“三、二、一，點(diǎn)火！”
2019年9月27日上午，伴隨著點(diǎn)火命令的下達(dá)，我國自主研制的首臺(tái)F級50兆瓦重型燃?xì)廨啓C(jī)整機(jī)點(diǎn)火試驗(yàn)在東方電氣集團(tuán)東方汽輪機(jī)有限公司（以下簡稱東汽公司）燃機(jī)試車臺(tái)正式開始。
在國內(nèi)知名院士專家、部委和地方政府領(lǐng)導(dǎo)、客戶代表的共同見證下，重型燃?xì)廨啓C(jī)8個(gè)燃燒筒同時(shí)點(diǎn)火燃燒并穩(wěn)定運(yùn)行，標(biāo)志著西安交通大學(xué)參與研制的、我國首臺(tái)自主研發(fā)的F級50兆瓦重型燃?xì)廨啓C(jī)整機(jī)點(diǎn)火試驗(yàn)成功。
這一刻，我國燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展歷程中一個(gè)重要里程碑事件就此誕生：我國終于擁有了自己的重型燃?xì)廨啓C(jī)！同時(shí)這也成為西安交大在主動(dòng)解決國家重大需求征程上書寫下的濃墨重彩、載入史冊的一筆。
十年磨劍 挑戰(zhàn)“國之重器”
重型燃?xì)廨啓C(jī)廣泛應(yīng)用于清潔高效火力發(fā)電、遠(yuǎn)海孤島供電、艦船動(dòng)力等領(lǐng)域，因關(guān)乎國家能源安全和國防安全而成為當(dāng)之無愧的“國之重器”。但同時(shí)，由于高新技術(shù)密集且研發(fā)過程復(fù)雜，重型燃?xì)廨啓C(jī)也被譽(yù)為制造業(yè)“皇冠上的明珠”，只有美、日、德等極少數(shù)國家才能自主研發(fā)。
“十五”期間，雖然我國通過打捆招標(biāo)引進(jìn)國外技術(shù)的途徑，解決了重型燃?xì)廨啓C(jī)有無的問題，但由于外方拒絕轉(zhuǎn)讓核心的研發(fā)、設(shè)計(jì)、試驗(yàn)技術(shù)和熱端部件制造技術(shù)，我國仍處于重型燃?xì)廨啓C(jī)組裝型制造階段——無核心技術(shù)、無驗(yàn)證手段、無系統(tǒng)的基礎(chǔ)研究。
2006年，西安交大聯(lián)合東汽公司，承擔(dān)了我國重型燃?xì)廨啓C(jī)制造領(lǐng)域的第一個(gè)國家973計(jì)劃項(xiàng)目，2012年項(xiàng)目獲滾動(dòng)支持。這也成為國家973計(jì)劃支持的僅有的兩個(gè)重型燃?xì)廨啓C(jī)制造項(xiàng)目。
在項(xiàng)目首席科學(xué)家、西安交大教授王鐵軍的帶領(lǐng)下，項(xiàng)目組以東汽公司為研發(fā)基地，正式向自主研發(fā)重型燃?xì)廨啓C(jī)這一世界級工業(yè)難題發(fā)起了挑戰(zhàn)。其中，在基礎(chǔ)理論與單元技術(shù)方面，以西安交大為主、東汽公司參與；在系統(tǒng)集成與工程化驗(yàn)證方面，以東汽公司為主、西安交大參與。
經(jīng)過長達(dá)13年的校企協(xié)同創(chuàng)新與艱苦努力，項(xiàng)目組取得了一系列成績：陸續(xù)攻克了先進(jìn)重型燃?xì)廨啓C(jī)高溫葉片的冷卻設(shè)計(jì)、定向晶成形、熱障涂層制備、精密加工等核心技術(shù)，建成了高溫葉片綜合冷效實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，初步形成了我國重型燃?xì)廨啓C(jī)高溫葉片制備與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證能力；系統(tǒng)建立了我國先進(jìn)重型燃?xì)廨啓C(jī)組合轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)理論，建成了重型燃?xì)廨啓C(jī)三級透平級間耦合試驗(yàn)臺(tái)、全尺寸軸承試驗(yàn)臺(tái)等一批重大試驗(yàn)系統(tǒng)，初步形成了我國重型燃?xì)廨啓C(jī)拉桿組合轉(zhuǎn)子的制造與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證能力；實(shí)現(xiàn)了我國先進(jìn)重型燃?xì)廨啓C(jī)制造核心技術(shù)從0到1的轉(zhuǎn)變，出版了我國第一套關(guān)于燃?xì)廨啓C(jī)制造的專著系列（7卷），并培養(yǎng)了一支約400人的重型燃?xì)廨啓C(jī)研發(fā)隊(duì)伍。
2019年10月15日，國務(wù)院總理李克強(qiáng)視察了西安交大機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與振動(dòng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，充分肯定了他們的創(chuàng)新成果，我國首臺(tái)自主研制的F級50兆瓦重型燃?xì)廨啓C(jī)成果赫然在列。
自主創(chuàng)新 攻克核心技術(shù)
創(chuàng)新從來都不是一蹴而就的，重型燃?xì)廨啓C(jī)每項(xiàng)技術(shù)的突破都必須經(jīng)歷“基礎(chǔ)理論→單元技術(shù)→零部件實(shí)驗(yàn)→系統(tǒng)集成→綜合驗(yàn)證→產(chǎn)品應(yīng)用”的全過程。13年間，王鐵軍帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)攻克了一道又一道難關(guān)，突破了一批又一批關(guān)鍵核心技術(shù)。
高溫葉片熱障涂層是國際公認(rèn)的重型燃?xì)廨啓C(jī)制造核心技術(shù)之一，其工作面積和時(shí)間遠(yuǎn)大于航空發(fā)動(dòng)機(jī)，性能要求、微結(jié)構(gòu)、制備方法等也與航空發(fā)動(dòng)機(jī)不同。為此，王鐵軍團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)研究了重型燃?xì)廨啓C(jī)熱障涂層強(qiáng)度理論、實(shí)驗(yàn)方法、制備技術(shù)及應(yīng)用，取得了一系列創(chuàng)新成果。
研究團(tuán)隊(duì)建立了重型燃?xì)廨啓C(jī)熱障涂層多尺度楔形燒結(jié)模型，可預(yù)測涂層的動(dòng)態(tài)燒結(jié)過程和性能變化規(guī)律，與傳統(tǒng)模型相比，物理意義更清晰、預(yù)測能力更強(qiáng)。團(tuán)隊(duì)還拓展了重型燃?xì)廨啓C(jī)熱障涂層高溫氧化生長應(yīng)力的數(shù)學(xué)模型，可預(yù)測曲面非均勻生長應(yīng)變等對涂層局部應(yīng)力場的影響，克服了經(jīng)典模型的局限，預(yù)測的裂紋位置與實(shí)驗(yàn)相吻合。
研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)展了涂層制備熱應(yīng)力的分析方法，揭示了表面裂紋增韌機(jī)理，提出了應(yīng)變?nèi)菹蘅煽氐耐繉釉O(shè)計(jì)思路；發(fā)展了梯度防熱結(jié)構(gòu)的熱力變形分析方法，揭示了材料梯度性質(zhì)等對結(jié)構(gòu)臨界屈曲載荷、熱應(yīng)力等的影響規(guī)律，并結(jié)合燒結(jié)機(jī)理研究，提出了梯度抗燒結(jié)涂層設(shè)計(jì)思路。這些都得到了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
試驗(yàn)條件是先進(jìn)重型燃?xì)廨啓C(jī)自主研發(fā)能力的重要標(biāo)志。為此，王鐵軍團(tuán)隊(duì)發(fā)明了重型燃?xì)廨啓C(jī)熱障涂層雙軸強(qiáng)度測量方法，提出了其燒結(jié)評價(jià)指標(biāo)，制定了評價(jià)規(guī)范，填補(bǔ)了我國空白。團(tuán)隊(duì)攻克了高熱通量、高溫升率、長時(shí)低成本加熱的關(guān)鍵技術(shù)，自主研制了梯度熱沖擊試驗(yàn)裝置，其最高溫度和溫升率指標(biāo)均優(yōu)于美國同類裝置水平，解決了大型葉片熱障涂層高溫強(qiáng)度考核的關(guān)鍵，并推廣用于航天型號高溫實(shí)驗(yàn)，得到國內(nèi)行業(yè)用戶的好評。
校企協(xié)同 打造創(chuàng)新典范
2019年6月18日，F(xiàn)級50兆瓦重型燃?xì)廨啓C(jī)原型機(jī)完成蓋缸；7月29日，原型機(jī)測點(diǎn)安裝完成；8月22日，原型機(jī)整機(jī)試驗(yàn)系統(tǒng)調(diào)試完成。
一切都已準(zhǔn)備就緒，激動(dòng)人心的時(shí)刻終于到來。
2019年9月27日上午，隨著點(diǎn)火命令的下達(dá)，重型燃?xì)廨啓C(jī)8個(gè)燃燒筒同時(shí)點(diǎn)火燃燒并穩(wěn)定運(yùn)行。在宣布“點(diǎn)火成功”的那一刻，我國燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展歷程中的一個(gè)重要里程碑事件就此誕生，這也成為西安交大在主動(dòng)解決國家重大需求征程上書寫下的濃墨重彩、載入史冊的一筆。
半個(gè)多世紀(jì)以來，東方電氣集團(tuán)與西安交大一直保持著良好的合作關(guān)系，此次實(shí)現(xiàn)我國首臺(tái)F級50兆瓦重型燃?xì)廨啓C(jī)制造核心技術(shù)從0到1的轉(zhuǎn)變就是很好的例證。乘著整機(jī)點(diǎn)火成功的“東風(fēng)”，東方電氣集團(tuán)與西安交大這對默契的老搭檔再度“牽手成功”，當(dāng)場簽訂“創(chuàng)新合作協(xié)議”，開啟了雙方合作的新階段。
未來，雙方將在更高層面共謀創(chuàng)新、合作與發(fā)展，重點(diǎn)在大型清潔高效發(fā)電裝備、可再生能源發(fā)電裝備、修復(fù)再制造、功能涂層等領(lǐng)域開展合作，共建研究平臺(tái)，攻克相關(guān)的卡脖子技術(shù)、關(guān)鍵核心技術(shù)，共同承擔(dān)重大任務(wù)，共謀科技成果轉(zhuǎn)化及人才交流合作。
“本次簽約既是敘舊，又是新的開端，祝愿雙方的合作取得圓滿成功，為解決卡脖子技術(shù)、關(guān)鍵核心技術(shù)作出重要貢獻(xiàn)，為實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的中國夢作出應(yīng)有貢獻(xiàn)。”王鐵軍最后表示。■