中國(guó)航空史上，除了“爭(zhēng)氣機(jī)”之外，其實(shí)還有一個(gè)“爭(zhēng)氣發(fā)動(dòng)機(jī)”的故事。

當(dāng)年航空發(fā)動(dòng)機(jī)確實(shí)是“工業(yè)王冠上的明珠”，我們因?yàn)槠鸩教恚罹嗪艽蟆覀円晃?3歲的年輕科學(xué)家創(chuàng)造性地發(fā)明了“沙丘駐渦火焰穩(wěn)定器”，一舉讓軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)突破到世界先進(jìn)水平。

當(dāng)年戰(zhàn)斗機(jī)想要突破音障或者迅速爬升，需要開(kāi)“加力”，最簡(jiǎn)單的辦法就是讓發(fā)動(dòng)機(jī)噴出更多更快的氣體，科學(xué)家就想到在發(fā)動(dòng)機(jī)后方噴出更多的燃油，讓燃油大量燃燒，這就是我們常說(shuō)的“加力燃燒室”。

但這個(gè)方法是有缺陷的，開(kāi)加力時(shí)，后燃室里的環(huán)境有多惡劣。一方面后燃室里充滿了前半段發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的高速高溫氣流，一方面還要承受噴射燃油二次燃燒帶來(lái)的沖擊與壓力變化。在這么惡劣的情況下，后燃室的工作就很不穩(wěn)定，時(shí)不時(shí)熄火，內(nèi)部燃燒產(chǎn)生的流體運(yùn)動(dòng)也不規(guī)律，推力就有很大損失……這個(gè)當(dāng)時(shí)在全世界都屬于一個(gè)難題。

德國(guó)和蘇聯(lián)為了解決這個(gè)問(wèn)題，針對(duì)性的創(chuàng)造了一個(gè)部件，叫“V型火焰穩(wěn)定器”，但穩(wěn)定器的使用效果就比較玄學(xué)，只能說(shuō)聊勝于無(wú)，使用時(shí)阻力大穩(wěn)定性差……而且當(dāng)時(shí)的德國(guó)人和蘇聯(lián)人也不知道“V型火焰穩(wěn)定器”的科學(xué)原理，全靠“玄學(xué)”。

我們能夠在第三代戰(zhàn)斗機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)上取得重大突破，源于北航高歌教授的一次頗為傳奇的經(jīng)歷。

1968年到1978年，高歌本科從北航畢業(yè)后，一直都在青海沙漠地區(qū)工作。當(dāng)時(shí)他觀察到，在青海的沙漠中，有一種新月型沙丘，它有一個(gè)特點(diǎn)：不管風(fēng)怎樣吹，沙丘都不變形，仍然保持新月形狀。而其他形狀的沙丘都可以被風(fēng)輕易吹跑。

他甚至聯(lián)想到了趙州橋，這就像趙州橋的石頭一樣，上邊寬下頭窄，石頭像笑臉擠在一起，拱形石橋就掉不下去了……這個(gè)似乎可以用來(lái)設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的“火焰穩(wěn)定器”。

但靈感是靈感，科學(xué)理論轉(zhuǎn)化為工程成果，是需要強(qiáng)大的計(jì)算和設(shè)計(jì)能力的，沙丘是一個(gè)三維形狀，所以就要想法計(jì)算出三維物體后面的流場(chǎng)。然而三維問(wèn)題的計(jì)算方法非常費(fèi)時(shí)間。如果將流場(chǎng)分為五千個(gè)點(diǎn)來(lái)計(jì)算的話，在一個(gè)百萬(wàn)次的計(jì)算機(jī)上，需要計(jì)算六千個(gè)小時(shí)，也就是一臺(tái)計(jì)算機(jī)連續(xù)不斷開(kāi)八個(gè)月。所以就需要探索一種新的數(shù)字計(jì)算方法。

當(dāng)時(shí)，高歌看了幾十種計(jì)算方法，把每種方法的優(yōu)缺點(diǎn)都挑出來(lái)，反復(fù)琢磨了兩個(gè)月選出了其中三四種方法。大概前后耗時(shí)了四、五個(gè)月，把它們的優(yōu)點(diǎn)合成一種三維計(jì)算方法。按照這種三維計(jì)算方法，這個(gè)沙丘空間流場(chǎng)分成三千個(gè)點(diǎn)，在學(xué)校當(dāng)時(shí)一臺(tái)七幾萬(wàn)次的計(jì)算機(jī)上用兩個(gè)小時(shí)就把它的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)算出來(lái)了………

1981年，高歌和曹明驊老師正式開(kāi)始做原理性實(shí)驗(yàn)。在進(jìn)行火焰實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)這種火焰穩(wěn)定器非常穩(wěn)定，比過(guò)去的穩(wěn)定器擴(kuò)大穩(wěn)定性六到八倍。要知道當(dāng)時(shí)的火焰穩(wěn)定器，性能要是可以提高10%~20%就已經(jīng)非常不錯(cuò)了 ，這是個(gè)有可能領(lǐng)先世界的突破！

1982年到1983年初做發(fā)動(dòng)機(jī)的整機(jī)實(shí)驗(yàn)，1984年進(jìn)行高空試飛，最后定型開(kāi)始實(shí)際應(yīng)用，經(jīng)過(guò)四年多時(shí)間，終于完成了這個(gè)科研項(xiàng)目。

該穩(wěn)定器的阻力比常規(guī)V形槽穩(wěn)定器減少70%，而火焰穩(wěn)定范圍大幅度提高。1983年裝備沙丘駐渦火焰穩(wěn)定器的WP-6發(fā)動(dòng)機(jī)首次在強(qiáng)－5飛機(jī)試飛成功，證實(shí)推力增加、耗油率下降、飛機(jī)升限提高1千米，消除了震蕩燃燒和高空熄火現(xiàn)象。1984年起大規(guī)模裝備空軍部隊(duì)。

高歌完成了沙丘駐渦火焰穩(wěn)定器設(shè)計(jì)和研究工作，該項(xiàng)成果于1984年獲國(guó)家發(fā)明一等獎(jiǎng)，軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)在使用了“沙丘駐渦火焰穩(wěn)定器”之后，它的性能得以加強(qiáng)，讓我國(guó)三代戰(zhàn)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)直接追平美國(guó)……

借助這個(gè)理論，只用了4年就徹底改進(jìn)了燃燒穩(wěn)定器的設(shè)計(jì)，提高國(guó)產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，填補(bǔ)了國(guó)際航空界長(zhǎng)期的空白，讓我國(guó)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)這個(gè)薄弱領(lǐng)域，有了國(guó)際領(lǐng)先的一項(xiàng)特殊技術(shù)。

錢學(xué)森同志將其稱之為“一項(xiàng)為中國(guó)人民爭(zhēng)氣的重大發(fā)明”，這項(xiàng)發(fā)明現(xiàn)已用于中國(guó)多種軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)。

中國(guó)航空工業(yè)的進(jìn)步，倒不是完全是因?yàn)樵砗驮O(shè)計(jì)的創(chuàng)新，更多是因?yàn)榛A(chǔ)工業(yè)、材料科學(xué)、機(jī)械加工、工業(yè)自動(dòng)化、電子工業(yè)、通信技術(shù)、雷達(dá)技術(shù)、導(dǎo)彈技術(shù)……全系統(tǒng)全方位的進(jìn)步。

是一代一代的科學(xué)家、工程師們艱苦奮斗、厚積薄發(fā)，創(chuàng)造了今天這個(gè)令人難以想象的航空時(shí)代，也證明了我們這個(gè)民族，是世界上最擅長(zhǎng)搞科學(xué)、搞工業(yè)的民族。