
1972年,英國羅羅著名航空發動機工程師斯坦利·胡克率領羅羅代表團來中國談合作,期間先後受邀訪問了北京航空學院(今北京航空航天大學)和瀋陽航空發動機製造廠,他是第一個獲准走進這些地方的西方人。胡克每天都有寫筆記的習慣,有時甚至會錄音記錄,把自己在中國的經歷和見聞都寫了下來。後來這些經歷被寫進了《我是怎麼設計航空發動機的》一書,今天讀來非常有趣。他對於造訪中國這部分經歷代表了西方航空動力界對中國航空工業動力部分的觀察與思考。以下是斯坦利的回憶:在瀋陽的工廠里,差不多有一萬名工人,大家都幹得熱火朝天。他們的主要工作是生產兩型戰鬥機發動機。這兩型發動機都是由蘇聯圖曼斯基局設計的,然後照搬成中國版本。其中,第一型WP-6,也是比較早的發動機,根據俄羅斯的RD-9B仿製而成,是一個簡潔的單轉子發動機,推力等級為5700磅力,加力推力略高於7000磅力。兩台 WP-6給J-6(MiG-19)和JJ-6教練機提供推力,這兩型飛機在附近的飛機製造廠進行生產。根據我們的估算,每個月他們能生產50台發動機,這個生產率讓我很羨慕。而另一型發動機是WP-7,對應的是蘇聯圖曼斯基局的R-11。這是一型雙轉子的渦噴發動,加力推力14000 磅力,正在為J-7(MiG-21)飛機進行大規模生產。斯坦利·胡克曾設計過羅羅“灰背隼”發動機的增壓系統,顯著提升了發動機的性能。工廠的大體結構布局並不讓我意外,這基本上就是1955年的工廠風格,裡面大量布置了原產自蘇聯的機床。真正讓我意外的,是這些機器都被重新改造過了,以適應工廠的實地操作;而且這一整個工廠就能完成整個發動機及其附件的全部生產工序。工廠有自己的鑄造/鍛造車間,可以對葉片、盤等進行鑄鍛件加工,而且看上去除了原材料之外,他們不需要其他供應商了!此外,產品幾乎沒有什麼問題。在廠房後面,是小的但是有用的試驗台,上述兩種發動機帶加力的樣機正在進行試驗。我被允許操作了兩種發動機的油門杆。儘管我對這個操作很精通了,但是我想方設法,既沒能讓發動機失速,也沒產生任何發動機失控的狀態。很明顯,中國已經掌握了20世紀50年代發動機的全部技術能力,但是他們不知道如何能達到60年代的技術水平,除了他們自己進行了的一些局部研究以外。在我看來,趕上西方國家水平最簡單的方式,那就是獲得羅羅公司的發動機許可,因此,我在口頭上提出了這個建議。我確信,中國人內心是同意這個的,但是他們與俄羅斯的合作經驗讓他們對於"許可生產"存在一定的懷疑。在1958年到1959年間,他們與俄羅斯之間的關係破裂了,俄羅斯人從中國撤走了,而且帶走了全部文檔,包括工程圖紙、材料規範、製造技術要求等。就像俄羅斯人在1947年針對“尼恩”發動機所做的一樣,中國人自行堅持了下來,多年以後成功地開始批量生產這些優秀的發動機。
這是一個讓人印象深刻的成就。但是他們還是缺乏具體工程設計和開發經驗,也缺乏有經驗的工程師。結果就是,雖然他們努力生產出完美的發動機,但是如果發動機服役時出現任何故障的話,他們就沒辦法處理。因此,他們只能把發動機的壽命降低到100~200小時,生產出的大量零件被用於生產備用發動機,以替換那些出現故障的發動機。他們給我展示了近些年來他們遇到的兩個一直沒解決的故障。第一個問題是,在WP-7發動機的渦輪葉片樅樹型榫頭的特定位置,總是容易先產生微小的裂紋,然後完全斷掉,整個渦輪葉片在發動機罩內到處亂飛——這對於只有一台發動機的超聲速戰鬥機(米格-21)來說,可不是鬧着玩的。另一個問題是,燃燒室鈑金件在使用中,經常出現裂紋,而且裂紋會迅速蔓延,直到整塊鈑金件折斷,在渦輪導葉中被打碎,然後直接進入到渦輪中,造成嚴重損害。渦輪葉片根部安裝部位的特定外形在設計理論和加工工藝上要求極高,因為該部位負責把葉片與輪盤連接成一體,且要在工作過程中承受極為惡劣複雜的載荷工況。樅樹型榫頭的設計有大量的技巧,而且製造也很難。因此,我知道我們沒辦法直接在現場就解決這個問題,所以我鼓起勇氣,答應給他們提供“斯貝”發動機渦輪葉片根部的詳細工程圖紙。畢竟,他們已經有很多使用“斯貝”發動機的“三叉戟”商用飛機,這樣他們就可以自己來研究這個根部的設計。而事實上,中國的民用和軍用航空似乎是完全隔離開的,互相之間密不透風,他們也不知道可以在民用發動機上找到軍用發動機問題的解決方案。他們聽到我這麼說之後,十分感激。一年後,他們給我展示了他們製造的新“斯貝”型葉根,他們說這個新的葉根性能好了很多。為解決燃燒室不同厚度材料焊接後的膨脹率問題,羅羅採用在材料上開孔的方法。在胡克的回憶錄中,他稱這些為“鑰匙孔形膨脹孔”,原文是Keyhole Slot。而至於燃燒室裂紋問題,我覺得可以在現場給他們立即解決。我曾在惠特爾發動機運行的時候,遇到過同樣的問題。這是由於在燃燒室中將不同厚度的鈑金件焊接在一起而導致的。隨着油門杆位置改變,發動機溫度也隨着發生變化,薄鈑金件的升溫和冷卻速度都比厚鈑金件要快得多,因此這之間就產生了不均衡的膨脹和收縮,從而產生了嚴重的循環應力。在這個應力作用下,很快就產生了裂紋。對應的解決方案就是把薄鈑金件加厚,然後在上面割出我們所稱的"膨脹槽",這樣就能允許比較微小的形變了。其實,蘇聯的燃燒室是個無法理解的劣質設計,採用的是半球形頭部設計,頭部是個很厚重的鑄件,上面竟然是用鰭片(散熱片)來進行冷卻的。而從其外部顏色來看,就知道運行溫度肯定很高。在燃燒室頭部的後邊,是一個薄鈑金件的火焰筒,因此在這兩者的焊縫處自然就會產生裂紋。這種膨脹孔能有效解決不同厚度材料焊接後在應力作用下的開裂問題,胡克向中國同行提出了這一建議。我向他們解釋了這些想法,他們被我的推理完全折服。我建議他們在製造頭部的時候,採用和圓柱體部件同樣規格的金屬片,並在上面開膨脹槽。同樣,他們可以在北京航空學院的“尼恩”發動機上看到這樣的設計。一年後,他們完成了這個改進設計。通過我們的簡短討論和手繪草圖,他們對燃燒室進行了重新設計,並完全解決了這個問題,我也因此名聲大噪。因此我也有機會向他們指出,如果我們能建立一個合作的基礎,我們將幫他們點出許多許多這樣的類似實踐技巧。應該說,胡克在中國訪問的經歷,以及與基層發動機製造企業的技術交流,促進了羅羅與中國的互信,為雙方就“斯貝”生產許可的引進問題創造了良好的條件。