加工巨型鍛件的“擎天柱”

劉云

3月28日，國(guó)內(nèi)媒體的一條消息令人振奮：中國(guó)大型模壓機(jī)創(chuàng)多項(xiàng)世界第一，可用于生產(chǎn)大飛機(jī)關(guān)鍵部件。中國(guó)第二重型機(jī)械集團(tuán)公司的這臺(tái)8萬噸大型模鍛壓機(jī)機(jī)身總高42米，相當(dāng)于十幾層樓房的高度，它是人類有史以來體積、重量、高度均名列陸地機(jī)器榜首的巨無霸。8萬噸“大壓機(jī)”的正式投產(chǎn)，對(duì)中國(guó)航空產(chǎn)業(yè)的崛起有著深遠(yuǎn)的影響。

院士力推的“大壓機(jī)”項(xiàng)目

曾獲2010年度國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)的兩院院士師昌緒，得知8萬噸大型模鍛壓機(jī)（以下簡(jiǎn)稱“大壓機(jī)”）正式投產(chǎn)，專門向中國(guó)第二重型機(jī)械集團(tuán)公司（以下簡(jiǎn)稱中國(guó)二重）發(fā)來賀電，表示密切關(guān)注“大壓機(jī)”的進(jìn)展。兩院院士師昌緒之所以如此關(guān)注此項(xiàng)目，是因?yàn)椤按髩簷C(jī)”項(xiàng)目正是他力推上馬的。

據(jù)師昌緒院士介紹，他作為航空材料專家曾經(jīng)參與我國(guó)軍用、民用大飛機(jī)項(xiàng)目的論證工作。師昌緒院士曾問大飛機(jī)設(shè)計(jì)單位：“你們?cè)诖箫w機(jī)上用了這么多大鍛件，國(guó)內(nèi)又不能制造，這個(gè)問題怎么解決？”設(shè)計(jì)單位表示“靠外協(xié)”，意即靠從國(guó)外進(jìn)口來解決。而師昌緒院士卻認(rèn)為，美國(guó)在大型軍用運(yùn)輸機(jī)上一直對(duì)我國(guó)禁運(yùn)，難道整機(jī)禁運(yùn)，大鍛件卻可以放行？而俄羅斯則擔(dān)心中國(guó)正在研制的大型軍用運(yùn)輸機(jī)成為其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，依靠俄羅斯“外協(xié)”也行不通。在大型客機(jī)上，空客、波音均擔(dān)心中國(guó)的大客機(jī)成為其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，大型客機(jī)上的大鍛件也不可能“靠外協(xié)”。因此，并非搞機(jī)械的師昌緒院士主力上8萬噸“大壓機(jī)”項(xiàng)目。當(dāng)時(shí)，也有部分意見認(rèn)為該項(xiàng)目投資大、利用率低，擔(dān)心很可能會(huì)虧本。但師昌緒院士認(rèn)為“國(guó)防工業(yè)不能只講經(jīng)濟(jì)效益”。

在師昌緒院士牽頭與大力推動(dòng)下，世界最大的8萬噸“大壓機(jī)”項(xiàng)目落戶中國(guó)二重。中國(guó)二重于2007年12月7日宣布，將建造世界上最大的8萬噸大型模鍛壓機(jī)。該項(xiàng)目總投資將達(dá)到15億元，建設(shè)期限為五年。這一消息傳到歐洲，在英、法、德等老牌工業(yè)強(qiáng)國(guó)中引起很大震動(dòng)。項(xiàng)目尚在建設(shè)中，來自歐洲國(guó)家的考察（參觀）團(tuán)一個(gè)接一個(gè)，而空中客車公司駐華代表則考察了好幾次，急切希望這個(gè)項(xiàng)目盡早建成投產(chǎn)。套用“皇帝不急太監(jiān)急”老話，則是“中國(guó)不急歐洲急”?？磥?，有人擔(dān)心其利用率低的問題是多余的：8萬噸“大壓機(jī)”一旦投產(chǎn)，大批歐洲客戶會(huì)不請(qǐng)自到，不僅不會(huì)虧本，反而很可能財(cái)源滾滾。

空中客車公司之所以格外關(guān)注中國(guó)二重“大壓機(jī)”項(xiàng)目，是因?yàn)榭湛凸旧a(chǎn)的世界上最大A380客機(jī)最重要的受力部件——A380起落架上的承力構(gòu)件必須在俄羅斯7.5萬噸“大壓機(jī)”上軋制成形。在中國(guó)二重8萬噸“大壓機(jī)”投產(chǎn)之前，俄羅斯7.5萬噸“大壓機(jī)”是世界上噸位最大的“大壓機(jī)”，而且全世界只有俄羅斯獨(dú)家擁有，可謂“獨(dú)此一家、別無分號(hào)”。在“敲竹杠”上俄羅斯一向很少跟人客氣，其為印度改裝“戈?duì)柺部品蚝＼娚蠈ⅰ碧?hào)航母的“釣魚鬧劇”，早已成為人人皆知的故事，印度舉國(guó)上下對(duì)此是怨聲載道。俄羅斯對(duì)自己盟友印度尚且如此，對(duì)空中客車公司更不會(huì)手軟，俄羅斯說一不二的絕對(duì)壟斷地位與漫天要價(jià)讓空客公司苦不堪言。對(duì)空客公司來說，只有中國(guó)8萬噸“大壓機(jī)”及早投產(chǎn)，空客公司才會(huì)擺脫在一棵樹上“吊死”的命運(yùn)，才有與俄羅斯叫板的資格與選擇余地，“中國(guó)不急歐洲急”也就在情理之中。

運(yùn)10與F-80戰(zhàn)斗機(jī)的前車之鑒

當(dāng)年國(guó)產(chǎn)運(yùn)10客機(jī)的下馬，既有主觀原因，也有不容忽視的客觀原因。機(jī)身大梁是飛機(jī)機(jī)身中從機(jī)頭延伸到機(jī)尾的一個(gè)主要承力構(gòu)件，其作用與重要性類似于人的脊梁骨。機(jī)身大梁加工質(zhì)量和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度決定著大飛機(jī)的承載重量、使用壽命與飛行安全，這是大型飛機(jī)研制中一個(gè)難點(diǎn)。而當(dāng)時(shí)的中國(guó)，沒有能加工大型機(jī)身大梁所必需的5萬噸級(jí)的“大壓機(jī)”。由于無法用“大壓機(jī)”對(duì)大梁整體鍛壓成形以確保質(zhì)量，就只能用小型設(shè)備分段鍛造、組合拼裝。這種因陋就簡(jiǎn)的辦法雖勉強(qiáng)造出了機(jī)身大梁，但無法滿足設(shè)計(jì)所要求的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。運(yùn)10之所以試飛累計(jì)170小時(shí)后就停留于地面，直接原因就是機(jī)體大梁因質(zhì)量不過關(guān)而出現(xiàn)彎曲變形，而彎曲變形到一定程度就會(huì)因大梁折斷進(jìn)而導(dǎo)致飛機(jī)空中解體。所以，現(xiàn)代大飛機(jī)的重要承力構(gòu)架都必須在5萬噸以上“大壓機(jī)”上整體鍛壓成形，以確保質(zhì)量絕對(duì)可靠?？湛凸局詫幙媳欢砹_斯“敲竹杠”，也要把A380起落架的承力構(gòu)件放在俄羅斯7.5萬噸“大壓機(jī)”上整體鍛壓成形，也是這個(gè)道理。

研制運(yùn)10時(shí)，在沒有“大壓機(jī)”情況下，用分段鍛造、組合拼裝的方式來制造機(jī)身大梁，是事出無奈的下下策。也許制造一架運(yùn)10樣機(jī)可以采用這種方法，但批量制造絕對(duì)不可以。先不說分段制造的時(shí)間、成本問題，一旦批量制造運(yùn)10都出現(xiàn)機(jī)體大梁彎曲變形的致命隱患而停飛報(bào)廢，那才叫損失慘重。因此，在制造工藝帶來的隱患未能消除的情況下，運(yùn)10項(xiàng)目的前途確實(shí)堪憂?，F(xiàn)代大型客機(jī)全壽命期的總飛行時(shí)間為數(shù)萬小時(shí)，機(jī)身大梁就必須保證在這幾萬小時(shí)內(nèi)都不出問題，那么對(duì)于一種僅飛行170小時(shí)就發(fā)生機(jī)體大梁變形的運(yùn)10，在問題得到解決之前，哪一家航空公司敢采購(gòu)呢？所以，運(yùn)10當(dāng)年下馬，在客觀上也是迫不得已的選擇。

F-80戰(zhàn)斗機(jī)是美國(guó)洛克希德飛機(jī)公司（現(xiàn)為洛克希德·馬丁公司）為美國(guó)空軍研制的一種噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)。1943年開始設(shè)計(jì)，1945年7月開始大量裝備部隊(duì)服役。當(dāng)年美國(guó)在研制F-80時(shí)，原型機(jī)曾因發(fā)動(dòng)機(jī)故障而導(dǎo)致空中解體。事后查明的故障原因，是當(dāng)時(shí)美國(guó)沒有足夠大的模鍛壓機(jī)來鍛造飛機(jī)上關(guān)鍵零部件，因此必須將數(shù)個(gè)零件焊接在一起，而焊接往往會(huì)留下可能導(dǎo)致斷裂的瑕疵。在F-80發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪盤與凸出來的主軸上有一條焊縫，就是因?yàn)楫?dāng)時(shí)美國(guó)最大的“大壓機(jī)”也不能將盤與軸座鍛在一起，只能退而求其次，以可靠性不高的焊接取而代之。這一原因竟使6架F-80在試飛中摔了下來，并差點(diǎn)葬送了這一新型飛機(jī)的前途，直到美國(guó)后來投產(chǎn)更大噸位“大壓機(jī)”才徹底解決這一難題。

運(yùn)10及F-80的慘痛教訓(xùn)表明， 8萬噸“大壓機(jī)”項(xiàng)目對(duì)中國(guó)就更為重要與迫切。在此之前，我國(guó)還沒有5萬噸級(jí)以上的鍛造成形能力?，F(xiàn)有的模鍛壓機(jī)噸位較小，工藝比較落后。機(jī)身大梁等航空大鍛件大多采用焊接結(jié)構(gòu)，無法實(shí)現(xiàn)整體化鍛造成形，也無法滿足大型飛機(jī)對(duì)質(zhì)量、可靠性和壽命的要求，嚴(yán)重制約了我國(guó)航空航天和裝備制造業(yè)的發(fā)展。正如師昌緒院士所擔(dān)心的，如果僅靠所謂的“外協(xié)”，根本靠不住。退一步講，如果中國(guó)沒有自己的8萬噸“大壓機(jī)”，即使中國(guó)所需大鍛件能靠“外協(xié)”來進(jìn)口，俄、美、歐也會(huì)借國(guó)際市場(chǎng)上大鍛件加工能力供不應(yīng)求之機(jī)，滿天要價(jià)，趁機(jī)大敲中國(guó)竹杠，空客公司被俄羅斯敲竹杠就是前車之鑒。

后發(fā)優(yōu)勢(shì)超越俄羅斯“大壓機(jī)”

中國(guó)二重8萬噸“大壓機(jī)”是現(xiàn)在建造的，可充分發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢(shì)，不僅可采用、融合當(dāng)代各種最新技術(shù)，如信息技術(shù)、電子技術(shù)等，而且還對(duì)俄、法、美三國(guó)現(xiàn)有4萬噸以上“大壓機(jī)”的缺陷與不足進(jìn)行了深入研究，以從中吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。所以，中國(guó)二重的8萬噸“大壓機(jī)”雖與俄羅斯7.5萬噸級(jí)的“大壓機(jī)”是同一級(jí)別，從壓力上看僅多出5千噸，但俄羅斯7.5萬噸級(jí)的“大壓機(jī)”建造于蘇聯(lián)時(shí)期，畢竟“廉頗老矣”，在技術(shù)性能上，兩者根本不能相提并論。在中國(guó)二重相關(guān)人士看來，俄羅斯7.5萬噸級(jí)“大壓機(jī)”鍛造不出的超大、超高精度的巨型鍛件，中國(guó)二重的8萬噸“大壓機(jī)”卻能鍛造出。這意味著國(guó)―外某些超大、超高精度的巨型鍛件，全世界唯有中國(guó)的8萬噸“大壓機(jī)”才能鍛造?！爸袊?guó)不急歐洲急”，也就順理成章了?？磥恚袊?guó)二重將憑借8萬噸“大壓機(jī)”無可匹敵的超級(jí)鍛壓能力，爬上全世界超大鍛件領(lǐng)域“食物鏈”的頂端，成為傲視世界、唯我獨(dú)尊的強(qiáng)者。

這臺(tái)被譽(yù)為“挑戰(zhàn)當(dāng)今人類機(jī)械工程極限制造能力”的“大壓機(jī)”投產(chǎn)后，由它帶來的航空模鍛件機(jī)械加工等后續(xù)產(chǎn)業(yè)必將輻射出去，形成全新航空構(gòu)件機(jī)械加工產(chǎn)業(yè)集群，我國(guó)的航空航天產(chǎn)業(yè)鏈條將因此而更加完整。這標(biāo)志著我國(guó)實(shí)現(xiàn)了大鍛件產(chǎn)品從中低端向世界頂級(jí)的跨越，我國(guó)重型軍民用裝備所需關(guān)鍵大型鍛件受制于外國(guó)的時(shí)代將宣告徹底結(jié)束。這將對(duì)我國(guó)航空、航天、船舶、核電、風(fēng)電、石油、化工等重點(diǎn)工程都具有非常重要的戰(zhàn)略支撐作用，“大壓機(jī)”必將成為我國(guó)增加國(guó)防實(shí)力與維護(hù)國(guó)家經(jīng)濟(jì)安全不可缺少的重要戰(zhàn)略裝備。

8萬噸“大壓機(jī)”雖建造在中國(guó)二重，但卻需要?jiǎng)訂T組織全國(guó)相關(guān)力量來研制，這個(gè)大項(xiàng)目是以大國(guó)國(guó)力為支撐，如同商周時(shí)代的青銅重鼎被稱之為國(guó)之重器，象征著統(tǒng)一、昌盛與安寧。8萬噸“大壓機(jī)”是典型的大國(guó)重器，它在一定程度上體現(xiàn)了一個(gè)民族的智慧與能力。沒有這些大國(guó)重器，中國(guó)就不可能成為有世界性影響的大國(guó)，中國(guó)要崛起，同樣要大造大國(guó)重器，向世界展示自己的實(shí)力。endprint