文/本刊記者 馬小妹

湖南賽區(qū)

中國航發(fā)湖南動(dòng)力機(jī)械研究所

2022年中國創(chuàng)新方法大賽全國總決賽項(xiàng)目展示比賽期間，中國航發(fā)湖南動(dòng)力機(jī)械研究所（以下簡稱“航發(fā)湖南動(dòng)研所”）作為全國總決賽中唯一一支航空發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)參賽隊(duì)伍，團(tuán)隊(duì)成員與來自各地各行各業(yè)的選手展開激烈比拼，不僅展示了團(tuán)隊(duì)豐富扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備、良好的創(chuàng)新方法知識(shí)素養(yǎng)，也充分展現(xiàn)了航發(fā)人的務(wù)實(shí)創(chuàng)新的精神面貌。

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)參加中國創(chuàng)新方法大賽湖南賽區(qū)株洲選拔賽

最終，航發(fā)湖南動(dòng)研所“高性能緊湊航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)”項(xiàng)目斬獲全國總決賽一等獎(jiǎng)，其包含趙偉光、趙振國、王英杰3人的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)也作為湖南唯一沖進(jìn)擂臺(tái)賽的隊(duì)伍，將趕赴天津“電視擂臺(tái)賽”現(xiàn)場(chǎng)展開角逐。

地處湖南省株洲市的航發(fā)湖南動(dòng)研所于1968年3月成立，隸屬于中國航空發(fā)動(dòng)機(jī)集團(tuán)有限公司，是我國唯一集型號(hào)研制及預(yù)先研究于一體的中小型航空發(fā)動(dòng)機(jī)和直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)研究發(fā)展基地。研究所是教育部批準(zhǔn)的具有博士和碩士學(xué)位培養(yǎng)權(quán)的單位，設(shè)有博士后科研工作站和湖南省院士工作站，擁有一支專業(yè)配套、結(jié)構(gòu)合理、具有較強(qiáng)研發(fā)實(shí)力的科技人才隊(duì)伍。

多年來，航發(fā)湖南動(dòng)研所曾先后獲得專利授權(quán)700余項(xiàng)，國家、省部級(jí)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)450余項(xiàng)，其中“玉龍”發(fā)動(dòng)機(jī)獲得國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，是我國航空發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)申報(bào)取得的最高國家級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)。此次中國創(chuàng)新方法大賽全國總決賽取得的好成績，也再一次證明其強(qiáng)大專業(yè)實(shí)力。

“今年4月開始，航發(fā)湖南動(dòng)研所科技委就在全所進(jìn)行了動(dòng)員，請(qǐng)到了資深教師，并組織了‘一線工程師創(chuàng)新方法理論專項(xiàng)深度培訓(xùn)會(huì)’?！弊鳛楸敬雾?xiàng)目團(tuán)隊(duì)主要成員之一的趙振國告訴記者。

該項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)也從此次培訓(xùn)會(huì)開始，逐漸地接觸、了解并掌握TRIZ理論和TRIZ方法，初步形成參賽項(xiàng)目的雛形。今年7月，“高性能緊湊航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)”項(xiàng)目在單位領(lǐng)導(dǎo)和專家的指導(dǎo)下，正式啟動(dòng)。

據(jù)介紹，該項(xiàng)目針對(duì)的目標(biāo)是高空長航時(shí)無人機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，核心內(nèi)容是發(fā)展先進(jìn)可靠的航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮系統(tǒng)。無人機(jī)在軍用和民用領(lǐng)域均發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，如偵查、傳感、打擊、通信等。無人機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)性能決定了無人機(jī)的航時(shí)和升限，其結(jié)構(gòu)決定了無人機(jī)執(zhí)行任務(wù)時(shí)的運(yùn)行穩(wěn)定性、維護(hù)性。因此，一款先進(jìn)的無人機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)不僅要具有良好的高空性能和燃油經(jīng)濟(jì)性，還需要結(jié)構(gòu)緊湊、機(jī)構(gòu)精簡，以降低發(fā)動(dòng)機(jī)的重量和復(fù)雜程度，提高可靠性。

壓縮系統(tǒng)是無人機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部件之一，壓比、效率和尺寸是衡量壓縮系統(tǒng)性能和結(jié)構(gòu)緊湊性優(yōu)劣的最重要的參數(shù)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的耗油率和推重比也具有直接的影響?！耙虼耍卷?xiàng)目將問題焦點(diǎn)聚集在如何提高壓縮系統(tǒng)的壓比并縮短其尺寸上，并運(yùn)用TRIZ理論和方法，開展創(chuàng)新設(shè)計(jì)探索?！壁w振國進(jìn)一步介紹。

為更好地應(yīng)用TRIZ工具開展研究，本項(xiàng)目定義壓縮系統(tǒng)為當(dāng)前技術(shù)系統(tǒng)，技術(shù)系統(tǒng)的功能為增加氣體壓力。為了分析各組件的發(fā)揮作用情況，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)首先對(duì)技術(shù)系統(tǒng)開展了功能分析，得到了當(dāng)前技術(shù)系統(tǒng)中的問題所在，即風(fēng)扇葉片、增壓級(jí)葉片及高壓壓氣機(jī)葉片對(duì)空氣壓縮能力不足。為了進(jìn)一步改善功能模型，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)又通過裁剪將有問題的功能組件進(jìn)行優(yōu)化，利用裁剪法實(shí)施策略技術(shù)系統(tǒng)或超系統(tǒng)中其他組件可以完成組件A的功能，將價(jià)值度較低的增壓級(jí)葉片裁減掉，并提出半葉高串列風(fēng)扇的技術(shù)方案，以解決風(fēng)扇葉片發(fā)揮作用不足的問題，從而使技術(shù)系統(tǒng)化繁為簡。

與此同時(shí)，為解決具體的技術(shù)問題，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用因果分析法，理順問題產(chǎn)生的原因，并充分挖掘技術(shù)系統(tǒng)內(nèi)外部資源，以找到最有效的解決方案。

因果分析從壓氣機(jī)逆壓力梯度不足的問題出發(fā)，層層剖析，最終找到6個(gè)根本原因，并依此提煉出了6個(gè)問題入手點(diǎn)：壓氣機(jī)單級(jí)壓比不足、如何減小壓氣機(jī)流動(dòng)損失、靜子中氣流的轉(zhuǎn)折角不足、轉(zhuǎn)子葉片切線速度不足、葉片特征長度不足、壓氣機(jī)壓縮效率不足。

然后從這6個(gè)問題入手，靈活運(yùn)用TRIZ解題工具，提出了相應(yīng)的解決方案。如：針對(duì)壓氣機(jī)單級(jí)壓比不足問題，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)運(yùn)用了多種解題思路進(jìn)行嘗試，如“小人法”“矛盾矩陣”等，并未得出有效的解決方案，因此最終采用了How to模型，結(jié)合科學(xué)效應(yīng)知識(shí)庫進(jìn)行創(chuàng)新，獲得解決問題的模型，并運(yùn)用到該問題中，形成了軸流離心組合壓氣機(jī)的創(chuàng)新方案；針對(duì)其他幾個(gè)問題，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)也同樣多角度采用TRIZ解題工具，如物理矛盾、技術(shù)矛盾物場(chǎng)模型等，最終形成16個(gè)有效的解決方案，選擇11個(gè)解決方案進(jìn)行重組，綜合應(yīng)用了半葉高串列風(fēng)扇、高效率寬裕度斜流葉輪、超大彎角吸附式靜子、高馬赫數(shù)弓形擴(kuò)壓器等創(chuàng)新點(diǎn)，形成最終的組合技術(shù)方案。該方案可有效提高壓縮系統(tǒng)的高空性能，并縮短尺寸，以保證發(fā)動(dòng)機(jī)高空運(yùn)行耗油率和推重比的優(yōu)異表現(xiàn)。

“為了工作、比賽兩不誤，我們利用下班時(shí)間，潛心學(xué)習(xí)《創(chuàng)新方法教程》等有關(guān)知識(shí)，經(jīng)常集體研討到凌晨兩三點(diǎn)，靈活運(yùn)用創(chuàng)新方法，反復(fù)優(yōu)化技術(shù)方案，完善技術(shù)細(xì)節(jié)，校驗(yàn)技術(shù)數(shù)據(jù)?！壁w振國表示，經(jīng)過近3個(gè)月的共同努力，才形成了最終的參賽作品。

回憶參賽歷程，歷歷在目。今年10月27日，中國創(chuàng)新方法大賽湖南賽區(qū)株洲選拔賽正式開幕，各路選手各顯神通，展開了激烈的比拼。本項(xiàng)目在比賽中順利挺進(jìn)湖南賽區(qū)決賽。賽后，針對(duì)比賽中暴露的問題，團(tuán)隊(duì)成員多次集體研討，查找資料，對(duì)于尚未掌握的知識(shí)點(diǎn)，主動(dòng)向?qū)＜艺?qǐng)教，進(jìn)一步完善了參賽作品。11月10日，中國創(chuàng)新方法大賽湖南賽區(qū)總決賽拉開序幕。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)經(jīng)過前期充分的準(zhǔn)備，在答辯中再次脫穎而出，榮獲湖南省賽區(qū)一等獎(jiǎng)。

從項(xiàng)目構(gòu)思到完成方案，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員經(jīng)歷了無數(shù)次推倒重來和修補(bǔ)完善，最終形成可行的技術(shù)方案。在這一過程中，團(tuán)隊(duì)成員申請(qǐng)了多項(xiàng)發(fā)明專利，并對(duì)將來可能的方向進(jìn)行了專利布局。項(xiàng)目所發(fā)展的高性能緊湊型航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)不僅可推廣應(yīng)用于高空長航時(shí)無人機(jī)、無人轟炸機(jī)、巡航導(dǎo)彈等軍用飛行器先進(jìn)動(dòng)力，在應(yīng)急、通信、氣象、測(cè)繪等民用領(lǐng)域也具有十分廣闊的應(yīng)用前景。

“本次中國創(chuàng)新方法大賽為廣大企業(yè)科技工作者搭建了交流創(chuàng)新理論、提升創(chuàng)新水平、展示創(chuàng)新風(fēng)采的舞臺(tái)，激發(fā)了企業(yè)一線科技人員創(chuàng)新爭(zhēng)先的熱情，營造了激勵(lì)企業(yè)創(chuàng)新的良好氛圍，在引領(lǐng)科技工作者投身創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)方面做出積極貢獻(xiàn)。”項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)表示，“自主創(chuàng)新、方法先行，經(jīng)過這次比賽，我們掌握科學(xué)的創(chuàng)新方法和工具，為將來在行業(yè)內(nèi)進(jìn)一步應(yīng)用和推廣創(chuàng)新方法、提升自主創(chuàng)新能力找到了突破口?！?/p>