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苏创丨无锡叶片叩开世界航空发动机巨头之门,国产大飞机“中国心”又近一步

来源: 新华报业网   作者:张宣  2019-04-23 17:23:44

  航空发动机是飞机的“心脏”,以高温、高压、高转速、高负荷为技术难点,被誉为现代工业“皇冠上的明珠”和“工业之花”。无论“明珠”,抑或“花朵”,都意指其代表了一个国家科技工业的最高水平。长期以来,全球航空发动机整机市场被美国GE、英国Rolls-Royce和美国普惠三家公司垄断,国产大飞机“中国心”的难题仍然待解。

  可喜的是近年来中国诸多企业勇敢而坚定地挑起重担,通过积极承接国际转包业务,在各自领域“填空补缺”、“奋起直追”,乃至与国际标杆“同台竞技”、“并驾齐驱”,无锡透平叶片有限公司(简称“无锡叶片”)便是其中的翘楚。目前,无锡叶片已成为美国GE、英国Rolls-Royce亚太地区的锻件战略供应商,产品实现了静止件到旋转件的跨越,材料完成了从铝合金到钛合金与高温合金的升级,可谓用实力叩开了世界航空巨头的合作之门。

  主流民用航空发动机叶片无锡造

  风扇叶片、涡轮盘、整流罩……无锡叶片产品展示厅内,世界航空发动机巨头美国GE、英国Rolls-Royce的常用部件陈列于此。其中,以各类叶片最为夺目。作为典型技术密集型产品,航空发动机叶片需要在高温、高压、高转速和高负载的特殊环境中长期反复工作,功率贡献和安全比重都在航空发动机中占有举足轻重的地位,制造难度可想而知。

  “发动机‘肚子’一打开全是叶片,这些叶片分布在燃烧室前后,燃烧室前面是锻件,燃烧室后面是铸件,无锡叶片主要供应的是燃烧室前面的锻件叶片。”无锡叶片副总经理王金吕从橱窗中拿出一片叶片向记者展示,“锻件是对金属坯料进行锻造变形而得到的工件,锻造的过程也是对叶片成型改性的过程,通过锻造,才能形成高综合性能,胜任高空工作”。

  “如今对民用航空飞机发动机的要求,绝非仅仅能够飞上天那么简单,除了可靠性、安全性等基本指标,还需要重量轻、推重比高,经济性指标过关”,王金吕解释,航班不可能飞几趟就换发动机,在竞争性的全球化航空市场中,发动机的性能如果达不到那些极致的、苛刻的性能要求,那么飞机压根儿无法获得适航证,同样,发动机叶片等关键部件也需承受极其苛刻的要求,否则一旦出现问题,后果不堪设想。目前,历经多年产业实践,无锡叶片已经具备良好的产业基础,具备承接国际航空发动机高端动力部件产业转移的条件,因此受到国际航空巨头的青睐,先后斩获美国GE、英国Rolls-Royce的订单,产品应用于空客A350、波音787等主流客机上。

  “航空发动机单支叶片有上千个检测点,加工误差需控制在(μ级)千分之一毫米,上千个点都必须合格,必须是零缺陷,才是合格产品”,王金吕回忆,为了得到厂家的认可,公司购置了50到200倍各类放大镜设备,技术人员白天试验,晚上倒时差和英国Rolls-Royce开电话会议交流解决,一直报废了300多只叶片才制造出符合交付标准的合格品。2015年,公司的成品一次合格率只有30%,而现在的成品一次合格率达到95%以上。

  10年磨一剑,从能源向航空高端领域转型

  在记者眼中,无锡叶片是一家低调的企业:在国内媒体上曝光不多,凭借先进的工艺技术和专业化管理,能源电站大叶片国内市场综合占有率达80%以上,优质服务于通用电气、东芝、三菱、西门子、阿尔斯通等全球知名电气公司,2008年起,向航空领域转型,短短十年间,航空业务占比接近40%,跻身英国Rolls-Royce、美国GE等世界一流朋友圈,进步之神速、发展之迅猛,令人刮目。

  但在无锡叶片管理层看来,转型升级并没有看上去那么随机和洒脱。“2008年,公司还在传统能源电站领域耕耘。那个时候放眼未来,传统能源电站业务已不足以支撑公司的战略发展,公司把目光转向了潜力更大的航空市场”,王金吕目光坚定而从容,从“电站之芯”到“航空之翼”,转型之于无锡叶片,不是简单的产业延伸和扩张,而是披荆斩棘的“二次创业”。

  长期以来,无锡叶片所处的能源及航空装备高端制造领域,技术来源问题一直是制约企业转型发展的拦路虎,由于国外公司明确禁止向中国转让航空发动机部件、燃气轮机涡轮叶片高端制造技术,无锡叶片必须立足自主研发。

  “学不来,买不来,那就自己摸索来。”王金吕介绍,2008年以来,企业集中火力,不断加大投入,搭建了江苏省企业院士工作站、博士后科研工作站、无锡高端动力部件制造技术研究院等重大研发平台,结合公司40年叶片制造经验,在没有订单没有合同没有项目的情况下,持续投入资金、人力和资源,历经多年摸索,才逐步在航空发动机部件制造关键技术上实现了“从0到1”的突破。

  “能源电站叶片和航空发动机叶片,一个在地面使用,一个在天上使用,制造难度也是天差地别”,王金吕解释,“进入国内航空装备制造领域的门槛很高,要求军工资质四证齐全,而进入国外航空装备制造领域,除了要求要通过ISO9100(AS9100C)体系认证,还得通过一系列关键和特殊工序的NADCAP认证。打个比方,如果加工某个零件涉及到的关键和特殊工序没通过NADCAP认证,这道工序就没有资质进行,得找到全球通过认证的其他企业去做,每一道关键工序都可以在系统里查到全球有哪几家企业具备资质。”

  “对于GE航空、Rolls-Royce这些国际航空巨擘而言,质量不仅仅是产品实物的质量,更为重要的是制造过程的质量。”王金吕介绍,“以海外航空业务的发展为契机,无锡叶片才有机会接触到世界上航空发动机部件制造的先进技术和质量管控要求,对全面质量管理也有了全新的认识。像无锡叶片和GE航空、Rolls-Royce的合作都是从最简单的零件起步的,比如和GE航空最初合作的产品是铝合金OGV导叶,和Rolls-Royce最初合作的产品是ESS叶片,都属于一般静止件,相对简单,即使如此,合作初期我们也经受了不少摔打与锤炼。”

  “民航的要求非常高,GE航空、Rolls-Royce发展、培育一个供应商也非常谨慎。”王金吕不无感概,“不可能一开始就把最关键、最难的拿给你做,首先你得用几年的时间跟他们磨合,对他们整套的体系、整套的管控方式加以适应、掌握,当一个项目的质量、交付完成得好了,才能够以点为面、有序铺开,逐步实现从静止件到重要件、再到敏感件的跨越。这个过程是艰辛而曲折的,不是一蹴而就的。”

  离国产大飞机中国“心”更近一步

  航空发动机与燃气轮机制造能力和水平体现了一个国家制造业的核心竞争力,是国际竞争的战略制高点。无锡叶片成功研发出高温低压涡轮盘锻件等多个国产航空部件,这意味着中国距自行研制先进民用大型航空发动机的目标又前进了一大步。

  “无锡叶片的定位是高端零部件制造供应商,不管是国内也好,国外也好,航空领域也好,能源领域也好,我们的角色就是关键零部件的配套,但我们以此为荣,零部件制造也有核心工艺技术”,王金吕介绍“目前无锡叶片在国家两机专项和军民融合的战略引导下,瞄准燃气轮机、航空发动机燃烧室后面铸造涡轮叶片的成品加工,把制造难度更大、工艺更为复杂、要求更高的产品作为发展方向。”

  “现在GE航空、Rolls-Royce进行全球采购战略调整,致力于在新兴市场培育新的供应商,更多的机会将会给到亚太区特别是中国区的企业。原来的供应商都是传统欧美老牌企业,类型比较单一、竞争力较差、产能也不够。”王金吕介绍,“之前由于新兴国家的技术水平不够,制造能力差距比较大,现在这个阶段,差距已经慢慢缩小。伴随着航空工业日益全球化,航空发动机、飞机整机生产的国际化分工势头明显,零部件转包市场不断扩大,无锡叶片有信心在国际航空市场越走越远。”

  “无锡地处的长三角区域,区域经济以高端、精密、专业化闻名全国,‘两机’高端装备部件制造企业云集,产业链上下游配套协作紧密,科研实力较强,具备高点起步、加快发展的条件”,王金吕补充介绍,“2018年底江苏省燃气轮机和航空发动机关键零部件产业技术创新战略联盟在无锡成立,无锡叶片担任首届理事长单位,将致力于整合区域产业链资源,打造有竞争力的产业集群,以提高区域零部件制造业增值空间,提升区域航空制造业在产业链上的层次,带动整个产业链升级。

  据江苏省交通运输厅发布的最新数据,近年来江苏航空经济发展势头强劲,2017年全省航空航天制造业产值达400亿元,约占全国10%,位居全国第三。随着江苏经济向产业中高端迈进,以航空制造、临空高科技等为主的临空指向性较强的产业正在加快向机场周边集聚,引进了中航工业、英国太古、法国ATR、华亚航空等一批航空企业,初步构建了以航空制造为龙头,以临空高科技、临空现代服务业为主体,临空指向性较强、产业门类较为齐全的现代航空产业体系。

  多年来,中国高度重视航空发动机研发、生产,已继美、英、俄、法之后,成为世界上第5个能够自主研制航空发动机的国家,虽然与西方航空发达国家相比仍然有一定距离,但相信只要怀揣一颗炽热的“中国心”,未来的国产大飞机绝不会缺少“中国心”。

  交汇点记者 张宣 通讯员 张青

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编辑:顾志铭

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