希望金属所帮助研制航空发动机用的空心涡轮叶片
作为航空发动机的核心部件涡轮叶片的承温能力直接决定发动机的工作效率国外研究发现空心叶片可以通过内部冷却通道内的流动空气实现对叶片的冷却由此提升叶片的整体承温能力
1961年，美国研制出空心涡轮叶片其战机的飞行速度和作战性能大幅度提高当时中国空军的主战飞机还是以苏联技术组装的歼-5飞行速度只能达到亚音速水平（低于340米/秒）美国有了，中国能干成吗？
当听荣科说国外已经有类似的产品时师昌绪让他试着画出一张空心涡轮叶片的草图拿着这张简单得不能再简单的草图师昌绪当场表示愿意接受这个挑战
▲铸造空心涡轮叶片的图纸。
很快金属所时任领导迅速组织所内上百名科技人员成立AB-1任务组，由师昌绪任组长自此，空心涡轮叶片的攻关正式启动
任务组一开始就遇到一个大难题如何在铸造的实心叶片中制出空心小孔？常规的制孔方法是在铸造模壳内适当位置预置一些细丝（又称型芯）待叶片浇铸后再用化学方法将这些细丝溶解掉形成带有小孔的叶片这对材料提出了严格的要求不过当课题组试验了多种细丝材料后小孔中的溶丝均未获得成功
正当众人为型芯材料的选择一筹莫展的时候一本外国杂志上的细石英管广告为大家打开了思路广告里的石英管带有弯角与叶片小孔上的弯角非常相似经过讨论分析任务组决定集中精力在石英管上狠下功夫
在金属所上下的集智攻关之下1965年8月师昌绪等人在简陋的铸造实验室里试制出我国首个9小孔铸造空心涡轮叶片
1966年11月第一台套气冷空心叶片正式进行装机测试车间外围满了人大家满心期待然而，装机测试才运行了不到5分钟伴随着一声爆炸声叶片飞了宣告了第一次试车的失败
但师昌绪等人顾不得懊恼当即组成失效分析小组深入寻找事故原因接着紧锣密鼓地修改很快实现了二次试车成功
成功铸造空心叶片是一项开拓性成果它使我国涡轮叶片的发展一步迈上两级台阶由锻造合金改为真空铸造由实心叶片改为空心叶片也使我国成为世界上第二个成功采用精铸气冷涡轮叶片的国家仅比美国晚5年
▲1968年，师昌绪（左二）、朱耀霄（左一）等在发动机制造厂检查发动机涡轮盘。
1991年，25岁的楼琅洪加入金属所他参与的第一项工作就是36兆瓦级地面燃机一级动叶的国产化项目楼琅洪回忆说“该叶片为13孔空结构跟9小孔铸造空心涡轮叶片相似度很高不仅延续了师昌绪先生当年设计材料制造一体化的攻关思维还传承了空心叶片铸造的技术路线。”
燃气轮机有重型和轻型两类其中重型燃气轮机是能源领域核心装备被誉为装备制造业“皇冠上的明珠”在今年的中关村论坛上“300兆瓦级F级重型燃气轮机完成总装”被列为开幕式发布的十大成果之一在这台样机装载的所有透平叶片中金属所科研团队研制生产的数量占70%以上
F级重型燃气轮机的进气温度约1450摄氏度是目前国际、国内在役的主流机型楼琅洪介绍“我们突破了目前国内最大的该系列燃机的等轴晶以及定向空心透平叶片的精密铸造技术。”
▲我国自主研制300兆瓦级F级重型燃气轮机首台样机总装下线。
因铸造空心涡轮叶片的研制和推广工作师昌绪荣获2010年度国家最高科学技术奖在师昌绪的这一生中他一直铭记着：“为国家做点事，是人生的第一要义。”这句话也一直影响着金属所乃至中国科学院一代又一代的科研人员
▲师昌绪。本文均为金属所供图
来源：中国科学报责任编辑：王颖
