【科学故事会】师昌绪：为国产战斗机插上“翅膀”
科学故事会 赵静楠 2024-08-19 18:05
一腔热血只为报国
1920年11月，师昌绪出生在河北省徐水县大营村。1937年，全面抗日战争的爆发打乱了师昌绪原本的生活轨迹。“七七事变”之后，师昌绪被迫逃难南下。这段逃难路上的艰辛，让师昌绪认识到“中国必须强盛起来”。怀揣着“实业救国”的梦想，师昌绪开始从事材料学相关研究。
1952年6月，师昌绪受聘于麻省理工学院，跟随国际著名金属专家柯恩教授进修博士后。此后三年，他的工作可以说是卓有成就。但在结束博士后工作后，师昌绪迫切想要回国。他的恩师柯恩教授曾挽留他，问他待在美国有什么不好，工资、职位这些问题他都可以帮忙解决。
但是师昌绪坚定地说：“我是中国人，应该回中国去，中国需要我。”1955年6月，35岁的师昌绪告别国外的大好前程，毅然决然地回到了祖国。
挑战空心涡轮叶片
1964年深秋的夜晚，正在中国科学院金属研究所工作的师昌绪迎来了一位老友。这位老友正是时任航空材料研究所副总工程师的荣科。一进门，荣科就简明扼要地问道：“空心涡轮叶片，你能不能做？我已经拿脑袋担保了。”
当时，我国歼8战斗机的设计方案已进入最终决策阶段，但是发动机设计方案却迟迟无法落实。按照整体设计，发动机必须增加20%的推力，才能与之适配。而要想增加推力，就必须加大“火力”，这也就意味着发动机涡轮的工作温度必须再提高110℃左右。因此研制耐高温的空心涡轮叶片就成了当务之急。
面对这一突如其来的挑战，师昌绪也有点懵，“什么是铸造空心叶片，我从来没见过，也没听说过。”荣科解释说他在巴黎航展上看到过，外国已经投入使用。
骨子里的民族斗志被激起，师昌绪坚定地说：“既然外国已经采用了这个方法，那我们一定也能做出来！”就这样，师昌绪接下了这个棘手的任务。
攻克型芯难题
当时，没有人知道空心涡轮叶片长什么样，只能通过技术分析得到一个模糊的概念：所谓“空心涡轮叶片”，就要在实心叶片上铸出9个直径为0.8毫米到1毫米，长100多毫米的冷却孔，有的孔甚至分布在叶片下端一个小小的拐角中。
那到底怎样才能铸出这样的孔呢？
铸孔需要预先在模型中将要打的孔用型芯填充，将其他部分浇铸成型，等到成型之后，再把型芯取出，自然就可以得到带孔的模型了。
可是这种方法对于型芯的要求极高，它必须具备极强的耐火性、高强度、高化学稳定性、高尺寸精度以及高表面光洁度。当时师昌绪等人用各种材料制备型芯，可是却出现了各种各样的问题，不是型芯弯曲就是中途折断，还有一部分无法脱芯。
眼看着车间里报废的空心叶片铸件堆得越来越高，师昌绪愁容满面。他只能两头跑，白天他在研制车间盯进度，晚上他埋头于外国科技书刊中查找资料。他实在想不出来：到底什么新材料才能保证在浇铸过程中不弯不断，还容易脱芯呢？
一天中午，师昌绪正在食堂吃饭，边吃边翻着一本科技杂志，上面有一页是关于出售不同规格细石英管的广告。看着这页广告，师仓绪豁然开朗：石英管熔点在1700℃，而且各项性能优良，可不就是自己在找的新材料吗？
想到这里，师昌绪丢下筷子，就往研制车间跑，“我找到了，石英管！我们可以用石英管试一试！”找到正确的方向之后，不到一个月，师昌绪团队就攻克了型芯这一难题。
随后师昌绪团队先后攻克了诸多难题。1965年，在金属所简陋的铸造实验室里，诞生了中国第一片9孔铸造空心涡轮叶片！1966年12月，空心涡轮叶片装机试车大获成功！
“心里美老头”下厂推广
20世纪70年代中期，航空工业部决定将空心叶片的生产转到贵州平坝170厂。年近六旬的师昌绪搭乘从沈阳开往贵阳的火车，经过整整48个小时的颠簸，来到170厂，下厂推广。
当时，生活条件十分艰苦，师昌绪住的是最简易的招待所，水管里的水是浑浊的，要静置一会儿才能用；厕所是露天的“旱厕”，不细看根本没法下脚；吃的是一盆籼米、玉米碴子和地瓜干做的混合饭。
但师昌绪没有嫌弃，他乐呵呵地和工友们一起排队打饭，吃饭时呼噜呼噜几大口灌下去，偶尔还拿出一包“心里美”萝卜干和工友们一起分享。所以当时，工友们都叫师昌绪“心里美老头”。
别看“心里美老头”这么和蔼，到了生产线上，他的眼光可毒着呢。每一道工序，每一个零件，他都会反复检查好几遍。只要产品稍有瑕疵，都逃不过他的“法眼”。在“心里美老头”的督促下，一批合格的空心涡轮叶片被生产出来了。
2014年11月，师昌绪在京因病逝世，同年他当选为年度“感动中国”人物。师老没能出席典礼，代替他出席的是一圈空心涡轮叶片。
组委会写给他的颁奖词是：“八载隔洋同对月，一心挫霸誓归国。归来是你的梦，盈满对祖国的情。有胆识，敢担当，空心涡轮叶片，是你送给祖国的翅膀。两院元勋、三世书香，一介书生、国之栋梁。”
小知识
型芯：是形成铸件内表面的砂型，用来产生孔洞。
脱芯：通过型芯组成成分与脱芯化学介质发生反应使型芯溶解。
石英管：是用二氧化硅制造的特种工业技术玻璃，是一种非常优良的基础材料。
