惊“碳”一跃破格局 点到“即”止奏凯歌

刘建军

2017年1月9日，国家科学技术奖励大会在人民大会堂隆重举行，由中航工业西安航空制动科技有限公司（以下简称：“中航工业制动”）与西北工业大学自主创新的产学研项目——“碳陶飞机刹车功能复合材料的研制与应用”，荣获国家技术发明二等奖，受到党和国家的表彰。

该项目是将中航工业制动的碳/碳刹车材料制备技术与西北工业大学的陶瓷基复合材料应用技术科学结合，发明的一种领先世界的新型复合材料——“碳陶飞机刹车功能复合材料”，简称“碳陶刹车材料”。它是产学研合作取得的一项饱含“中国创造”智慧的自主技术创新硕果。

其实，早在2008年中航工业制动用此材料制作的飞机刹车盘——“碳陶刹车盘”就在歼10某型飞机上实现了成功首飞。此后，碳陶刹车盘成熟地应用在我国舰载机、歼击机、运输机等10多种先进机型上，使我国成为世界上第一个将碳陶刹车盘成功应用于飞机上的国家。碳陶刹车材料，改写了刹车材料的历史，彰显了碳陶刹车技术领跑世界的中国力量。

如今，关乎飞机起降安全的碳陶刹车盘授此大奖，实至名归。这项新型材料融合了粉末冶金刹车材料和碳/碳复合刹车材料的优点，具有重量轻、硬度高、刹车平稳、耐高温、耐腐蚀、环境适应性强等优点，被公认为性能优异的新一代刹车材料。

在产业界“一辈子只做刹车”的中航工业制动董事长、党委书记向克阳激动地说：“今天的获奖，就好比一个孩子高考考上清华、北大。关键是‘父母基因强大，才修成正果。”

“找对了合作方比什么都重要”，西北工業大学领衔合作项目的中国工程院士院张立同更是情不自禁，“这让我们更加坚定了产学研合作自主技术创新的信心和决心。”

从2005年双方合作到2008年碳陶刹车盘装机首飞成功，再到荣获2016年国家技术发明奖。作为产学研主体的中航工业制动和西北工业大学同甘共苦，肝胆相照。在新材料研制领域，共同突破了世界制备技术的三大难题，形成了五个重大技术发明点，获得了19项国家专利。

科技的成色，产业的金色，成就了含金量十足的“中国颜色”。

飞机刹车盘从“跟跑”到“领跑”

翻开中国飞机刹车盘研制历史，这是一部布满荆棘的辛酸史，更是一部漫长且艰苦的奋斗史。

机轮刹车系统隶属于飞机起降系统，主要承受飞机在地面的静动态载荷、冲击载荷、吸收刹车能量，并对飞机起飞、着陆、滑行、转弯、制动进行有效控制。据统计，飞机发生在飞机滑行和起降阶段的不安全事件占飞机所有不安全事件的60%以上。因此，作为刹车系统上起关键作用的刹车盘就显得尤为重要。欧、美、俄等航空工业强国，历来极为重视航空起降制动系统的发展。

目前，飞机刹车盘的制造材料发展经历了有机粘结剂刹车材料、粉末冶金刹车材料、碳/碳复合刹车材料和碳陶复合刹车材料四个阶段。有机粘结剂刹车材料是早期飞机使用的刹车材料，刹车温度低、寿命短、起落架次少，目前已基本淘汰。粉末冶金刹车材料在20世纪60年代发展起来，但存在高速摩擦系数低、高速制动力不足，以及使用寿命低等问题。

碳/碳复合刹车材料是上世纪70年代欧美发达国家率先使用的飞机刹车盘制作材料。长期以来，这项技术被美、英、法三国牢牢掌握。

1972年，中航工业制动发现和瞄准了这一尖端技术，向国家申请立项研制。1977年，研制出国内第一套扇形片结构的航空碳刹车盘；1987年，碳刹车材料制备工艺和防氧化技术获得成功；1993年，碳/碳复合材料刹车制备技术获得国家发明专利；1994年，碳/碳复合材料防氧化技术获得国家发明专利；1998年，碳/碳刹车盘在歼-10飞机上首飞成功；2003年，碳/碳刹车盘获得中国第一个TSOA技术标准批准书，并随着新舟-60飞机飞出国门，国际航线上终于有了中国产的碳/碳刹车。中航工业制动的这一创举，不仅彻底改变了西方大国对此技术的垄断局面，而且在全国范围内催生出10多个碳刹车企业，引领了中国碳/碳刹车材料产业的蓬勃发展。

有学者评价，如果没有碳/碳材料产业化的成功，就没有今天中国机轮刹车领先于世界的精“碳”一跃。碳/碳刹车盘最大的特点是对飞机减重效果十分显著，这对飞机来说无疑是最大的利好。

先进的成果必然承受更多异样的眼光。在中航制动攻关技术的过程中，遭到了很多所谓专家的反对。他们批驳和质疑碳/碳刹车材料的种种不是。然而，当碳/碳材料在国内大量军、民机上成功使用时，曾经的“反碳/碳”派专家，又开始想方设法地“临摹”这一新技术。

如今，在事实与业绩面前，流言无影无踪。

那么，为什么又要发展另一种新材料？因为飞机作业的环境复杂多变，不同的自然环境对刹车材料有不同的要求。碳/碳刹车盘的吸潮性强，在湿态环境会导致飞机刹车性能大幅度衰减，从而危及飞行安全。装备发展呼唤着一种新型刹车材料的问世。

产学研的根本是为了自立

2005年，中航工业制动与西北工业大学签订合作协议，提出以国防建设为需求，着眼航空产业发展中遇到的重大难题和难点，发挥彼此优势，立志打一场高科技的现代科学战。

合作的双方，一个是国内最早从事碳材料研究和产业化的“元老”，一个是陶瓷基复合材料研究的“新贵”。强强结合，优贽互补，强大的碳材料基因和高科技血统充分融合，就会诞生出“中国籍”的世界级产品。

双方合作的诉求，一个想做好，把产品做出来；一个想做强，把产品做到世界级。作为飞机刹车产业的“国家队”，中航工业制动想得到的显然是通过合作提升专业自主创新能力，彻底解决飞机在湿态环境下刹车性能衰减的问题，保证飞机起降安全万无一失。肩负起强军富民的使命，履行共和国长子的神圣职责。西北工业大学想通过科学技术产业化的道路，让科研成果与产业的互补性、融合性得到发挥，实现科技报国的追求。

“看准合作对象，关键是看他们是不是干实事的人。”张立同院士的评价标准是“三个有利于”：有利于国家、有利于产业、有利于企业，通过事看担当。在她看来，中航工业制动几任领导者，都是做实事的人，从上任的袁毅东到现任的向克阳、付鹏锋等人，“他们都是干实事的人，自主创新劲头十足”。

产学研一体化，说起来容易，做起来“头大”。“产”是龙头，“学”是龙身，“研”是龙尾。技术是产业合作的最好底色。

“产学研的根本是什么？出发点又是什么？”中航工业制动总经理付鹏锋说，“产学研的根本是为了产业自立，学会独立走路。自立的终极目标，是为了超越。”

“院校+企业”的产业化模式，看似简单，做起来却艰难。因为任何一项科技不突破，产业化都有可能全部归零。每一项制造工艺、技术都是革命性的，没有先例可循。同时，从材料研究、工艺配方到产品验证，每一个环节都要达到最高标准。只有这样，产品才有可能成为“国家级”成果、世界级产品。中航工业首席专家、中航工业制动项目主持者田广来认为。

院校对高科技成果的“想法”与企业产业化路径的“做法”如何实现互补？“我们将两支团队融为一体：教授们纷纷到企业上班，成为企业的‘荣誉职工；工匠们则随时进入西北工业大学习，融入知识的海洋”，中航工业制动研发团队的技术专家张晓伟这样说。

产业化过程中，中航工业制动负责碳/碳坯体的生产与加工，然后送到西北工业大学进行陶瓷化处理，最后返还中航工业制动装配。“谁也不能单独完成这件事，大家必须相互支撑，同舟方能共济”，西北工业大学项目参与者成来飞、范尚武的感受是。

上世纪90年代，德国采用“反应熔体浸渗法”制备了碳陶刹车盘，但由于使用温度低，仅可用于轿车和跑车；美国采用“碳化硅有机前驱体浸渗热解法”在碳/碳中引入碳化硅，至今未见在飞机上使用的报道。

中国有句老话，自立才能自强。原始创新的高科技成果与自主研发的高科技产品，成就了“中国高度”。小刹车盘连接着国家的“大国防”

2006年以来，在我国航空基地，战机清晨“出操”时出现了多起次、多批次飞机冲出跑道、刹不住车的重大事故症候。上至空军司令员，下至飞行员，谈“刹”色变。

究其原因，原来是飞机刹车盘材料吸潮性强，导致刹车性能衰减所致。刹车好不好，不仅关系到飞机的安全、飞行员的安危，更关系到战斗力的集成。无论从国家安危的战略高度，还是从产业的安全度，飞机刹车已经关系到国家安危与战略。

向克阳常说，一个国家一个民族甚至小到一个企业，如果没有创新精神，衰败没落是必然的。自满自足，贪图自己份内的安宁享乐，就会渐渐堕落，对外部事务毫无兴趣，这是最大的风险。敢于冒险，善于挑战，勇于征战，才是企业永立于不败之地的真谛。

据了解，我国相关科研机构的科技成果能够签约转化的不到30%，转化后也只有10%的科研成果能取得经济效益。国家安危，匹夫有责。而部队和国家对高性能飞机刹车材料的迫切需求，也促使中航工业制动与西北工业大学产学研合作进入了“快车道”。

中航工业制动和西北工业大学产业化实践证明，产学研的战略诉求点必须建立在国家战略需求的政策引导上，大学科技资源转化的自身诉求上，行业问题导向的“痛点”上，经济社会发展的双赢上，综合构建“三位一体”的產业化集群模式。

自主创新是做强技术做大产业的必由之路

过去，西方国家掌握了行业的源头技术并紧紧地把持市场。而今，中国不断创新的技术碾碎了西方国家的壁垒。以中航工业制动为例，过去，国际上飞机碳/碳刹车盘40～50万元/副；碳/碳产品国产化后，价格两年间降到每副10万元以内。如今，一些国外竞争者甚至主动找上门来，寻求合作。实力最终赢得了竞争对手的尊重。

中航工业制动改变的，不仅仅是技术，更是技术内壳里不易被人察觉的“精神”。“大家对新科技以及新生事物有‘天生的敏感性：任何飞机刹车的前沿技术出现，大家会第一时间‘扑上去、‘抓回来、慢慢咀嚼消化”，中航工业制动项目团队成员周蕊这样形容科技人员技术创新的劲头。

在新材料的技术攻关与产业化合作过程中，西北工业大学通过产业化实现了资本积累，中航工业制动通过科技化完善了技术底蕴。目前，中航工业制动已完成400多炉次碳陶刹车盘的批产考核，生产了10多个机种10000余件碳陶刹车盘，惯性台试车考核10000余次。已批量装机碳陶刹车盘120余架份，累计安全飞行10000余个起落。无论科技含量、产品质量和配套机种，均名列世界前茅。

同时，该刹车盘还广泛应用于高档轿跑车、重型汽车、坦克、重型机械和高速列车等领域，可形成年数10亿元经济效益的产业规模，推动我国交通运输等相关行业的技术进步和产业升级。

启示录：新技术与产业界如何互动

每一次科技进步，都远非三五年之功，没有十年甚至更长时间的执着“长跑”，不可能取得突破。中航工业制动和西北工业大学的实践证明，只有静得下心来，坚守信念，执着追求，才有可能实现真正意义上的重大突破。

启示一：自主创新要合力，嘉禾更需沃土育。创新难，潜心研究更难。攻克技术难，实践推广更是难上加难。碳/碳刹车问世时，来自同行业的上下质疑，几乎让第一个“吃螃蟹”的中航工业制动喘不过气来。“技术吃透了吗？”一切怀疑的眼神和不屑的眼光几乎将新材料的“幼苗”诛灭。

近年来，碳/陶刹车盘的市场逐步开阔，曾经的反碳/碳材料“专家”又演变成新的反对力量——碳陶“反对派”。他们列举出碳/陶材料的种种不是：掉块、微裂等9大问题，甚至出现“国外都没有应用的技术，我们能用吗”的滑稽言论。

李克强总理说过，假如我们自己都不用自己人研制的新技术新产品，能寄希望别人先用吗？

在科技新成果面前，敢为天下先，善于尝试，这才是对待科技的态度。中航工业制动欠缺的技术，西北工业大学深度补充到位。学校不具备制造所需要的设计、生产、工艺以及检测等综合能力，特别是在飞机上做验证的能力，中航工业制动有足够多的飞机项目进行验证，强强联合，优势互补。

启示：信任尊重做基础，团队协作结硕果。“不把利益放在第一位，而把信誉放在第一位”。作科技良心的张立同院士和把刹车当事业做的向克阳，用科技报国和产业强国的抱负，找到了彼此的“共同语言”：把成功当作唯一的标准，不把利益放心间。

中航工业制动和西北工业大学在彼此尊重双方原有的核心知识产权的同时，对突破的三大关键技术和五大发明点的知识产权，依据研制团队实践实情都明确了各自的归属，是企业的归企业，是院校的企业无异议，是一起攻克的，双方共同拥有。我中有你，你中有我。相濡以沫，共同成长。

中航工业制动前任总工程师田广来激动地说：“如今，中航工业制动和西北工业大学以产学研的合作模式发明了飞机碳/陶刹车盘，摘取了国家发明奖，领跑世界飞机刹车行业。这项创新技术是国家的、民族的，更是人类的！我相信在不久的将来，就会掀起碳/陶刹车热。谁主沉浮，将拭目以待！”

（作者单位：中航工业制动）