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王彬文:讓飛機強度“恰到好處”

2020年06月29日 15:10 | 來源:科技日報
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王彬文,1974年10月生,飛行器強度專家,現任中國航空工業飛行器強度領域首席技術專家、中國飛機強度研究所所長。長期從事飛行器強度領域基礎技術研究、核心能力攻關,在重大飛機型號研制中立功8次,主持完成重點預研課題、核心能力攻關和重大型號研制項目數十項,獲國家科技進步二等獎1項、省部級科技進步獎6項、國家級管理創新成果獎2項,獲第五屆馮如航空科技精英獎、第二屆全國創新爭先獎狀等榮譽。

載客233人的俄航客機緊急迫降玉米地、薩利機長遭遇遷徙的大雁群迫降哈德遜河面……大多數人或許只關注這些新聞事件本身,而王彬文他們卻“糾結”于新聞背后的科學問題——著陸沖擊、應急墜撞、飛鳥撞擊、全機落震等等。

“讓飛機飛起來很難,安全落下來更不容易?!蓖醣蛭呐e例說,起飛時跑道上的砂石,飛行過程中突遇的鳥類、冰雹,還有降落時地面對起落架的沖擊……生活中很多看似不起眼的現象,但在較高的相對速度下,卻是結構沖擊領域要解決的問題。

王彬文帶領團隊創新性構建了航空結構沖擊動力專業體系,解決了該領域一個又一個關鍵技術難題。作為中國航空工業飛行器強度領域首席技術專家、中國飛機強度所所長,近年來,他主持完成了重點預先研究、重大型號研制和核心能力建設項目數十項,在大型客機C919、大型水陸兩棲飛機AG600研制中任強度試驗聯合指揮部總指揮。前不久,他還榮獲第二屆全國創新爭先獎狀。

“我們要確保飛機以最小的重量代價應對服役過程中可能存在的破壞挑戰,這涉及到安全性、可靠性、經濟性和舒適性等要求,強度是破壞與維護博弈的最佳平衡?!彼@樣闡釋飛機強度科研工作。

實驗室旁搭養雞場,自主研制國際領先的鳥撞實驗系統

結構沖擊實驗最典型的是鳥撞實驗。2007年以前,國內的實驗條件有限,要想按照國際規范要求進行一次系統性鳥撞實驗只能去國外。王彬文對這一現狀深感無力,決定帶領團隊自主研制一套具有國際領先水平的鳥撞實驗系統。

“鳥撞實驗要求嚴、難度大、風險高,40個大氣壓的高壓、60噸的沖擊力、100—300米/秒的速度、2%的速度正偏差,光聽這一串數字你就可想而知其難度?!蓖醣蛭母嬖V記者,氣炮系統、控制系統和鳥彈制作是研制鳥撞實驗系統三大關鍵技術,個個都是需要解決的問題。

“核心是要攻克鳥彈制作工藝,設計合理的彈殼和彈托,使系統在一定狀態下發射出彈道穩定和速度精準的鳥彈?!蓖醣蛭母嬖V記者,萬事開頭難,剛開始實驗數據少,他們就夜以繼日地置身于高壓系統旁,不斷發射鳥彈進行測試,通過深入分析實驗數據甄別出關鍵參數,建立系統控制模型。為此,團隊進行了數千次的研究探索,每次要將活雞致死后,再制作成鳥彈,并在40分鐘之內高速打出去,撞擊到模擬飛機的結構體上,沖擊后現場骨肉碎屑滿天飛。王彬文和同事們每天都要做很多次這樣的實驗,由于活雞需求量較大,為了提高效率,他們就在實驗室旁邊搭起了養雞場,養了一群精挑細選符合要求的“鳥彈”雞。

那些日子,面對一個個難關,王彬文一頭扎進實驗室,一遍遍調整參數,一次次優化結構。撞擊聲不時傳來,血腥氣經久不散,就在這樣的實驗環境下,他們潛心鉆研,最終研發出一套國際領先的鳥撞實驗系統。后來,王彬文還帶領團隊構建了真實鳥體的本構模型,研制出本構精準的仿真鳥彈,為抗鳥撞研究、設計和驗證提供了強有力的支撐。

鳥撞實驗系統只是王彬文的“代表作”之一。多年來,他帶領團隊攻克了飛機結構墜撞和全機落震等世界性難題;創建了飛機氣候適應性、高超聲速飛行器多物理場耦合等國際前沿實驗能力,填補了國內空白;還給強度分析插上了“智能翅膀”,首創全機強度物理與虛擬實驗并行融合新模式,構建了基于確認與校驗的全生命周期數字強度體系,為強度數字化、虛擬化、融合化和智能化研究打下了堅實基礎。

這些研究成果相繼被應用于四代機、大型運輸機和大型客機等重大飛行器研制中,為這些飛行器的研制發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重器

“兒時關中平原的冬季,放學回家的路上,與小伙伴們在一望無際的田野里一路狂奔,一番打斗后,氣喘吁吁地躺在麥地里,看著藍天白云、翱翔而過的戰機……”王彬文說,那時他就想看看更高更遠的天,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飛行器設計專業畢業。23歲的他放棄了北京、上海的就業機會,毅然回到夢想開始的地方——老家陜西,來到強度所工作。

20世紀90年代中期,國家航空領域飛機型號研制和預先研究任務非常少,航空科研機構很難留住人。往往職工干一兩年,便經不住時代潮流的沖擊,要么自己創業,要么轉投外企。而他卻一頭扎進結構振動、氣動彈性等領域,一干就是23年。

“我剛到強度所每月的工資是220元。”不過,他入職沒多久,就趕上了多項重大飛機型號研制任務,時間緊,任務重,彼時國內在飛機強度領域多個專業卻是剛剛起步。先進的武器裝備,全新的設計理念,新材料,新工藝,復雜的服役環境,嚴酷的極限載荷,都是擺在他面前的“攔路虎”。白天跟著師傅們學技術、做研究、看文獻,晚上按照前輩們的指點系統性學習理論、標準、規范和手冊。“根本沒時間去想跳槽這些雜七雜八的事兒?!彼f。

“我始終認為大國必須要有重器。”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、開拓創新,使我國航空工業實現了跨越式發展。

時隔多年,有一件事讓他記憶猶新。

1997年的9月,王彬文所在團隊受命前往成都參加我國某型戰機首飛前的全機地面振動實驗,這是評估飛機能不能飛的“金標準”之一。然而,運輸途中,運送測試設備的車卻翻了,設備損壞了,到了成都,大家連口水都沒顧上喝,一頭鉆進設備室里排除故障。當時需要在地面模擬飛機飛行時的狀態,地面的油泵車全天24小時打壓,轟隆聲震耳欲聾。在這種高噪聲環境下,王彬文他們在飛機全身貼上傳感器,布置好數十臺激振器,進行模態參數分析。由于時間緊迫,大家晝夜兩班倒,每班干12小時,時任強度所所長王鳳山與大家一起測數據,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、不斷開創強度事業發展的新局面?!蓖醣蛭恼f?;厥走^去二十年,從殲10和殲15到殲20,從運20和C919到AG600……他和眾多航空強度領域工作者為一架又一架的新型飛機成功研制而千錘百煉,托舉著這些承載國家實力和民族希望的雄鷹展翅高飛。

過之則拙欠之則險,他對“強度”有自己的定義

王彬文在飛機強度領域摸爬滾打了23年,當被問及其對行業的理解和感受時,他說:“強度就是研究對象在設計狀態下保持其目標品質的能力?!边@是他自己對“強度”的科學定義。

“強度是最符合東方哲學中庸之道、和諧統一的專業,強而有度,張弛有道,從狹義的機械力到廣義的自然力,強度專業的發展始終充滿著生命力?!毕挛缛岷偷年柟鈴拇白又袨⑦M來,照到他的臉上,說這話時,他眼睛里有光,就像是在對專業的熱情表白。

“《禮記·中庸》中講‘中立而不倚,強哉矯!’,《道德經》中講‘知人者智,自知者明。勝人者有力,自勝者強’。這些都是強度的哲學闡述?!痹谕醣蛭目磥?,科學是一門藝術,強度專業更具韻味,從哲學意義上講,度是萬物之靈魂,對強度而言,度是永恒之追求,過之一分顯拙,欠之一分則險!從藝術與靈魂、韻與恒的角度詮釋強度,是專業的最高境界,強之韻與度之恒是強度人永恒的追求。

強而有度,剛柔并濟,這何嘗不是他的人生寫照?他就像是一位攀登者,兢兢業業地為國產飛機的研制攻下一個又一個“強度山頭”。如今他正帶領著千錘百煉的高水平團隊,向著下一個高峰進發。(實習記者 于紫月)

編輯:董雨吉

關鍵詞:強度 王彬 飛機 彬文

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