季鶴鳴

1930年，英國人弗蘭克·惠特爾申請(qǐng)了世界上第一個(gè)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)專利（圖二）；過了11年，第一架噴氣式飛機(jī)面世。在50年代初的朝鮮戰(zhàn)爭中，著名的米格－15和F－84等噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)的參戰(zhàn)，宣告人類進(jìn)入了噴氣時(shí)代。

早在30年代末40年代初，我國尚處于抗日戰(zhàn)爭時(shí)期，中國就有一批知識(shí)分子或留英或赴美欲走航空救國之路。其中的一些人投身于噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)方面的研究，但在學(xué)成歸國時(shí)，腐敗的蔣介石政府卻使他們失望了；以至他們有的改行，有的從教，有的則去了國外，也有一些人為了追求光明暫時(shí)放下專業(yè)奔赴解放區(qū)。吳大觀（圖一）即是后者。1948年冬，吳老在北平地下黨的安排下一家先去天津，再裝扮成商人經(jīng)唐官屯進(jìn)入了解放區(qū)。他受到了聶榮臻司令員的接見。聶總勉勵(lì)吳大觀：待全國解放了，要搞我們中國自己的航空。

一年后新中國成立，吳大觀是首批被國家調(diào)到航空工業(yè)部門的技術(shù)干部之一，任職于一機(jī)部四局(即重工業(yè)部航空工業(yè)局)。他不僅參與了抗美援朝時(shí)期的大量發(fā)動(dòng)機(jī)的修理與裝配，還參加了我國首臺(tái)渦噴－5(BK－1）發(fā)動(dòng)機(jī)的仿制工作。1956年毛主席號(hào)召“向科學(xué)進(jìn)軍”，要建立包括自行設(shè)計(jì)在內(nèi)的獨(dú)立完整的航空工業(yè)。是年10月沈陽航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)室成立，11月吳大觀調(diào)任室主任。他的副手是自英國學(xué)成歸來的虞光裕同志(虞在沈陽發(fā)動(dòng)機(jī)研究所成立后被任命為第一任總設(shè)計(jì)師)。從此，吳大觀邁進(jìn)了中國自行設(shè)計(jì)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)之路，并為之奮斗了一生。

確定設(shè)計(jì)目標(biāo)

設(shè)計(jì)室成立后承擔(dān)的第一個(gè)任務(wù)是研制噴發(fā)1A發(fā)動(dòng)機(jī)。當(dāng)時(shí)新中國成立才幾年，航空工業(yè)的設(shè)計(jì)力量幾乎是一片空白。這種情況下設(shè)計(jì)自己的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)談何容易!而且，研制什么樣的發(fā)動(dòng)機(jī)，設(shè)計(jì)目標(biāo)選定在哪兒……設(shè)計(jì)室面臨著重大技術(shù)決策。當(dāng)時(shí)，吳大觀與同時(shí)調(diào)到沈陽任飛機(jī)設(shè)計(jì)室主任的徐舜壽進(jìn)行了多次磋商，分析了我國的工業(yè)基礎(chǔ)和經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平后認(rèn)為：必須量力而行實(shí)事求是。最后吳大觀他們決定：先設(shè)計(jì)噴氣教練機(jī)。飛機(jī)定名“殲教1”，發(fā)動(dòng)機(jī)定名“噴發(fā)－1A”。

渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)有多種類型，PF－1A是一種雙面進(jìn)氣的單級(jí)離心式發(fā)動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)剖面見圖三。它由一個(gè)葉輪(圖四）和一個(gè)單級(jí)渦輪以及連接它們的軸組成轉(zhuǎn)子；由附件機(jī)匣、前后進(jìn)氣機(jī)匣、壓氣機(jī)機(jī)匣、燃燒室機(jī)匣和渦輪機(jī)匣及尾噴管組成靜子外殼。

PF－1A的工作原理如下：空氣經(jīng)過前、后進(jìn)氣機(jī)匣(又稱進(jìn)氣預(yù)旋)后分別流入葉輪。葉輪的前后面各有29個(gè)徑向排列的葉片。高速旋轉(zhuǎn)的葉輪使空氣加速并獲得能量?？諝饬髟谌~輪外側(cè)的壓氣機(jī)擴(kuò)壓器內(nèi)擴(kuò)壓減速后，轉(zhuǎn)過90°由徑向轉(zhuǎn)為軸向流動(dòng)，然后分成9股分別進(jìn)入9個(gè)單管燃燒室。在燃燒室里，空氣與噴入的燃油混合燃燒。高溫高壓的燃?xì)膺M(jìn)入渦輪機(jī)匣，先通過45片導(dǎo)向葉片組成的靜子通道，再進(jìn)入由54片實(shí)心葉片組成的渦輪，從而驅(qū)動(dòng)渦輪作功。渦輪帶動(dòng)葉輪高速轉(zhuǎn)動(dòng)。高溫氣流從渦輪流入尾噴管后噴向機(jī)外，產(chǎn)生推力。這是我國首次設(shè)計(jì)航空噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，一沒有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，二缺乏技術(shù)儲(chǔ)備，更沒有試驗(yàn)設(shè)備。一切必須從零開始，技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)很大。為此，吳大觀與虞光裕多次研究商討，以尋找符合我國國情且力所能及的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)方案。最終他們決定選用沈陽航空發(fā)動(dòng)機(jī)廠剛仿制成功的渦噴－5(蘇聯(lián)編號(hào)BK－1）作為原準(zhǔn)機(jī)，采用相似律方法進(jìn)行縮型設(shè)計(jì)。這個(gè)方案既可以充分利用工廠渦噴－5的技術(shù)資料及一部分毛料、工裝設(shè)備、鍛鑄件等，材料也好解決；而且還可降低工藝難度，縮短加工周期，是一條風(fēng)險(xiǎn)小且把握較大的捷徑。

當(dāng)噴發(fā)－1進(jìn)入技術(shù)設(shè)計(jì)階段后，曾經(jīng)兩次修改方案。第一次是為適應(yīng)飛機(jī)的要求把推力提高到1300公斤力；第二次是1958年3月，空軍審查木質(zhì)樣機(jī)后，認(rèn)為發(fā)動(dòng)機(jī)推力還不夠，應(yīng)提高到1600公斤力，為此，已發(fā)出去的圖紙又作了第二次修改。發(fā)動(dòng)機(jī)最后定名為噴發(fā)－1A，代號(hào)PF－1A。

研制的中堅(jiān)力量

基本方案確定后，首要的大事是設(shè)計(jì)人員何處來?新中國初期，發(fā)動(dòng)機(jī)方面的設(shè)計(jì)人員真是寥寥無幾。經(jīng)吳大觀多方努力，從部局機(jī)關(guān)、沈陽和哈爾濱的航空發(fā)動(dòng)機(jī)廠調(diào)來一些技術(shù)人員，不過二十來人。而這對(duì)于設(shè)計(jì)一臺(tái)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)所需要的設(shè)計(jì)人員說，只是杯水車薪。后來，國家從南京航專分配了幾十名?？粕?，又從沈陽航校分配來若干名中專生，到1957年初，設(shè)計(jì)人員達(dá)到了100名左右?？墒沁@100人中，大多數(shù)學(xué)的是活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)或修理裝配制造專業(yè)，對(duì)于渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)來說，多數(shù)人是聞所未聞；以至有人在設(shè)計(jì)葉柵試驗(yàn)件時(shí)，錯(cuò)把壓氣機(jī)葉片當(dāng)作了渦輪葉片。

吳大觀和虞光裕深感技術(shù)隊(duì)伍建設(shè)之重要，培養(yǎng)高水平人材是當(dāng)務(wù)之急。為此，吳老與北航動(dòng)力系聯(lián)系，決定在北航開設(shè)短期培訓(xùn)班，選送20多名年青人由他帶隊(duì)去學(xué)習(xí)。短訓(xùn)班自1956年底開始到第二年4月結(jié)束，歷時(shí)半年，專門學(xué)習(xí)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)原理和葉片機(jī)原理兩門課；同時(shí)還采用邊干邊學(xué)的辦法，不斷提高設(shè)計(jì)隊(duì)伍的自身水平。此外,許多人借用渦噴5作參考資料，進(jìn)行了分析計(jì)算和繪圖。大家無怨無悔夜以繼日地工作。這些設(shè)計(jì)人員中大都是年青人，吳大觀本人也才40歲。全室平均年齡22歲。盡管辛苦，但大家的熱情很高，因?yàn)樗麄円獏⒓釉O(shè)計(jì)的是中國的第一臺(tái)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。當(dāng)時(shí)的工作條件很差，設(shè)計(jì)室不得不借用工廠的廠房辦公；用的大都是老式的計(jì)算尺；甚至算盤也被用來作計(jì)算。盡管如此，全室團(tuán)結(jié)一心定要把噴發(fā)－1A發(fā)動(dòng)機(jī)盡早設(shè)計(jì)出來。

發(fā)動(dòng)機(jī)圖紙出來后，就面臨著試制這個(gè)主要工作。當(dāng)初，發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)室之所以建在沈陽，就是想充分利用沈陽發(fā)動(dòng)機(jī)廠的加工力量，尤其是一批優(yōu)秀的生產(chǎn)工人；當(dāng)然，還包括借用渦噴－5等發(fā)動(dòng)機(jī)的毛料、工裝以及成品附件等，以縮短研制周期。可是還有一些關(guān)鍵零件需要專門解決。例如，由于噴發(fā)－1發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速比原準(zhǔn)機(jī)提高很多，為了保證渦輪有足夠的強(qiáng)度，選用了鍛壓渦輪盤。而當(dāng)時(shí)沈陽的工廠加工不了，只好通過協(xié)作關(guān)系請(qǐng)長春第一汽車廠幫助。另外，還有一些零件則由沈陽的其他大廠協(xié)助加工。

在試制生產(chǎn)中，一個(gè)最大的難題是方案的更改。當(dāng)把推力加大到1600公斤力時(shí)，葉輪直徑必須加大以增大發(fā)動(dòng)機(jī)的流量。這樣就需把許多工裝和零件的加工停下來，重新開始作工藝準(zhǔn)備。因?yàn)楣て谝缶o，給工廠帶來很大困難。

但當(dāng)工人們知道這是中國人自己設(shè)計(jì)的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，都廢寢忘食地加班工作。許多技術(shù)人員甚至把鋪蓋都搬進(jìn)了工廠，連日連夜地干。許多當(dāng)年參加過研制工作的毛頭小伙，現(xiàn)已年過花甲，但當(dāng)他們回憶起40多年前這段流金歲月時(shí)，心情都難以平靜。在遼闊無垠的祖國天空里將首次出現(xiàn)中國人自行設(shè)計(jì)的噴氣式飛機(jī)，這是我們中華民族多少年的夢(mèng)想！

關(guān)鍵試驗(yàn)

噴發(fā)－1A發(fā)動(dòng)機(jī)雖是憑借渦噴5作為原準(zhǔn)機(jī)進(jìn)行縮小設(shè)計(jì)的，但比較兩型發(fā)動(dòng)機(jī)的推力、流量和尺寸，它大體只及原準(zhǔn)機(jī)的60％左右；因此該機(jī)還有許多關(guān)鍵技術(shù)亟待解決，且都要經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證。譬如燃料室，很難做到完全相似設(shè)計(jì)，尤其是點(diǎn)火性能和穩(wěn)定工作范圍等的測(cè)定；又如渦輪尺寸縮小后，其效率能否達(dá)到？功率變化多大？能否足以帶動(dòng)壓氣機(jī)的葉輪達(dá)到設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速；轉(zhuǎn)速比原準(zhǔn)機(jī)大幅度提高后，輪盤的應(yīng)力水平增加了多少……這些，除了必要的計(jì)算外，均需進(jìn)行試驗(yàn)和測(cè)量以取得第一手的資料和數(shù)據(jù)。可是試驗(yàn)必需的燃燒室試驗(yàn)器、葉柵吹風(fēng)試驗(yàn)器、噴嘴試驗(yàn)器以及傳感器、測(cè)試儀器儀表等試驗(yàn)測(cè)試設(shè)備，在當(dāng)時(shí)沈陽乃至整個(gè)中國，全為空白，一無所有。因此唯一的的解決辦法是自力更生，自己設(shè)計(jì)制造。

進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)部件和全尺寸臺(tái)架試驗(yàn)，測(cè)試設(shè)備特別是傳感器的制備必不可少。經(jīng)過當(dāng)時(shí)航空工業(yè)局油江副局長的批準(zhǔn)和工廠的大力支持，專門成立了試驗(yàn)設(shè)備試制車間。工廠抽調(diào)了十多臺(tái)加工設(shè)備，支援了十多名有經(jīng)驗(yàn)的老工人；設(shè)計(jì)室則調(diào)派了幾名技術(shù)員成立了傳感器設(shè)計(jì)小組。在全體研制人員的共同努力下，不到一年就試制出了溫度傳感器和定向定位用多點(diǎn)測(cè)壓、測(cè)溫靶子等重要設(shè)備，解決了一系列重要試驗(yàn)參數(shù)的測(cè)量問題。1958年5月，PF－1A的試制工作進(jìn)入了關(guān)鍵時(shí)期。航空工業(yè)局王西萍局長親自到沈陽作戰(zhàn)斗動(dòng)員。6月，4臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)完成加工，進(jìn)入總裝。其中一項(xiàng)主要內(nèi)容是管路的裝配。五花八門的燃油管、滑油管、空氣管等多種管道，沒有正規(guī)設(shè)計(jì)圖紙全靠現(xiàn)場(chǎng)安裝。勞動(dòng)模范馬德有師傅憑借一手熟練技術(shù)，采用土辦法把這個(gè)難題解決了。很快，發(fā)動(dòng)機(jī)開車成功并排除了渦輪葉片折斷等故障，最后通過了20小時(shí)長試。

首戰(zhàn)勝利

7月1日，首臺(tái)噴發(fā)－1A發(fā)送沈陽飛機(jī)制造廠被裝于01號(hào)殲教1飛機(jī)上。7月26日，殲教1噴氣式飛機(jī)（題圖），由后任空軍司令員的于振武同志駕機(jī)升空，首飛成功。8月5日，飛行表演暨慶功會(huì)在沈陽飛機(jī)廠隆重舉行。葉劍英元帥、空軍司令員劉亞樓上將等親臨現(xiàn)場(chǎng)并代表中央軍委表示祝賀。參加慶功會(huì)的人員有8萬之多，場(chǎng)面熱烈感人。

1958年9月5日，兩架完全由中國人自行設(shè)計(jì)、自己制造的裝有噴發(fā)－1A發(fā)動(dòng)機(jī)的殲教1噴氣飛機(jī)，從沈陽飛往北京沙河機(jī)場(chǎng)，接受了黨和國家領(lǐng)導(dǎo)人的檢閱。殲教1飛機(jī)原準(zhǔn)備是要參加國慶大閱兵，飛過天安門的；后因周恩來總理指示“自行設(shè)計(jì)的新機(jī)要甘當(dāng)無名英雄”，才未成行。這一年的國慶節(jié)，吳大觀推讓虞光裕同志代表設(shè)計(jì)室參加了全國群英會(huì)，受到了毛主席、黨和國家領(lǐng)導(dǎo)人的接見。黨中央、毛主席給予噴發(fā)－1A發(fā)動(dòng)機(jī)的全體研制人員以很高的榮譽(yù)，鼓勵(lì)他們攀登更新的高峰。

噴發(fā)－1A（圖五）一共生產(chǎn)了五臺(tái)，殲教1飛機(jī)生產(chǎn)了兩架，均未投入批生產(chǎn)。但是，在新中國建國之初，白手起家用不到一年的時(shí)間，完全靠自己的力量設(shè)計(jì)并生產(chǎn)出中國第一臺(tái)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，是非常不容易的。吳大觀同志作為研究室的領(lǐng)導(dǎo)和決策人付出了心血和智慧。

附表中列舉了當(dāng)時(shí)推力等級(jí)相當(dāng)?shù)膸追N渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)。這四型發(fā)動(dòng)機(jī)是本世紀(jì)40年代末50年代初研制的，均為雙面進(jìn)氣離心式結(jié)構(gòu)。

通過比較可看出，在50年代PF－1A的技術(shù)水平并不低。實(shí)際上，這類小型渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)至今還在一些特殊機(jī)種上應(yīng)用。

噴發(fā)－1A的研制成功離不開各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)心與支持。而以吳大觀和虞光裕為代表的研制人員的實(shí)事求是精神、高昂革命熱情以及無私奉獻(xiàn)，在我國的航空史上書寫了輝煌的一頁。噴發(fā)－1A的研制成功還為我國航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)培養(yǎng)了一批優(yōu)秀的管理人材和設(shè)計(jì)技術(shù)骨干力量。這為以后自行設(shè)計(jì)水平更高的航空發(fā)動(dòng)機(jī)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。