發(fā)布時間:2023-08-01 17:07:14
序言:寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁,我們?yōu)槟x了8篇的航空航天發(fā)展趨勢樣本,期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā),請盡情閱讀。
“皮鞋和草鞋的決戰(zhàn)”
中等身材,精精瘦瘦,不修邊幅,一笑,眼角和臉上就會“堆積”出幾條皺紋,有點像加工后炭/炭復(fù)合材料上碳原子的有序走向。走在大學(xué)校園里,黃伯云更像是一位教授,而不是一校之長。
在外人看來,1988年43歲從美國留學(xué)回國后的他,在17年間完成了人生的幾次飛躍:兩年后當(dāng)上了教授和粉末冶金所所長,5年后當(dāng)了副校長,10年后當(dāng)了大學(xué)校長,11年后當(dāng)了院士,17年后率隊“問鼎”國家發(fā)明獎一等獎。
一帆風(fēng)順的背后,是常人看不見的艱辛和求索?!皠e人是十年磨一劍,我們是二十年磨一劍?!睂τ谒麃碚f,在粉末冶金和材料領(lǐng)域二十多年的不懈求索,終于開出了今天的花朵。雖然查閱了世界上最強大的中文搜索網(wǎng)站,但是他的“前半生”似乎都是空白。這位湖南南縣農(nóng)村里走出來的科學(xué)家,對有報道說他從小就“想當(dāng)科學(xué)家”的說法,雖未直接否定,但意思已經(jīng)表達(dá)得很清楚:“就是想好一點讀,讀好一點,那是皮鞋――考上大學(xué),就成了國家干部,穿上了皮鞋和草鞋的決戰(zhàn)?!?/p>
20世紀(jì)80年代初,他以全??偡值谝坏某煽兛既閿?shù)甚少的出國名額。留學(xué)期間,他就小有成績,在研究上屢有斬獲。在國外直接讀完了碩士、博士、博士后,回國時,他成為改革開放后第一個在國外完成“全序列即碩士、博士、博士后”教育后的歸國留學(xué)生。
“留在那里當(dāng)然是沒有問題。我又不是沒有學(xué)位,什么都有?!秉S伯云對自己的“反常行為”看得很清楚:“改革開放以后,沒有多少人出去的時候我出去,別人都出去的時候我回來?!被貞浧鹱畛醯睦щy,黃伯云面帶微笑,顯得達(dá)觀和幽默:“我在美國時是兩部汽車,回來后兩部單車,還跑丟了。單車前面掛一個鉤,后面掛一個勺,要買鍋買盆?!?/p>
“1988年黃伯云回來時戶口都沒有,糧食也沒有。因為糧店買米要戶口,因出國時間長,家里戶口也被吊銷了。當(dāng)時糧票還起作用,好在他還有一點糧票,就和人家換米吃。雖然吃飯問題后來解決了,但那時部里很多人都不知道博士后的概念。你是博士后啊,我們很多博士都沒有經(jīng)費,你是博士后,那就排在博士后面吧?!?/p>
“現(xiàn)在我們是唱大戲了”
又黑又圓的中空剎車片,像挖空的完整的冬瓜片。手一摸,手指頭就染上了黑色。真不愧是炭黑――石墨的同位素“兄弟”。仔細(xì)觀察,工人在加工時都帶著白手套,只是手心、手指頭部分都已經(jīng)變黑了。
以前只知道炭纖維能夠用于航天,是一種高端材料,我國大部分依賴進口。至于炭纖維究竟高級到什么程度?卻沒有感性認(rèn)識。
一張小小的標(biāo)識牌,記錄著這些貌不驚人的剎車片的價值:薄薄的9片剎車片,正好“武裝”飛機一個輪子的剎車,按照每片2萬元計算,高不過20厘米、重不到32公斤的剎車片,“制造”了近20萬元的市場價值,約等于每克6元錢。2004年,僅依靠這一個項目,黃伯云領(lǐng)導(dǎo)的課題組成立的學(xué)科性公司就“收獲”了數(shù)千萬元定單。然而,在起步之初,人們更多的是觀望和懷疑,甚至質(zhì)疑。炭纖維是近幾十年興起、至今仍是世界高科技產(chǎn)品,由于它的特殊性能,航天飛行器、民航客機上都有它的身影。而炭/炭復(fù)合材料作成的剎車盤,更是長期被美、英、法三國壟斷。即使是俄羅斯這樣的航空航天強國,也久攻不下。前車可鑒,中國人能做出這么高難度的材料和產(chǎn)品嗎?
“這是技術(shù)發(fā)展趨勢,我們不做,誰去做?”黃伯云不為質(zhì)疑所困惑,他認(rèn)準(zhǔn)了就不回頭:“這是飛機剎車材料的更新?lián)Q代,我們不跟上,哪行?何況國家有急切的需求,我們大量飛機的剎車片不能總靠進口吧?”中南大學(xué)粉末冶金研究院實驗室內(nèi)的兩臺小型爐子和展示柜內(nèi)簡單的實驗樣品,見證了研究人員最初的艱辛。1998年,課題組在實驗室獲得了炭/炭復(fù)合材料的毛坯,圓圓的毛坯里是無數(shù)根“納米”級、比頭發(fā)絲細(xì)很多的炭纖維。檢測表明,其摩擦性能達(dá)到了國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。同年,炭/炭復(fù)合剎車材料經(jīng)國家發(fā)改委批準(zhǔn)立項,作為高技術(shù)示范工程加以支持。1.5億的資金投入,讓黃伯云真切地感受到了什么叫事業(yè)高峰的沉重壓力。
“只有山窮水盡,才能看到山后面的風(fēng)景”
2000年的失敗,是黃伯云最痛苦的時刻。實驗室成功了,剎車片上慣性試驗臺檢驗性能。那是一個模擬實戰(zhàn)條件的檢測平臺,甚至比實戰(zhàn)要求還要高。
可2000年,連續(xù)兩次試驗都失敗了。2000年9月,第一次做慣性臺試驗,試驗項目非常多,要模擬飛機的各種著陸狀態(tài),在做“終止起飛”――飛機起飛達(dá)到最大速度時突然要求停下來的實驗時,剎車片溫度急劇升高,摩擦系數(shù)下降得很厲害?!盎艘粋€月的時間做實驗,最后失敗了。” 黃伯云說:“實驗室里明明好好的,誰也沒有想到慣性臺上會過不去。”當(dāng)時整個隊伍都遭受了巨大打擊,“都到了崩潰的邊緣,眼看著就要垮下來。”時隔5年后,回想起那段時光,黃伯云仍然心有余悸:“錢輸光了,招數(shù)也用完了,很痛苦啊?!?/p>
“這時候,是黃老師力挽狂瀾?!秉S伯云的學(xué)生、現(xiàn)任粉末冶金研究院副院長的熊翔說。黃伯云一班人痛定思痛,推倒重來,從頭開始做起,一項項檢查,一點點琢磨。改進工藝、添加新的材料……時隔1年多,成功終于降臨。在后來的“實戰(zhàn)”試驗中,飛機場內(nèi)幾百人觀看,消防車一字排開,飛機上除了駕駛員,就是課題組的成員。
“我們要記錄數(shù)據(jù),也有信心和飛機同上藍(lán)天。心里還是捏了一把汗?!碑?dāng)飛機穩(wěn)穩(wěn)地剎住,黃伯云和課題組的人才不由松了一口氣:成功了。中國飛機能上天卻要依賴進口剎車片才能“落地”的歷史結(jié)束了。
2003年,課題組實現(xiàn)了小批量生產(chǎn)。2004年,課題組成立的公司獲得了民航總局頒發(fā)的炭/炭剎車盤制造人許可證,年產(chǎn)1500多盤,包括其他剎車材料在內(nèi)的年總產(chǎn)值達(dá)5000萬。作為過來人,黃伯云頗有感觸地說,“大風(fēng)險的背后就是大收獲?!?/p>
采用這種自行研制的剎車副,替代傳統(tǒng)的金屬剎車副,使飛機減輕重量數(shù)百公斤,并且使用壽命是傳統(tǒng)制動材料的4倍,極大地提高了航空飛行器的功能和效益?!皩C來說,哪怕減輕一克重量,都是勝利?!?/p>
利用這一技術(shù)平臺,他們還研制生產(chǎn)了耐高溫的復(fù)合材料,成功應(yīng)用于航天發(fā)動機的特殊和關(guān)鍵部件,顯著提升了航天火箭的推進系統(tǒng)水平和綜合性能,獲得了航天產(chǎn)品工藝定型書。正是這些原子“乖乖”的排列,造就了高性能的制動材料,造就了今天的國家技術(shù)發(fā)明一等獎。在此基礎(chǔ)上,科研人員還創(chuàng)立了實驗室材料性能測試和評價方法,建立我國第一個炭/炭剎車材料地面試驗裝置,規(guī)范并制定了我國第一個適航標(biāo)準(zhǔn)。
課題組“微氣氛”:博士“10年讀”
課題組“副帥”熊翔1995年就當(dāng)了教授,可博士學(xué)位去年才拿到?!八@個博士讀了10年。”博士讀10年?黃伯云解釋說,那是因為這些年熊翔一直是他的主要助手,也有人稱為“副帥”,復(fù)合材料的研究和攻關(guān)離不開他,不允許他一心二用。所以就耽誤下來了。
對于課題組的參與者來說,這種參與是帶有挑戰(zhàn)性的。課題組目前在炭/炭復(fù)合材料獲得了9項發(fā)明專利,但是專利和論文并不等同。為此,黃伯云曾經(jīng)數(shù)次呼吁,應(yīng)該將專利尤其是發(fā)明專利列入科研考核體系。如今,發(fā)明一等獎的獲得,使這個團隊終于有所收獲。在黃伯云的學(xué)生兼助手熊翔看來,黃伯云最大的特點,就是執(zhí)著,“湖南話叫倔。”正是一股子倔勁和胸有溝壑的胸懷,使黃伯云團隊在10多年的時間里奮力前行,一步步走向輝煌。
碳原子和炭纖維界面的結(jié)合弱,一直是道高難度的技術(shù)難題?!拔覀冮_始都沒有當(dāng)回事。也許是做工程的不太愿意做很深的基礎(chǔ)性研究,認(rèn)為生產(chǎn)剎車片就像炒菜似的,放進(爐子)去,拿出來,不行,再放進去?!毙芟枵f,“但是黃老師要求我們要高度重視這個問題?!?/p>
課題組通過首創(chuàng)的炭表面原子結(jié)構(gòu)處理技術(shù),解決了“界面結(jié)合”難題,彎曲強度、壓縮強度、剪切強度等力學(xué)性能均提高了30%以上,耐磨性提高了20%以上。為了攻克剎車材料的這座“高峰”,該項目集中了60多人成立了攻關(guān)隊伍?!耙粋€課題組三個教授都難免有摩擦,何況這么多人?”易茂中教授說, “有時候我們爭論得很厲害,各有各的看法。沒有黃校長的組織和協(xié)調(diào),沒有他運籌帷幄,發(fā)揮領(lǐng)頭人和舵手的作用,事情的結(jié)果真的很難說?!?/p>
雖然已是副院長,但是熊翔說起“黃老師”仍有點“發(fā)怵”。讓學(xué)生們逐漸習(xí)慣的一件事情是:黃伯云有時候晚上12點以后想起問題來,就給學(xué)生們打電話,趕緊布置?!暗谝淮?,心里說,誰這么晚了,還打電話?不是有病嗎?可后來就習(xí)慣了?!秉S伯云自己認(rèn)為,這個團隊的存在是成功的必要條件。雖然20年來,有進有出,但是基本隊伍還在。熊翔、易茂中等就是其中的中堅力量。
為何敢于申報一等獎?
國家技術(shù)發(fā)明一等獎空缺了6年,今年自然科學(xué)一等獎又空缺,那是不是有關(guān)部門故意要“提拔”出一個一等獎呢?“我們多年前就曾經(jīng)拿過國家發(fā)明二等獎和科技進步二等獎了?!贬槍@一疑問,熊翔說,獲得發(fā)明二等獎的是高性能粉末冶金飛機制動材料,成功滿足了某型號飛機苛刻的剎車要求。