嚴成忠

嚴成忠，航空發動機專家。崑崙發動機總設計師。南京航空學院（今南京航空航天大學）畢業。1939年7月出生，1961年10月參加工作。中共黨員，現任中國航空工業集團公司瀋陽發動機設計研究所型號總設計師、研究員，享受國務院特殊津貼。

嚴成忠研究員曾主持研製出我國第一台具有自主知識產權的航空發動機－－“崑崙”發動機，使我國結束了長期以來航空發動機只能測繪仿製或改進的歷史，一躍成為繼美、俄、英、法之後第五個能獨立自行設計研製超音速飛機發動機的國家，為發展我國航空工業做出了傑出貢獻。

主持研製出我國第一台具有完全自主知識產權的12.8MW燃氣輪機—QD128，填補了國內空白，首台已在中原油田試驗併網發電成功。直接發起和主持研製的高馬赫數、高負荷、高效率風扇使我國單、雙級風扇的研究水平躋身於世界先進行列。1982年研究的任意類型渦輪發動機性能數字仿真技術，被美國阿諾德工程發展中心視為80年代初期渦輪發動機仿真能力的代表，至今仍在英國和國內得到廣泛應用。

曾先後獲得2004年中國航空工業第一集團有限公司“航空金獎”，2003年國防科工委一等功、國防科學技術一等獎、中國航空工業第一集團公司科技進步一等獎，2002年國防科學技術三等獎一項、中國航空工業第一集團公司科技進步二等獎二項、中國航空工業第一集團公司特等功，2000年國防科學技術一等獎、中國航空工業第一集團公司科技進步一等獎。

嚴成忠歷任設計員、總體性能組組長、副總設計師、副所長、總設計師。先後參加和主持多種型號發動機的總體方案論證、設計和調試工作。歷史記錄了他的豐碩成果：20世紀60年代中期，在國內領先研究出“內外涵混合加力式渦輪風扇發動機特性計算方法”，成功地運用到渦扇6發動機的總體設計；70年代初，完成了“帶平行進氣內外涵混合加力燃燒室的渦輪風扇發動機最佳調節計劃”的研究，應用於渦扇6發動機和新型號自動調節系統；70年代中期到80年代初，從事發動機穩態和瞬態性能數字仿真技術研究，該成果在“崑崙”等新機研製中得到廣泛應用；90年代中期，嚴成忠親自發起和主持高馬赫數、高負荷、高效率風扇研究，提出用高切線速度提高級負荷，用掠形技術降低激波損失的設計思路，親自審定設計方案，落實加工，組織試驗，試驗結果全部達到設計指標，使我國單、雙級風扇研究水平躋身於世界先進行列。

1961年8月，嚴成忠以優異成績畢業於南京航空學院，被分配到剛剛組建的我國第一個航空發動機設計研究機構——瀋陽發動機設計研究所，從此踏上了航空報國之路。

年僅27歲的嚴成忠，在1966年5月到1967年7月奉命去越南執行特殊任務。當時正是“抗美援越”戰爭最激烈的時候。他所在的防區裏，美國飛機天天輪番轟炸，隨時都有犧牲的危險。“感謝防區的高炮部隊，是他們一次又一次地把敵機擊落，有的戰士付出了寶貴的生命，保證我們圓滿完成了組織上交給的任務！”説到這裏，嚴成忠拿出一枚“援越抗美紀念章”深情地説：“看到它，我就想到了自己的責任，不研製出自己的發動機，真對不起死難的烈士！”

嚴成忠不僅經受了戰爭槍林彈雨生與死的洗禮，也經過和平時期科研試驗生與死的考驗。20世紀60年代末，上級決定渦扇6甲轉到湖南株洲三三一廠研製。瀋陽發動機研究所派出一百多名科研人員下廠“三結合”。1970年6月24日，渦扇6甲試車，儀表指示發動機振動時大時小。時任“三結合”小組副組長的嚴成忠帶領4名同志去試車間觀察振動情況。正在發動機向高轉速推進時，突然風扇大葉片飛出，擊中了滑油散熱器，碎片亂飛，烈火濃煙頃刻瀰漫了整個試車間，情勢萬分危急！有人喊道：“試車間裏的同志完啦！……”萬幸的是消防車及時趕到，他們才得以脱險。一位老同志回憶説： “老嚴是大難不死，揀一條命回來！”這使嚴成忠深切地感到，搞科研光靠不怕死是不行的，不能做無謂的犧牲，必須按科學規律辦事。從那以後，“整機試車時，消防車必須到場；試車間內慢車以上開車時不準任何人員入內”就成了一條鐵的規定。

機遇往往偏愛那些出類拔萃的佼佼者。20世紀70年代末，組織上安排嚴成忠去北京航空學院補習英語。恰巧，英國Cranfield理工學院來招生，單兵教練。主考官是該校機械工程系主任弗萊切教授。嚴成忠坦然自若，對答如流，尤其講了正在研究燃氣渦輪發動機穩態與瞬態性能數字仿真技術的課題之後，弗萊切教授非常感興趣，立即表態：“恭喜，你被錄取了！”

1980年4月，嚴成忠以訪問學者的身份來到了英國。當時，校方也正在搞發動機數字仿真研究。由於嚴成忠功底深厚，又刻苦鑽研，只用半年時間便完成了博士研究生要兩到三年才能做完的過渡態仿真研究課題。1982年，嚴成忠又和導師帕沫先生合作研究開發了一種通用的積木塊式的、靈活而容易掌握的高水平程序 ——TURBOTRANS。它可以方便地對帶任意調節系統的各種類型的燃氣渦輪發動機的穩態與瞬態性能進行仿真，達到當時的世界先進水平。論文在倫敦的國際學術會議上交流後，引起重視。美國阿諾德工程發展中心（AEDC）的高級工程師、AIAA高級會員M．A．Chappell和仿真與模擬專題研究室主任P．W．Melaughlin稱TURBOTRANS為80年代初期渦輪發動機仿真技術的代表作。至今，仍在國內外得到廣泛使用。

“居高聲自遠，非是藉秋風”。嚴成忠先後被聘為北京航空航天大學、西北工業大學、南京航空航天大學兼職或名譽教授；歷任中國航空學會動力分會委員和《航空動力學報》編委、副主編，曾任《航空發動機》副主編、主編，“863”航天技術領域第二屆專家委員會委員，總裝備部常規動力技術專業組成員等職。先後榮獲國防科學技術一等獎、航空工業總公司“崑崙”首飛一等功、中航一集團“崑崙”設計定型特等功、遼寧省科技進步二等獎；曾被選為遼寧省黨代會代表，瀋陽市人大代表；曾被授予遼寧省創業標兵，獲五一勞動獎章，瀋陽市勞動模範等榮譽稱號。

“崑崙”定型後，嚴成忠深情地説：“我們自行研製發動機好像接力賽，一棒一棒往下傳。我很幸運，‘崑崙’這根棒傳到我手中成功了，這是我們航空幾代人智慧和汗水的結晶，不是我個人的功勞。許多人未看到這一天，就過早地走了，留下無法彌補的遺憾，想起他們就心裏難過。我義不容辭的責任就是把這根接力棒傳下去！”

2001年12月20日。中國瀋陽。隨着航空發動機試車台上新型發動機壽命試車最後衝刺的成功，一個頑強的“新生兒”——我國第一台自行設計、具有自主知識產權的“崑崙”高性能雙轉子渦輪噴氣發動機橫空出世！

20世紀80年代末90年代初，國際風雲突變，當時以江澤民為核心的黨中央高瞻遠矚，果斷作出研製新機的重大決策，決心搞自己的“爭氣機”。1991年初，總參謀部和原國防科工委聯合下達指令：新機選用“崑崙”發動機做動力裝置，爭取1993年首飛上天……總設計師嚴成忠和全所職工都沉浸在無比喜悦之中。1991年3月19日，首都北京。時任中央軍委副主席劉華清聽取嚴成忠等有關單位領導、總師關於新機研製計劃彙報。午餐時，劉華清副主席高興地説，按規定午餐不許喝酒，今天情況特殊，“爭氣機”開幹了，是喜事，我批准每人只喝一小杯，古代大將出徵前要立下軍令狀，如果打了敗仗是要殺頭的，今天我與諸位提前喝下這杯“斷頭酒”，如果完不成任務，要以軍法論處！……嚴成忠深深感到這話的分量：是信任，是責任，是神聖的使命。時隔兩天，3月21日，中南海。時任國務院總理李鵬又接見嚴成忠等有關研究所的總設計師。聽了彙報後，李鵬總理説：“江澤民總書記支持“爭氣機”，我也支持，你們一定要把它搞出來！我們必須堅持自力更生為主，奮發自強……”

“崑崙”發動機1984年開始研製，在嚴成忠的主持下，到1991年初先後進行了兩次重大修改設計，攻下了壓氣機和渦輪葉片多次斷裂等技術關鍵。當時，“崑崙”面前還有個最大的“攔路虎”：壓氣機喘振裕度不夠，高壓壓氣機和低壓壓氣機工作不匹配。試車時，在中低轉速下，經過多級增壓的高速氣流，在高壓壓氣機那裏不能順暢通過，出現“喘振”現象。如在首飛之前攻不下這一難關，“崑崙”就有夭折的危險。經過反覆討論，嚴成忠採納了“兩步走”方案：用“放氣” 方案保首飛；用“不放氣”方案保定型。即第一步在高壓壓氣機上設計“放氣”裝置，防止“喘振”，先保證“崑崙”首飛上天，為第二步解決“不放氣”贏得時間，創造條件。經請示上級主管機關，方案獲得批准。

1993年12月12日，中國航空工業史上值得紀念的日子。機場上，響起巨大的轟鳴聲，一架新型戰鷹帶着人們的期待和祝福，風馳電掣般地離開跑道，直刺蔚藍的天空……“崑崙”騰飛了！多麼難忘的時刻啊！許多人熱淚盈眶……飛機着陸後，從不落淚的嚴成忠此時噙着淚花，緊握着試飛員的手激動地説：“祝賀你！謝謝你！”

歷史很快肯定了“兩步走”決策。首飛半年後，嚴成忠帶領攻關組在有關專家的指導下，經過多次修改設計和試驗，最後高壓壓氣機採用高擴穩增益新技術，以新的結構取代了“放氣”裝置，終於攻克了困擾“崑崙”多年的高、低壓壓氣機不匹配這一重大技術關鍵。

“首飛不易，定型更難”。上級許多領導來所視察時都語重心長地説，“崑崙”是第一個按國軍標研製的發動機，希望你們為中國人自行設計航空發動機闖出一條新路！按照國軍標和型號規範要求，發動機設計材料許用強度和壽命必須以負三西格瑪（－3σ）為基準，而當時我國材料性能數據都不符合要求。怎麼辦？“創造條件也要上”。嚴成忠決心編出符合要求的材料手冊。在上級領導的支持下，他組織航材院等20多個單位協作，收集16000多爐次十幾萬個數據，做了17種新材料補充試驗，花了8年時間，編輯出版了我國第一部《航空發動機設計用材料數據手冊》，不僅解決了“崑崙”研製中的燃眉之急，而且為今後航空發動機的設計奠定了堅實的基礎。

按研製任務書、型號規範和上級增補項目要求，“崑崙”需要進行250多項苛刻的地面考核試驗和幾百個起落的空中試飛。其中，有數十項高難度試驗在國內尚屬首次。嚴成忠充分發揚技術民主，集思廣益，精心組織。經過數年奮戰，數萬小時的零部件試驗，數千小時的整機試車，先後排除了發動機振動過大、渦輪導向葉片燒蝕、火焰筒裂紋、加力隔熱屏燒蝕等技術故障。順利通過了國內新研製發動機第一次進行的整機超温、滑油中斷、整機斷電、吞水等高難度的試車考核。

嚴成忠採取平行交叉作業，在進行上述試驗的同時，科學地安排最關鍵的QT150小時定型試車。它是考核發動機各種狀態下技術性能和可靠性及壽命等綜合指標的定型持久試車。嚴成忠提出“先易後難，逐步升級”的試車方案，以達到用最小的代價取得最好效果的目的。按照嚴成忠的部署，“崑崙”通過數次逐級模擬試車，掃清了障礙，終於順利通過QT150小時定型試車。

然而，“崑崙”試飛接近尾聲時遇到了新的麻煩。1997年底在高空大馬赫數試飛中，發動機出現喘振停車故障。總部機關成立以嚴成忠為組長的聯合攻關組。嚴成忠仔細查閲分析數以千計的試飛數據，從紛繁複雜的數百條曲線和壁面靜壓分佈中，找出了末激波的位置，確定了進氣道的工作狀態，計算出了進氣道與發動機的調整量。在聯合攻關組會上，他詳細分析了故障現象、物理本質和原因，並提出了具體排故措施。但部分同志有疑慮。為了儘快統一認識，決定首先對“崑崙”進行噴水逼喘試驗，進一步驗證發動機的喘振裕度。1998年新年前夕，嚴成忠飛回瀋陽。他辦的第一件事就是組織力量日夜趕班設計和製造噴水逼喘試驗設備，從設計、加工到安裝調試結束，原來説需要3個月，結果只用18天。

旗開得勝！又經過20多天對“崑崙”緊張地噴水逼喘試車，拿到了令人信服的數據，澄清了疑慮，統一了認識。嚴成忠提出的排故措施很快得到落實。終於使高空大馬赫數停車這一通常至少需要1年才能解決的重大技術關鍵，只用了4個月就徹底攻克。

經過空中、地面數百次過關斬將的“崑崙”，飛完了全部空中試驗科目，還面臨着300小時壽命試車的嚴格考驗。這是決定“崑崙”命運的關鍵仗。容不得半點疏忽和失誤。臨戰前的嚴成忠，還是那樣的沉着、冷靜。經過精心準備，2001年11月初，他指揮打響了最後一場攻堅戰……

12月20日， “崑崙”研製史上最難忘的日子——300小時壽命試車進入衝刺的最後一天。試車台外，冰天雪地，寒風呼嘯；試車台內，春意盎然，熱火朝天。嚴成忠和已經鏖戰50多天的試車勇士們，無心去分辨這是白天，還是黑夜，聚精會神地觀察着顯示屏上不斷跳動的數字、曲線、波形……試車進入倒計時最後5秒鐘時，在嚴成忠的邀請下，時任所長海宜德和總軍代表楊善惠興致勃勃地走到操縱枱前，共同拉停油門杆。頓時，試車台上出現了本文開頭的那一幕。歷史跨入2002年7月，國家正式批准“崑崙”設計定型。

嚴成忠説，“研製高性能發動機，不能單靠拼材料，還要靠先進技術。”他和助手們在“崑崙” 的設計上，挑戰國際上先進的對流、撞擊加氣膜的複合冷卻技術，大膽採用複合氣冷空心渦輪葉片。它被譽為現代航空發動機技術“王冠上的明珠”。美國一位著名的發動機專家説，誰掌握了這項先進的冷卻技術，就等於拿到了研製現代先進航空發動機的一把“金鑰匙”。

早在“崑崙”首飛之後，嚴成忠就設想定型後派生髮展。在他的主持下，抽調一部分年輕技術骨幹，在“崑崙”的基礎上設計“崑崙”Ⅱ型和QD－128燃氣輪機。

“崑崙”Ⅱ型是在不降低“崑崙”的強度儲備、壽命、可靠性和不超温、不超轉的情況下，採用全三維有粘氣動設計、全三維有限元應力分析、刷式密封、新型加力火焰穩定器等國際上先進的設計方法和技術，通過增加空氣流量和提高效率，減少流體阻力和漏氣損失，大大提高了發動機的推力，顯著降低了油耗。QD－128燃氣輪機是利用改進的“崑崙”主機，裝上優化設計的高效率、大功率動力渦輪，並採用全功能數字電調控制系統。2001年底和2002年3月，QD－128燃氣輪機和“崑崙”Ⅱ型均首次裝配試車就達到了設計性能指標。這不但為我國今後研製更多新型航空發動機開闢了道路，而且為把軍用航空發動機轉為民用燃氣輪機構築了很好的發展平台。