“三、二、一，點火！”
2019年9月27日上午，伴隨著點火命令的下達，我國自主研制的首臺F級50兆瓦重型燃氣輪機整機點火試驗在東方電氣集團東方汽輪機有限公司（以下簡稱東汽公司）燃機試車臺正式開始。
在國內知名院士專家、部委和地方政府領導、客戶代表的共同見證下，重型燃氣輪機8個燃燒筒同時點火燃燒并穩定運行，標志著西安交通大學參與研制的、我國首臺自主研發的F級50兆瓦重型燃氣輪機整機點火試驗成功。
這一刻，我國燃氣輪機發展歷程中一個重要里程碑事件就此誕生：我國終于擁有了自己的重型燃氣輪機！同時這也成為西安交大在主動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“國之重器”
重型燃氣輪機廣泛應用于清潔高效火力發電、遠海孤島供電、艦船動力等領域，因關乎國家能源安全和國防安全而成為當之無愧的“國之重器”。但同時，由于高新技術密集且研發過程復雜，重型燃氣輪機也被譽為制造業“皇冠上的明珠”，只有美、日、德等極少數國家才能自主研發。
“十五”期間，雖然我國通過打捆招標引進國外技術的途徑，解決了重型燃氣輪機有無的問題，但由于外方拒絕轉讓核心的研發、設計、試驗技術和熱端部件制造技術，我國仍處于重型燃氣輪機組裝型制造階段——無核心技術、無驗證手段、無系統的基礎研究。
2006年，西安交大聯合東汽公司，承擔了我國重型燃氣輪機制造領域的第一個國家973計劃項目，2012年項目獲滾動支持。這也成為國家973計劃支持的僅有的兩個重型燃氣輪機制造項目。
在項目首席科學家、西安交大教授王鐵軍的帶領下，項目組以東汽公司為研發基地，正式向自主研發重型燃氣輪機這一世界級工業難題發起了挑戰。其中，在基礎理論與單元技術方面，以西安交大為主、東汽公司參與；在系統集成與工程化驗證方面，以東汽公司為主、西安交大參與。
經過長達13年的校企協同創新與艱苦努力，項目組取得了一系列成績：陸續攻克了先進重型燃氣輪機高溫葉片的冷卻設計、定向晶成形、熱障涂層制備、精密加工等核心技術，建成了高溫葉片綜合冷效實驗系統，初步形成了我國重型燃氣輪機高溫葉片制備與實驗驗證能力；系統建立了我國先進重型燃氣輪機組合轉子的設計理論，建成了重型燃氣輪機三級透平級間耦合試驗臺、全尺寸軸承試驗臺等一批重大試驗系統，初步形成了我國重型燃氣輪機拉桿組合轉子的制造與實驗驗證能力；實現了我國先進重型燃氣輪機制造核心技術從0到1的轉變，出版了我國第一套關于燃氣輪機制造的專著系列（7卷），并培養了一支約400人的重型燃氣輪機研發隊伍。
2019年10月15日，國務院總理李克強視察了西安交大機械結構強度與振動國家重點實驗室，充分肯定了他們的創新成果，我國首臺自主研制的F級50兆瓦重型燃氣輪機成果赫然在列。
自主創新 攻克核心技術
創新從來都不是一蹴而就的，重型燃氣輪機每項技術的突破都必須經歷“基礎理論→單元技術→零部件實驗→系統集成→綜合驗證→產品應用”的全過程。13年間，王鐵軍帶領研究團隊攻克了一道又一道難關，突破了一批又一批關鍵核心技術。
高溫葉片熱障涂層是國際公認的重型燃氣輪機制造核心技術之一，其工作面積和時間遠大于航空發動機，性能要求、微結構、制備方法等也與航空發動機不同。為此，王鐵軍團隊系統研究了重型燃氣輪機熱障涂層強度理論、實驗方法、制備技術及應用，取得了一系列創新成果。
研究團隊建立了重型燃氣輪機熱障涂層多尺度楔形燒結模型，可預測涂層的動態燒結過程和性能變化規律，與傳統模型相比，物理意義更清晰、預測能力更強。團隊還拓展了重型燃氣輪機熱障涂層高溫氧化生長應力的數學模型，可預測曲面非均勻生長應變等對涂層局部應力場的影響，克服了經典模型的局限，預測的裂紋位置與實驗相吻合。
研究團隊還發展了涂層制備熱應力的分析方法，揭示了表面裂紋增韌機理，提出了應變容限可控的涂層設計思路；發展了梯度防熱結構的熱力變形分析方法，揭示了材料梯度性質等對結構臨界屈曲載荷、熱應力等的影響規律，并結合燒結機理研究，提出了梯度抗燒結涂層設計思路。這些都得到了實驗驗證。
試驗條件是先進重型燃氣輪機自主研發能力的重要標志。為此，王鐵軍團隊發明了重型燃氣輪機熱障涂層雙軸強度測量方法，提出了其燒結評價指標，制定了評價規范，填補了我國空白。團隊攻克了高熱通量、高溫升率、長時低成本加熱的關鍵技術，自主研制了梯度熱沖擊試驗裝置，其最高溫度和溫升率指標均優于美國同類裝置水平，解決了大型葉片熱障涂層高溫強度考核的關鍵，并推廣用于航天型號高溫實驗，得到國內行業用戶的好評。
校企協同 打造創新典范
2019年6月18日，F級50兆瓦重型燃氣輪機原型機完成蓋缸；7月29日，原型機測點安裝完成；8月22日，原型機整機試驗系統調試完成。
一切都已準備就緒，激動人心的時刻終于到來。
2019年9月27日上午，隨著點火命令的下達，重型燃氣輪機8個燃燒筒同時點火燃燒并穩定運行。在宣布“點火成功”的那一刻，我國燃氣輪機發展歷程中的一個重要里程碑事件就此誕生，這也成為西安交大在主動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。
半個多世紀以來，東方電氣集團與西安交大一直保持著良好的合作關系，此次實現我國首臺F級50兆瓦重型燃氣輪機制造核心技術從0到1的轉變就是很好的例證。乘著整機點火成功的“東風”，東方電氣集團與西安交大這對默契的老搭檔再度“牽手成功”，當場簽訂“創新合作協議”，開啟了雙方合作的新階段。
未來，雙方將在更高層面共謀創新、合作與發展，重點在大型清潔高效發電裝備、可再生能源發電裝備、修復再制造、功能涂層等領域開展合作，共建研究平臺，攻克相關的卡脖子技術、關鍵核心技術，共同承擔重大任務，共謀科技成果轉化及人才交流合作。
“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、關鍵核心技術作出重要貢獻，為實現中華民族偉大復興的中國夢作出應有貢獻。”王鐵軍最后表示。■