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以“中國強度”托舉大飛機翱翔長空

時間：2025-05-27 12:22:58 人民日報 46

人物小傳

王彬文，1974年10月生，陜西扶風人，中國航空工業(yè)集團首席技術(shù)專家，強度與結(jié)構(gòu)完整性全國重點實驗室主任，中國飛機強度研究所所長。長期致力于飛行器強度領(lǐng)域基礎(chǔ)技術(shù)研究、核心能力攻關(guān)和重大型號研制，參與完成了殲—20、運—20、C919、大型水陸兩棲飛機AG600等多型國家重大航空裝備強度工程研制任務(wù)，獲全國創(chuàng)新爭先獎、國家科技進步獎二等獎、國防科技進步獎特等獎等榮譽。

無法釋放起落架的民航客機在巨大的摩擦聲中以機腹著地方式從跑道上滑過，高速進入大氣層的空天飛機像一個“火球”劇烈燃燒，大型運輸機在超強暴風雪中艱難起飛，先進戰(zhàn)斗機在復(fù)雜空戰(zhàn)環(huán)境中被導彈碎片打得千瘡百孔……

這些在影視大片中才能看到的驚險場面，卻是飛行器研制過程中要反復(fù)分析和實驗的常規(guī)科目。著陸沖擊、應(yīng)急墜撞、飛鳥撞擊、全機落震……這些特殊狀態(tài)考驗著飛行器的安全極限和性能水平。飛行器強度領(lǐng)域的科技工作者們探索理論、攻關(guān)技術(shù)、研發(fā)工具、充分實驗，長期為鍛造尖端裝備默默努力，中國飛機強度研究所所長王彬文就是其中一員。

多年來，王彬文帶領(lǐng)團隊攻克了輕質(zhì)結(jié)構(gòu)沖擊、嚴酷工況生存、氣候環(huán)境適應(yīng)等多個世界性難題，取得系統(tǒng)的創(chuàng)造性成果，為我國航空宇航科學與技術(shù)發(fā)展和先進飛行器研制作出了重大貢獻。

鍥而不舍攻克瓶頸短板

“要將國家需要、事業(yè)發(fā)展和人生追求結(jié)合起來”

“傳統(tǒng)飛行器強度指的是抵抗破壞變形的狹義能力，而現(xiàn)代飛行器強度已經(jīng)發(fā)展為保持目標特性的廣義能力。實現(xiàn)從狹義到廣義的內(nèi)涵拓展，必須歷經(jīng)被動到主動、機械到自然的重重挑戰(zhàn)。”王彬文這樣介紹他所從事的研究工作。

王彬文從小就有個航空夢，上世紀末，他從南京航空航天大學飛機設(shè)計專業(yè)畢業(yè)后，相繼在西北工業(yè)大學工程力學專業(yè)、西安交通大學航空宇航科學與技術(shù)專業(yè)讀完了碩士和博士。他放棄了一些條件更優(yōu)渥的工作機會，加入當時相對艱苦的中國飛機強度研究所，選擇了飛行器強度的基礎(chǔ)研究和科學實驗工作，一頭扎進殲—10飛機等國之重器的研制攻關(guān)中去。

一型型先進飛行器，新材料、新工藝、新結(jié)構(gòu)、新布局大量應(yīng)用，復(fù)雜服役環(huán)境、嚴酷極限載荷、卓越作戰(zhàn)性能帶來大量強度難題。“要將國家需要、事業(yè)發(fā)展和人生追求結(jié)合起來。”這樣的人生信念激勵著王彬文迎難而上，以過硬的技術(shù)支撐重大裝備研制。

新世紀以來，我國啟動了大飛機研制重大科技專項，但大飛機運營中可能會遭受重載著陸、應(yīng)急墜撞、飛鳥撞擊等0—300米/秒的嚴酷沖擊載荷，如何應(yīng)對這些潛在風險是我國的瓶頸短板。完整的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)抗沖擊技術(shù)體系和鑒定能力，是大飛機研制必須突破的關(guān)鍵核心技術(shù)。

“必須用鍥而不舍的精神攻克瓶頸短板”。王彬文帶領(lǐng)團隊從基本原理著手，創(chuàng)建計算模型，提出優(yōu)化方法，研制實驗裝置，突破了一系列關(guān)鍵技術(shù)，打破多項國外壟斷，構(gòu)建了完整的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)抗沖擊技術(shù)能力體系。最終，他們通過計算分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化和充分驗證，以“中國強度”托舉祖國大飛機翱翔長空。

超越極限鑄就大國重器

“頂住最困難的時期，就會迎來柳暗花明”

先進飛行器是關(guān)乎國防安全的國之重器，在高超聲速飛行時，氣動加熱效應(yīng)突出，溫度峰值高達2000攝氏度，具有速率大、超復(fù)雜的特點。如何在地面精準模擬空中的嚴酷飛行環(huán)境，進行科學評估，是王彬文團隊面臨的又一只“攔路虎”。

“必須以超越極限的態(tài)度鑄就大國重器。”越是遇到困難，王彬文越有動力。

進度緊張，要求苛刻，團隊上下面臨著巨大壓力。王彬文帶領(lǐng)團隊果斷放棄傳統(tǒng)的石英燈加熱方法，另辟蹊徑，提出基于石墨加熱的技術(shù)思路。

他們從熱生成機理的探察出發(fā)，對不同參數(shù)的石墨單元開展數(shù)萬次實驗研究，發(fā)現(xiàn)石墨多參數(shù)熱生成規(guī)律，創(chuàng)建了溫度、空間、時間同步控制方法，發(fā)明了極端高溫耐熱性實驗評估新技術(shù)，能夠同時實現(xiàn)2000攝氏度峰值溫度和超過50攝氏度/秒升溫速率，使我國在該技術(shù)領(lǐng)域達到國際領(lǐng)先水平。

幾個月后，該新型飛行器實驗取得圓滿成功，實驗數(shù)據(jù)有力支撐了裝備創(chuàng)新研制。這是極端高溫耐熱性技術(shù)在重大裝備上的一次重要突破。

“數(shù)十天沒有任何進展，這時候是最難熬的。”在項目攻堅最膠著的那段時間，王彬文每天跑10公里，用運動緩解壓力。

“狹路相逢勇者勝，科研就和作戰(zhàn)一樣，不能退縮，頂住最困難的時期，就會迎來柳暗花明。”面對先進飛行器強度研制需求，他帶領(lǐng)團隊堅持不懈，陸續(xù)突破了劇烈振動耐久性、戰(zhàn)斗毀傷耐損性等極限強度的關(guān)鍵技術(shù)，成功托舉了殲—20等一大批“殺手锏”武器護衛(wèi)祖國萬里天疆。

以國際領(lǐng)先作為根本目標

“國家大科學裝置必須經(jīng)得起實戰(zhàn)檢驗”

氣候環(huán)境適應(yīng)性是武器裝備全疆域布防、全天候作戰(zhàn)的根本保障，是亟待攻克的尖端技術(shù)難題。由于缺乏實驗室條件，長期以來我國裝備氣候?qū)嶒炛荒茌氜D(zhuǎn)于天南海北“靠天吃飯”。

記者來到實驗室探訪時，30多攝氏度的高溫下，烈日炙烤著大地。一墻之隔的氣候環(huán)境實驗室卻是另一番場景，寒風呼嘯、大雪紛飛，科研人員穿著防寒服在忙碌地測量實驗數(shù)據(jù)。

氣候環(huán)境是導致飛行器故障的重要原因，自然環(huán)境驗證存在環(huán)境捕捉難、實驗周期長、評估盲區(qū)多、過程風險高等局限性。大型氣候環(huán)境實驗室能夠按需調(diào)控環(huán)境，隨時進行充分驗證，但核心技術(shù)此前被其他國家壟斷。“大型氣候環(huán)境實驗室是機械運載領(lǐng)域重要的大科學裝置，我們必須系統(tǒng)研究，全面攻關(guān)，確保建成。”王彬文暗下決心。

他帶領(lǐng)團隊從氣候環(huán)境形成機理的源頭出發(fā)，從零開始一步步向前摸索。

“設(shè)計理論的核心是水、氣、能量與氣候環(huán)境參數(shù)的動態(tài)映射函數(shù)，如果說大型氣候環(huán)境實驗室是個難題，那么氣候環(huán)境設(shè)計理論就是難題中的難題。”王彬文介紹。

他帶領(lǐng)團隊開創(chuàng)氣候設(shè)計理論，發(fā)明艙體建造工藝，創(chuàng)建環(huán)境調(diào)控方法，攻克適應(yīng)評估技術(shù)，實現(xiàn)13萬立方米空間12類氣候環(huán)境一站式精準生成，歷時15年建成了全世界體量最大、模擬環(huán)境最多、性能指標最優(yōu)的大型氣候環(huán)境實驗室。

2020年，實驗室建設(shè)驗收被提上議事日程，按照慣例，團隊原本計劃采用簡單的實驗假件進行指標考核，但王彬文說：“國家大科學裝置必須經(jīng)得起實戰(zhàn)檢驗，用真實飛機進行全狀態(tài)考核！”他帶著技術(shù)方案輾轉(zhuǎn)于航空工業(yè)各大主機廠所，爭取到兩型全狀態(tài)飛機進行實驗，用真實武器裝備開展能力驗收，取得了振奮人心的結(jié)論：精準復(fù)現(xiàn)12種氣候環(huán)境，核心指標超越國外20%以上，實現(xiàn)了填補空白和國際領(lǐng)先的雙重跨越。

在王彬文的帶領(lǐng)下，團隊不僅在理論、工藝和方法上超越了國外技術(shù)，而且在適應(yīng)性評估上也屢有突破。

2024年，實驗室完成大飛機C919輔助動力系統(tǒng)降揚雪適航符合性實驗，這是首次進行的全機狀態(tài)實驗，外國專家高度贊揚了實驗技術(shù)，充分肯定了評估結(jié)論。“實驗結(jié)論為C919飛機雪天運營提供了科學依據(jù)，將有力支撐全球適航取證”。王彬文說。

2017年，在大飛機研制中開創(chuàng)基于數(shù)字孿生的全機強度虛擬實驗新模式；2022年，研制自主可控大型結(jié)構(gòu)分析軟件，解決了結(jié)構(gòu)分析軟件卡脖子難題；2024年，結(jié)合人工智能發(fā)展新趨勢研究數(shù)智強度系統(tǒng)工程……“凡是過往皆為序章，凡是未來必為華章。”這是王彬文經(jīng)常用來勉勵團隊的話，這何嘗不是他帶領(lǐng)團隊多年如一日、以歸零心態(tài)奮發(fā)有為的真實寫照。