中国博士段方苗：2020年成功研制重型燃气轮机，打破欧美70年封锁

2022年11月25日，在四川省副省长的见证下，国内首台自主研制的F级50兆瓦重型燃气轮机正式完工发运。

重型燃气轮机简单点来说，就是一种用来发电和驱动的核心设备，其主要运用于航母等舰船动力。

该燃气机的发运和应用，标志着我国在重型燃气轮机领域完成了从“0”到“1”的突破，意义深远。

重型燃气轮机的制造和研发非常困难，我国的研发科技人员在过去的十余年自主研发历程中，遇到了许多的难题。

而每当说起重型燃气机的研发人员，那就不得不提一个人了，她便是段方苗。

她带领着团队成功突破了重型燃气轮机的核心技术之一，一级静叶的制造，直接推动了整个研发进程。

一级静叶研制成功的时候，段方苗还是博士在读——不满四十岁。

只需短短数语，就可将段方苗的优秀体现的淋漓尽致。

那么，一级静叶的研发过程中，段方苗与其团队具体遇上了哪些困难？她又是如何攻克下来的呢？重型燃气轮机的研发成功，对我国有何深远意义？

就让我们一起阅读下文，走进段方苗的研发历程吧。

说起重型燃气轮机，很多人对其知之甚少，但在工业领域内，它有着非常高的地位。

原因无他，重型燃气轮机的研发制造水平代表了一个国家的重工业水平。

为什么这样说呢？因为重型燃气轮机是飞机、大型船舰、电站的核心，它是迄今为止效率最高的热功能转换类发电设备。

简言之，一旦一个国家掌握了这项技术，那么，便能进一步提高航空、海洋等领域的工业制造水平。

1939年，世界第一台发电重型燃气轮机在瑞士诞生，在这之后，重型燃气轮机制造和发电产业在全球迅速发展了起来。

我国在掌握重型燃气轮机的设计和制造技术之前，美国等一些发达国家已经拥有了这项技术。

其实，我国重型燃气轮机产业的起步并不晚。

上个世纪50年代，在苏联的帮助下，我国开展了这项技术的研究，也曾一度领先世界水平。

后来，因为中苏关系的破裂，没有了苏联专家帮助的我国，在研制和锻造重型燃气轮机这一块上，几乎陷入了停滞的状态。

再后来，因为我国油气的短缺，需要用到重型燃气轮机的方面就变少了。

再加上那个时候西方的一些国家一直散发重型燃气轮机不重要的言论，我国便也没有充分意识到其重要性。

也正是因为这两点原因，使得我国的重型燃气轮机的研发进程慢慢滞后于西方国家。

等我国终于意识到了的时候，西方欧美国家已经就此技术对我国进行了严密的技术封锁，技术被垄断，还未实现重型燃气轮机自主研发的我国，只能花费大量的金钱从国外购买。

不仅如此，每当设备出现问题，需要国外专家进行维修的时候，他们便会禁止我国技术人员的在场，妥妥的技术封锁。

我国领导人指出：“必须切实提高我国关键核心技术创新能力，把科技发展权主动牢牢掌握在自己手里。”2009年，我国正式开展了对F级50兆瓦重型燃气轮机的研制。

国家的经济支持、上百家公司的加入、数名优秀的科研人员的加入……无一不在彰显着我国希望研制出重型燃气轮机的决心。

因为研发的难度，就注定了在研制的过程中，科研人员要面临一个又一个技术上的难关。

怎样造出一级静叶，就是这些技术难关中的一个。

什么是一级静叶？通俗点来说，它是重型燃气轮机最为关键的部位。

也就是说，只要这个技术没有突破，重型燃气轮机就造不出来，而这个一级静叶能够承受多大的高温，则是直接决定了重型燃气轮机的能力。

那么，这个一级静叶为什么会这么难造呢？

从另一个方面上来说，因为燃气的温度在一千四百度至一千六百度之间，但制造一级静叶的合金熔点只有九百摄氏度，技术人员得保证制造出来的一级静叶在工作时不被烧熔。

同时，还得保证自身的性能和强度，制造难度不言而喻。

2015年，在国家的号召下，当时还是在读博士的段方苗没有犹豫，揣着为国贡献的一腔热情，加入到了这个平均年龄只有34岁的年轻团队。

而他们的研究任务，正是如何制造一级静叶。

因为国外技术的封锁，段方苗团队没有技术指导，没有实验借鉴，他们能够做的，只有不断试验。

路走错了？那就换个方向。实验数据有误差？那就再来一次。

段方苗和其团队虽然年轻，但他们有着一颗为科研奋斗的炽热之心，有着一股执拗不服输的拼劲。

先抛开段方苗的研究成果不谈，就光光看她的学习经历，就知道她属于那种“别人家的孩子”——

2003年被北京科技大学录取，2007年成功拿到材料化学学士学位；同年，她又以研究生的身份，留在了本校；拿到材料物理和化学硕士学位之后，她选择了继续深造，在北京科技大学攻读博士学位……

因为所学专业的原因，不可避免的，段方苗要进行很多个实验。

2001年，在电厂工作的段方苗发现，由于始终解决不了包括叶片在内的重型燃气轮机的核心技术，我国要花费大量的金钱购买国外的设备。

并且，一旦设备出现任何问题需要维修，都只能请外国的专家来进行修理，设备的购买和维修花费的金钱，也曾一度让电厂入不敷出。

因而，段方苗意识到，只有我国能够自主掌握重型燃气轮机的技术，才不会收到外国的技术牵制。

她曾经这样说道：“一个小小的叶片，可能就是卖一辆汽车的价格。不光这个值钱，然后你还不能动它，这是别人的东西，他就是用这种核心的东西来卡你。”

这便是当初段方苗不做任何犹豫地加入研究团队的原因。

对于一级静叶的研制，段方苗是这样说的：“打个比方，就是把冰放在沸水里，而且还得让它不融化。我们这个叶片也是放在高的温度下，它的温差达到了五百度，比冰的环境恶劣五倍，甚至更高，我们要保证叶片在如此的温度下，发挥强度和性能。”

那么，怎样才能做到让叶片在高温下继续发挥性能呢？

对此，段方苗和团队想了很多办法，最终，在一次又一次试验后，他们意识到，或许，在叶片周身设计冷却孔，便可以达到散热的效果，从而，让叶片能够正常运转工作。

那么，该设计多少个孔呢？每个孔之间的距离又该是怎样的呢？每个孔又该加工到怎样的精度？段方苗和同事只能一步一步来。

这注定了是一项需要花费大量精力和耐心的研发，段方苗他们一个孔一个孔的增加，一毫米一毫米精度的试验，坐住了研发的冷板凳。

纵使试验失败了数次，数据一个又一个推翻了重来，段方苗他们也没有意冷心灰，反正是斗志更加的昂扬。因为他们知道，他们的研发，决定了重型燃气轮机的制造，他们，不能放弃！

又是数次的试验，最终段方苗他们发现，在叶片上加四百个冷却孔的效果是最好的，并且每一个孔的加工精度必须要小于零点一毫米。

一旦孔少了，或者加工精度达不到要求，叶片就工作不起来。

2018年，段方苗和其团队成功试制出了我国自组设计的第一批一级静叶。

他们成功了！

不过，段方苗和其团队并没有放松下来，他们心里清楚，试制成功只是第一步，最终的目的是让一级静叶能够投入生产运作。

在这之前，段方苗他们依旧需要大量的实验，而在实验的过程中，一旦出现了任何差错，他们都要将之前的结论推翻重来。

事实证明，段方苗团队的努力没有白费，他们研制出的一级静叶以其良好的性能，成功运转！

当记者问段方苗经历这么多次失败会不会感到气馁之时，她的回答豁然且坚定：“比如说尺寸终于合格了，我终于克服了各种技术难关，终于要走到最后一步了。

然后去拍内部缺陷的时候，就会发现有些阴影，那大家都特别的沮丧，还得重来，没办法，就是不能用。”

记者又接着问道：“你就不怕再来一次？”

段方苗摇了摇头，眼神坚定：“不怕，国外为什么它能够封锁住？那么，就是我们没有识别到它的难点。我们既然能识别了难点，那我们为什么还要怕它克服不了？”

“这个小小的叶片真正确认可以投入使用时，可能要到十年后。那时候，我们国家会真正拥有自己的重型燃气轮机。”

段方苗说：“我真的有时候觉得是有一种把个人价值和国家价值联系到一起，是非常的那种可遇不可求的那种。我们参与其中，我们每个人就都会被记住。”

作为研发人员，段方苗和其团队亲眼见证了叶片从设计到成型的全过程。

他们看着眼前由他们设计和制造出来的叶片，就宛如看着自己的孩子一般，他们用耐心和热情，不断地哺育着这个孩子。

最终，直接推动了重型燃气轮机的研发进程。

一级静叶的成功研制，不仅让段方苗这个名字家喻户晓，还极大地提高和增强了研发人员研发重型燃气轮机的信心和斗志。

他们夜以继日地研制、实验，一项又一项的研制成果也随之展现在了世人的眼前。

首先就是重型燃气轮机的主要部件压气机、燃烧室、透平部件级试验台的研制成功。

接下来，燃气轮机的整机试验台也建成了，最后，我国建成了第一台重型燃气轮机。

2020年，东方电气自主研发的国内首台F级50兆瓦重型燃气轮机首次运行至100%负荷。

这便意味着，我国成功打破了欧美国家七十年的技术垄断，真正实现了国产。

虽然实现了纯国产，打破了欧美的专利封锁，但我国重型燃气轮机的研发，绝对不会止步于此。

随着之后的研究，我国后来还对重型燃气轮机进行了商业化，我国的制造业水平，也随之前进了一大步。

从我国重型燃气轮机从零开始的艰难起步，到实现100%纯国产，拥有自主知识产权的F级50兆瓦的重型燃气轮机，中国只用了短短的十三年。

反观已经拥有研发重型燃气轮机技术的欧美国家，他们可是花了近百年时间，这足以展示我国的科研实力。

而研发成果的问世，彰显的不止有我国强劲的国力，还承载了数名科研人员的血汗和心力。

他们呕心沥血，只为实现“国产”二字，中国精神不止有爱国主义，还有由数万劳动者凝聚起来的工匠精神。

正如段方苗所说的那般：“我们国家就是有这个特点，我们就是特别勤奋，我们就是一代一代地去努力，别人花五年的时间，我们花三年，别人花20年走的路，我们不都是走了十年就走完了吗？”

中国重燃压气机设计室副主任吴宏说：“你要能潜心下来，来做这样一个技术攻关。因为就是说学这行的，一辈子能参与国家这样一个重大项目是一种幸运。”

段方苗、整个重型燃气轮机的研发人员，他们在研制重型燃气轮机的过程中，不仅向外人展示了他们的赤忱和拼劲，还展示了匠人精神。

网络上是这样解释这一种精神的：“是一种职业道德，它是职业道德，职业能力，职业品质的体现。其基本内涵包括敬业、精益、专注、创新等。”

为打破几十年来的技术封锁，发展飞机、军舰、轮船的动力系统，科研人员一坐冷板凳就是数年，他们用他们的学术知识和敬业精神，走上了一条名为自主创新的道路，最终满载归来。

参考资料：

邬恒茹,林洋. 首台国产F级50兆瓦重型燃气轮机完工发运[N]. 中国电力报,2022-11-29(001).

任静,李雪英,蒋洪德,谭勤学.重型燃气轮机现状与发展趋势[J].中国电机工程学报,2014,(29):5096-5102.

何皑,刘尚明,蒋洪德.重型燃气轮机控制发展趋势及未来关键技术[J].热力透平,2013,(4):217-224.