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王彬文:讓飛機(jī)強(qiáng)度“恰到好處”

2020年06月29日 15:10 | 來源:科技日?qǐng)?bào)
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王彬文,1974年10月生,飛行器強(qiáng)度專家,現(xiàn)任中國(guó)航空工業(yè)飛行器強(qiáng)度領(lǐng)域首席技術(shù)專家、中國(guó)飛機(jī)強(qiáng)度研究所所長(zhǎng)。長(zhǎng)期從事飛行器強(qiáng)度領(lǐng)域基礎(chǔ)技術(shù)研究、核心能力攻關(guān),在重大飛機(jī)型號(hào)研制中立功8次,主持完成重點(diǎn)預(yù)研課題、核心能力攻關(guān)和重大型號(hào)研制項(xiàng)目數(shù)十項(xiàng),獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)6項(xiàng)、國(guó)家級(jí)管理創(chuàng)新成果獎(jiǎng)2項(xiàng),獲第五屆馮如航空科技精英獎(jiǎng)、第二屆全國(guó)創(chuàng)新爭(zhēng)先獎(jiǎng)狀等榮譽(yù)。

載客233人的俄航客機(jī)緊急迫降玉米地、薩利機(jī)長(zhǎng)遭遇遷徙的大雁群迫降哈德遜河面……大多數(shù)人或許只關(guān)注這些新聞事件本身,而王彬文他們卻“糾結(jié)”于新聞背后的科學(xué)問題——著陸沖擊、應(yīng)急墜撞、飛鳥撞擊、全機(jī)落震等等。

“讓飛機(jī)飛起來很難,安全落下來更不容易。”王彬文舉例說,起飛時(shí)跑道上的砂石,飛行過程中突遇的鳥類、冰雹,還有降落時(shí)地面對(duì)起落架的沖擊……生活中很多看似不起眼的現(xiàn)象,但在較高的相對(duì)速度下,卻是結(jié)構(gòu)沖擊領(lǐng)域要解決的問題。

王彬文帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性構(gòu)建了航空結(jié)構(gòu)沖擊動(dòng)力專業(yè)體系,解決了該領(lǐng)域一個(gè)又一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)難題。作為中國(guó)航空工業(yè)飛行器強(qiáng)度領(lǐng)域首席技術(shù)專家、中國(guó)飛機(jī)強(qiáng)度所所長(zhǎng),近年來,他主持完成了重點(diǎn)預(yù)先研究、重大型號(hào)研制和核心能力建設(shè)項(xiàng)目數(shù)十項(xiàng),在大型客機(jī)C919、大型水陸兩棲飛機(jī)AG600研制中任強(qiáng)度試驗(yàn)聯(lián)合指揮部總指揮。前不久,他還榮獲第二屆全國(guó)創(chuàng)新爭(zhēng)先獎(jiǎng)狀。

“我們要確保飛機(jī)以最小的重量代價(jià)應(yīng)對(duì)服役過程中可能存在的破壞挑戰(zhàn),這涉及到安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性和舒適性等要求,強(qiáng)度是破壞與維護(hù)博弈的最佳平衡。”他這樣闡釋飛機(jī)強(qiáng)度科研工作。

實(shí)驗(yàn)室旁搭養(yǎng)雞場(chǎng),自主研制國(guó)際領(lǐng)先的鳥撞實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)沖擊實(shí)驗(yàn)最典型的是鳥撞實(shí)驗(yàn)。2007年以前,國(guó)內(nèi)的實(shí)驗(yàn)條件有限,要想按照國(guó)際規(guī)范要求進(jìn)行一次系統(tǒng)性鳥撞實(shí)驗(yàn)只能去國(guó)外。王彬文對(duì)這一現(xiàn)狀深感無(wú)力,決定帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)自主研制一套具有國(guó)際領(lǐng)先水平的鳥撞實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

“鳥撞實(shí)驗(yàn)要求嚴(yán)、難度大、風(fēng)險(xiǎn)高,40個(gè)大氣壓的高壓、60噸的沖擊力、100—300米/秒的速度、2%的速度正偏差,光聽這一串?dāng)?shù)字你就可想而知其難度。”王彬文告訴記者,氣炮系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和鳥彈制作是研制鳥撞實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)三大關(guān)鍵技術(shù),個(gè)個(gè)都是需要解決的問題。

“核心是要攻克鳥彈制作工藝,設(shè)計(jì)合理的彈殼和彈托,使系統(tǒng)在一定狀態(tài)下發(fā)射出彈道穩(wěn)定和速度精準(zhǔn)的鳥彈。”王彬文告訴記者,萬(wàn)事開頭難,剛開始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)少,他們就夜以繼日地置身于高壓系統(tǒng)旁,不斷發(fā)射鳥彈進(jìn)行測(cè)試,通過深入分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)甄別出關(guān)鍵參數(shù),建立系統(tǒng)控制模型。為此,團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了數(shù)千次的研究探索,每次要將活雞致死后,再制作成鳥彈,并在40分鐘之內(nèi)高速打出去,撞擊到模擬飛機(jī)的結(jié)構(gòu)體上,沖擊后現(xiàn)場(chǎng)骨肉碎屑滿天飛。王彬文和同事們每天都要做很多次這樣的實(shí)驗(yàn),由于活雞需求量較大,為了提高效率,他們就在實(shí)驗(yàn)室旁邊搭起了養(yǎng)雞場(chǎng),養(yǎng)了一群精挑細(xì)選符合要求的“鳥彈”雞。

那些日子,面對(duì)一個(gè)個(gè)難關(guān),王彬文一頭扎進(jìn)實(shí)驗(yàn)室,一遍遍調(diào)整參數(shù),一次次優(yōu)化結(jié)構(gòu)。撞擊聲不時(shí)傳來,血腥氣經(jīng)久不散,就在這樣的實(shí)驗(yàn)環(huán)境下,他們潛心鉆研,最終研發(fā)出一套國(guó)際領(lǐng)先的鳥撞實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。后來,王彬文還帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了真實(shí)鳥體的本構(gòu)模型,研制出本構(gòu)精準(zhǔn)的仿真鳥彈,為抗鳥撞研究、設(shè)計(jì)和驗(yàn)證提供了強(qiáng)有力的支撐。

鳥撞實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)只是王彬文的“代表作”之一。多年來,他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)攻克了飛機(jī)結(jié)構(gòu)墜撞和全機(jī)落震等世界性難題;創(chuàng)建了飛機(jī)氣候適應(yīng)性、高超聲速飛行器多物理場(chǎng)耦合等國(guó)際前沿實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ钛a(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白;還給強(qiáng)度分析插上了“智能翅膀”,首創(chuàng)全機(jī)強(qiáng)度物理與虛擬實(shí)驗(yàn)并行融合新模式,構(gòu)建了基于確認(rèn)與校驗(yàn)的全生命周期數(shù)字強(qiáng)度體系,為強(qiáng)度數(shù)字化、虛擬化、融合化和智能化研究打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

這些研究成果相繼被應(yīng)用于四代機(jī)、大型運(yùn)輸機(jī)和大型客機(jī)等重大飛行器研制中,為這些飛行器的研制發(fā)揮了重要的支撐性作用。

懵懂少年樹凌云之志,航天人薪火相傳造大國(guó)重器

“兒時(shí)關(guān)中平原的冬季,放學(xué)回家的路上,與小伙伴們?cè)谝煌麩o(wú)際的田野里一路狂奔,一番打斗后,氣喘吁吁地躺在麥地里,看著藍(lán)天白云、翱翔而過的戰(zhàn)機(jī)……”王彬文說,那時(shí)他就想看看更高更遠(yuǎn)的天,懵懂少年的凌云之志由此而生。

1997年,王彬文從南京航空航天大學(xué)飛行器設(shè)計(jì)專業(yè)畢業(yè)。23歲的他放棄了北京、上海的就業(yè)機(jī)會(huì),毅然回到夢(mèng)想開始的地方——老家陜西,來到強(qiáng)度所工作。

20世紀(jì)90年代中期,國(guó)家航空領(lǐng)域飛機(jī)型號(hào)研制和預(yù)先研究任務(wù)非常少,航空科研機(jī)構(gòu)很難留住人。往往職工干一兩年,便經(jīng)不住時(shí)代潮流的沖擊,要么自己創(chuàng)業(yè),要么轉(zhuǎn)投外企。而他卻一頭扎進(jìn)結(jié)構(gòu)振動(dòng)、氣動(dòng)彈性等領(lǐng)域,一干就是23年。

“我剛到強(qiáng)度所每月的工資是220元。”不過,他入職沒多久,就趕上了多項(xiàng)重大飛機(jī)型號(hào)研制任務(wù),時(shí)間緊,任務(wù)重,彼時(shí)國(guó)內(nèi)在飛機(jī)強(qiáng)度領(lǐng)域多個(gè)專業(yè)卻是剛剛起步。先進(jìn)的武器裝備,全新的設(shè)計(jì)理念,新材料,新工藝,復(fù)雜的服役環(huán)境,嚴(yán)酷的極限載荷,都是擺在他面前的“攔路虎”。白天跟著師傅們學(xué)技術(shù)、做研究、看文獻(xiàn),晚上按照前輩們的指點(diǎn)系統(tǒng)性學(xué)習(xí)理論、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和手冊(cè)。“根本沒時(shí)間去想跳槽這些雜七雜八的事兒。”他說。

“我始終認(rèn)為大國(guó)必須要有重器。”王彬文說。正是為了這一大情懷,幾代航空人前赴后繼、薪火相傳、開拓創(chuàng)新,使我國(guó)航空工業(yè)實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展。

時(shí)隔多年,有一件事讓他記憶猶新。

1997年的9月,王彬文所在團(tuán)隊(duì)受命前往成都參加我國(guó)某型戰(zhàn)機(jī)首飛前的全機(jī)地面振動(dòng)實(shí)驗(yàn),這是評(píng)估飛機(jī)能不能飛的“金標(biāo)準(zhǔn)”之一。然而,運(yùn)輸途中,運(yùn)送測(cè)試設(shè)備的車卻翻了,設(shè)備損壞了,到了成都,大家連口水都沒顧上喝,一頭鉆進(jìn)設(shè)備室里排除故障。當(dāng)時(shí)需要在地面模擬飛機(jī)飛行時(shí)的狀態(tài),地面的油泵車全天24小時(shí)打壓,轟隆聲震耳欲聾。在這種高噪聲環(huán)境下,王彬文他們?cè)陲w機(jī)全身貼上傳感器,布置好數(shù)十臺(tái)激振器,進(jìn)行模態(tài)參數(shù)分析。由于時(shí)間緊迫,大家晝夜兩班倒,每班干12小時(shí),時(shí)任強(qiáng)度所所長(zhǎng)王鳳山與大家一起測(cè)數(shù)據(jù),做分析,熬通宵,幾天下來,嗓子嘶啞得幾乎說不出話。

“前輩們將接力棒交到我們手上,我們就必須薪火相傳、繼往開來、不斷開創(chuàng)強(qiáng)度事業(yè)發(fā)展的新局面。”王彬文說。回首過去二十年,從殲10和殲15到殲20,從運(yùn)20和C919到AG600……他和眾多航空強(qiáng)度領(lǐng)域工作者為一架又一架的新型飛機(jī)成功研制而千錘百煉,托舉著這些承載國(guó)家實(shí)力和民族希望的雄鷹展翅高飛。

過之則拙欠之則險(xiǎn),他對(duì)“強(qiáng)度”有自己的定義

王彬文在飛機(jī)強(qiáng)度領(lǐng)域摸爬滾打了23年,當(dāng)被問及其對(duì)行業(yè)的理解和感受時(shí),他說:“強(qiáng)度就是研究對(duì)象在設(shè)計(jì)狀態(tài)下保持其目標(biāo)品質(zhì)的能力。”這是他自己對(duì)“強(qiáng)度”的科學(xué)定義。

“強(qiáng)度是最符合東方哲學(xué)中庸之道、和諧統(tǒng)一的專業(yè),強(qiáng)而有度,張弛有道,從狹義的機(jī)械力到廣義的自然力,強(qiáng)度專業(yè)的發(fā)展始終充滿著生命力。”下午柔和的陽(yáng)光從窗子中灑進(jìn)來,照到他的臉上,說這話時(shí),他眼睛里有光,就像是在對(duì)專業(yè)的熱情表白。

“《禮記·中庸》中講‘中立而不倚,強(qiáng)哉矯!’,《道德經(jīng)》中講‘知人者智,自知者明。勝人者有力,自勝者強(qiáng)’。這些都是強(qiáng)度的哲學(xué)闡述。”在王彬文看來,科學(xué)是一門藝術(shù),強(qiáng)度專業(yè)更具韻味,從哲學(xué)意義上講,度是萬(wàn)物之靈魂,對(duì)強(qiáng)度而言,度是永恒之追求,過之一分顯拙,欠之一分則險(xiǎn)!從藝術(shù)與靈魂、韻與恒的角度詮釋強(qiáng)度,是專業(yè)的最高境界,強(qiáng)之韻與度之恒是強(qiáng)度人永恒的追求。

強(qiáng)而有度,剛?cè)岵?jì),這何嘗不是他的人生寫照?他就像是一位攀登者,兢兢業(yè)業(yè)地為國(guó)產(chǎn)飛機(jī)的研制攻下一個(gè)又一個(gè)“強(qiáng)度山頭”。如今他正帶領(lǐng)著千錘百煉的高水平團(tuán)隊(duì),向著下一個(gè)高峰進(jìn)發(fā)。(實(shí)習(xí)記者 于紫月)

編輯:董雨吉

關(guān)鍵詞:強(qiáng)度 王彬 飛機(jī) 彬文

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