合作设计100座客机发动机PW6000的低压压气机中,李孝堂作为研究所的项目负责人精心组织参研人员努力攻关,受到了美国P&W公司专家的好评。

 


::机遇更是青睐有充分准备的人。
::如果航机项目设计让李孝堂初露锋芒,那么接下来的燃机设计研制,则成为了他全面施展才华的天地。2000年他作为副总师主管燃机研发工作,在研究所首次进行涡扇发动机核心机改燃机的第一型QD70燃机设计研制中,涉及压气机、燃烧室、涡轮、动力涡轮等各大部件以及空气系统、燃油系统、滑油系统、控制系统等十余个新设计研制的子系统,需保证燃机各系统协调一致工作,确保调试安全。
::没有试车台,怎么办?
::没有条件创造条件也要上!
::为此他组织参试人员多次开会讨论,反复对比多个部件特性,最终筛选出一台旧的压气机试验件改装为燃机负载,把一座压气机试验台暂时改为燃机试车台,并制定了完备的试验预案,保证燃机、负载、试验设备的运行安全。经过两年的调试,2002年8月,QD70燃机完成出厂检验试车,移交黎明公司成套后运往中原油田濮城电厂;2003年1月,QD70燃机终于在电厂点火成功。目前,针对分布式供能、海上采油平台、备用电源等不同用途,该燃机已研制了系列化产品QD70A/B/C。
::2002年,国家“十五”期间“863”高科技计划重大专项R0110重型燃机设计任务启动,李孝堂作为型号总设计师带领参研人员昼夜兼程苦战一年多,攻克了重型燃机总体设计技术、多级轴流式压气机级间匹配技术、干低排放燃烧室设计及试验调试技术、带涡流矩阵、“汉”式肋的透平气冷叶片设计技术与整机试验技术等多项技术难关,终于完成了该重型燃机的设计工作,并于2003年12月顺利通过国家科技部的设计验收评审,后又完成设计、制造、总装及场内调试工作,于2012年8月发往深圳中海油电站安装、示范发电,先后完成72小时单循环、168小时联合循环考核,于2013年3月21日通过国家验收。该重型燃气轮机的研制成功填补了我国在自主设计工业用大功率重型燃机领域的空白,对打破国外在重型燃机行业的技术封锁具有至关重要的意义。
::2004年,某小档功率船用燃气轮机立项研制,这是海军首型动力单独立项的燃气轮机,也是航空工业首次承担研制自主知识产权的舰船动力,由时任中国一航副总经理林左鸣任行政总指挥。李孝堂作为燃机型号总设计师,面对研制时间短、任务急、技术难度大的困难,采用全三维有粘气动设计技术、一体化优化设计理念、UG结构设计、数字化管路设计及加工等先进技术,保证了性能的先进性、结构的可靠性,采用并行工程及项目管理方式,设计、生产、试车台改造及装配加工等各条战线上的工作安排合理与配合,相关部门责任明确,高速运转。2006年12月,该燃气轮机在试验基地A205老试验台调试,标志着航空工业具有自主知识产权的动力产品将开拓出又一全新的应用领域。之后在新建试车台上仅用69天就完成了整机耐久性考核试验。2008年4月,该型燃机顺利通过技术鉴定,综合技术指标达到国际先进水平,去年5月又完成了可靠性试验考核,现在用户已小批量订货。
::QD128燃气轮机的研制工作始于1999年,随着研究所军用航空发动机设计技术逐渐成熟,发动机的性能和可靠性已经得到验证;另一方面,面对不断变化的市场环境,时任黎明公司董事长兼总经理的林左鸣带领班子成员审时度势,提出了要坚持发展燃机不动摇的方针,表示愿意厂所紧密结合,共同开发燃气轮机。同时,通过组织相关力量充分调研、分析与论证,指出国产10MW功率等级燃机尚属空白而市场需求巨大;利用航机改型设计燃气发生器并采用先进技术全新设计动力涡轮,其技术可行。1999年12月,QD128燃机研发项目正式启动了。沈阳发动机设计研究所联合黎明公司决定组织力量、加大力度,开展“昆仑”发动机改型QD128燃气轮机的设计研制工作,研究所课题组负责QD128燃气轮机设计和技术开发,黎明公司负责组织生产、成套设计和市场开发。2000年,原理样机研制完成并成功参加第三届珠海航展,在业内赢得广泛关注,时任国务院总理李鹏听取了汇报,并对研制工作寄予厚望。
::对于李孝堂等人来说,QD128项目打的是一场真真正正的硬仗,所走的更是一条“航机改燃机”的浴火重生之路。在多项完成的燃机研制中,QD128燃气轮机是李孝堂团队联合黎明公司历时10年研制成功的我国首台具有完全自主知识产权的中等功率燃气轮机,它的问世标志着我国自主研制开发的燃气轮机已经进入市场化阶段。
::2002年,首台发电机组研制完成,QD128燃机正式成为动力产品;2003年7月,首台QD128燃机机组在中原油田试验电站成功点火并发电运行;2004年,黎明公司在大庆油田建设QD128机组商业示范试验电站;2010年,QD128燃机机组累计实现运行超过15000小时,并完成技术鉴定。
::QD128燃机在技术中取得了多项创新突破。QD128燃机以“昆仑”航空发动机为母型机,总体性能设计中采用了多学科综合设计技术,综合权衡性能、寿命等各种要求,达到整机的最优化设计。通过QD128燃气轮机的研制,在国内首次完成了航改中档功率燃气轮机从方案论证到商品化整个研制过程。研制过程中充分发挥了自身的技术优势,吸取了国外航机改为燃气轮机过程中的经验和教训,克服了重重技术难关,解决了航改燃气轮机从空中到地面使用、从烧油到烧天然气,返修寿命从几百小时到上万小时的几十项关键技术。
::尽心竭力,打造团队积蓄优势
::李孝堂认为,要在燃机领域撑起一片广阔的天空,必须要有永不服输的雄心、不断抢占高端领地的气魄,面对市场竞争,速度为王。在管理上紧密推进、统筹安排,在技术上稳扎稳打、求实创新,不断完善体系,积蓄优势。既要注重战略的规划,更要注重战略的落实,否则一切为零。
::燃机团队组建之初,李孝堂就清楚地认识到现在处于新老交替的时期,通过项目提高自主开发研制能力才是最大目标。因此他集中发动机各专业人才,培养设计队伍,最后磨练出一支经过航机和航机改燃机实践锻炼的高素质且敢打硬仗、勇于拼搏的设计队伍。
::自主研制能力水平的另一方面体现在航机改燃机设计体系的建设。为此,在项目进行中,根据国外燃机技术的发展趋势和我国技术发展现状,李孝堂提出了以提升设计能力为核心,科学发展、需求牵引和继承创新的设计体系建设总体思路。如今他们建成了包括设计规范、设计软件和数据库在内的航机改燃机设计体系;建立了不同功率档次航机改燃机技术验证平台以及较高技术水平的整机和部件试验验证平台。
::经过一系列燃气轮机研制的大风大浪考验,对于李孝堂等人来说,最宝贵的是他们建立和发展了航机改燃机设计体系,在此过程中形成一整套整机与部件的气动、结构、强度、试验和测试系统专业的设计和试验规范,形成了航空发动机改型燃气轮机的工程设计与试验方法,更为重要的是培养了一批优秀的燃机研发人才。
::在实战中,面对诸多燃机研发型号齐头并进的繁重任务,李孝堂带领高凤树、尹家录、周建华等副总师一方面运筹帷幄,精心制订严密的计划;一方面科学组织,带领“能研善战”的团队不断攻坚破难。如今,动力所在燃机领域已初步形成了功率覆盖1000千瓦到11万千瓦的微、轻、重谱系化的燃机发展格局。但李孝堂等人并没有因此停下奋斗的脚步,他对燃机型号研制发展分为三步走:QD70、QD128燃机是迈出的第一步——好用;QD185中档功率燃机是第二步——打基础上水平;某大功率燃机是第三步——迈入高端。

 


::李孝堂特别注重战略规划,在他的燃机战略地图上已规划了十多型燃机,同时他又特别注意推进战略的实施。对于技术难度大、研制周期长的关键部件、关键技术总是想尽一切办法提前开展研究工作,提前消除短板。战略地图中一系列燃气轮机的成功推出,大大加快了中航工业燃机的综合研发水平和成果输出。QD128、QD70系列已陆续进入国际国内市场,QD128系列常规发电型已在国内和国外电站运行,10000KW备用电源型已在天津联通完成安装、调试和交付,QD128低排放型已在大庆油田进行调试与考核;QD70A发电型已累计运行3000多小时,QD70B海上平台双燃料燃机已在大庆油田安装,并示范运行了600多小时,QD70C用于通信领域6000千瓦备用电源燃机已完成了厂内试车,并通过了专家评审,具备了进入市场的条件;国家“863”计划重大专项R0110重型燃机在中海油深圳电厂完成72小时单循环、168小时联合循环考核,并通过国家验收,已累计运行1600多小时(等效运行6000多小时);性能具有国际先进水平的QD185中档功率燃机即将在开江电站发电运行;采用先进循环技术发展的大档功率燃气轮机完成了技术验证机性能试验,性能达到国际领先水平,得到了国家领导人的肯定;先进的多级压气机技术、干低排放燃烧室技术的突破,为燃机技术跨越奠定了坚实的基础……
::日积月累的不断进步,充分证明了国际上舰船燃机和民用轻型燃机走航改道路的正确性。同时也说明,只要技术路线正确,并坚定不移地走下去,就会取得多快好省的发展。李孝堂的语气中透露的是对多年心血的肯定和欣慰。


::
::(作者 蔡萌、李晶雪 )

 

 

 

 

 

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