高镇同：他助数千架飞机“延寿”

怀着强烈报国心的他在这里一遍遍测试飞机构件的“疲劳寿命”,这成为他一生不懈奋斗的目标。

历届国庆阅兵式上,一架架战机从天安门上空凌空而过,让现场和电视机前的人们无不热血沸腾。在一代代中国战机的背后,有一群为战机“保驾护航”的人。北京航空航天大学教授、结构疲劳与可靠性国际知名专家,我国飞机结构寿命与可靠性理论的奠基人, 今年91 岁的高镇同院士, 就是其中富有代表性的一位。

这辈子没有白干

“日军的轰炸机、战斗机,经常凌空穿越北京……”1928 年11 月,高镇同出生于北京,“七七事变”时9 岁。高镇同回忆,小学大门对面就是一个日军军营,他和同学们每天上下学都能看到日本兵在街上横冲直撞。

从小目睹丧权辱国、百姓流离失所之苦,幼小的高镇同心中萌生了强烈的爱国情,“国家如果不富强起来,就得受列强欺辱”。“国之不盛家何在?自古有国才有家。”北航校园,狭窄居所内,高镇同脱口而出多年前有感而发写下的这句诗。

“中国要强,要航空报国,必须要有好飞机。”1946 年,高镇同考取北洋大学航空系,开启了和航空事业长达73 年的不解之缘。但旧中国没有航空工业,“学航空的毕业就失业”,同届航空系学生原有20 多人到1950 年毕业时只剩4 人,其中一个是高镇同。1952 年,高镇同随清华航空系调入新中国第一所航空航天高等学府——新组建的北京航空学院,一干就是60 多年。1954 年,英国两架客机先后失事,56人遇难,后确认为机身疲劳破坏。关于此次事故的报道引发了高镇同的关注。“疲劳破坏具有隐蔽性,在没有明显先兆的情况下,飞机会突发性凌空断裂解体,危险性极大。”1958 年,高镇同率先在学校开始机身疲劳试验研究。

自新中国成立至20 世纪70 年代,我国生产的大量飞机都未曾给出使用寿命,使用中有很大盲目性,机毁人亡的事故时有发生。进行飞机结构定寿、延寿和抗疲劳设计,保障飞行安全,已刻不容缓!

当时发达国家是每个机种提供5 架飞机做实验,而我国由于经费的限制,只能提供一架。高镇同他们要用一架飞机的试验数据得到与五架一样的安全寿命数值,而每架飞机每次飞行的环境、起落的力度、飞行员驾驶习惯的不同,导致同一个型号中每架机体的寿命年限也长短不一。这听起来简直是天方夜谭般的任务。北航老主楼一层,有两间疲劳实验室。怀着强烈报国心的高镇同在这里一遍遍测试飞机构件的“疲劳寿命”,拿着放大镜仔细端详构件孔洞因疲劳断裂的演化过程。这成为高镇同一生不懈奋斗的目标。

保障部队的战斗力

在高镇同指导下, 我国航空系统18 家单位实施了一系列测试工程,经过10 余年努力,不仅为我国飞机定寿、延寿和结构可靠性设计提供了基础数据,还培养了一批疲劳领域专家学者。“在高先生指导下,我们从上世纪70年代起采集了我国独有的400 万亿个数据,提供了大数据和技术支撑。”高镇同的学生、飞机寿命与结构可靠性专家闫楚良院士说。高镇同不断攻克技术难关,解决了疲劳强度概率分布的世界性难题,形成了中国专有的飞机结构寿命预测理论,到1993 年,我国数千架相关飞机的使用寿命已经从1000 多个小时延长至3000 小时。1995 年,飞机定寿延寿技术获国家科学技术进步一等奖。

1998 年的一天,陕西某地山区,国产中型运输机“运八”疲劳试验现场。在高镇同指导下,对飞机的载荷施加到107%时,开始吱呀作响；加到108%时,机翼根部整个断裂,控制精准。通过试验,“运八”的疲劳寿命从过去1.2 万飞行小时、8000 个起落, 提高至2 万飞行小时、1.1 万个起落,使用寿命大幅提升。数据显示,应用高镇同所创方法进行定寿、延寿的数量庞大的国产“运七”“运八”等系列飞机,在100 余条航线上飞行了数百万小时,30 余年结构从未发生疲劳破坏事故。

空军航空技术装备可靠性办公室对高镇同的研究成果给予了高度评价:“高镇同院士创建的飞机结构寿命可靠性评定理论与美国等一些技术发达的国家相比具有原创性和先进性。研究成果用于指导我国飞机定延寿至今已30 余年,与众多厂家合作完成的歼击机、轰炸机、客机、运输机、直升机等20 余个机型数千架飞机结构的定寿和延寿, 经济效益已达数百亿元……更为重要的是将我国数千架军机的单机使用寿命从1000 多小时延长至3000 小时, 为保障部队的战斗能力和飞行安全作出了历史性重大贡献,军事和社会效益巨大。”

这间“老师的小屋”

2018 年,90 岁的高镇同退休。永不停歇的他,被人们誉为“永远不知疲劳的结构疲劳专家”。2001 年,北航建了院士楼,要分给高镇同一套150 多平方米的大房子, 但他多次婉拒:“我居住条件可以了,两个人够住,大房子应该留给更需要的同志。”

在20 世纪八九十年代, 高镇同在学校的住房仅8 平方米左右,但这间“老师的小屋”却成为学生们最难以忘怀的地方——傅惠民做研究生时就经常和高先生围坐在小屋内一张四方书桌旁讨论问题,“我晚上找高先生, 常常看到书桌上和床边堆满了书和资料,桌上的材料过几天就换一堆。每次离开小屋大多已是深夜,但小屋的灯仍然亮着。”

一件毛衣穿了十几年, 吃饭有时就是青菜豆腐……高镇同生活简朴,对需要帮助的人却毫不吝惜:学校科研经费少,他就拿自己的课题经费贴补所里,给年轻老师发奖金,鼓励他们钻研业务；企业的飞机定寿经费有限,他作为定寿顾问,总是象征性地收点费用甚至是无偿为企业提供技术咨询；从20 世纪80 年代就开始扶贫助学,持续资助贫困生。

北航档案文博馆内, 保存着高镇同从20世纪80 年代至今各种捐赠的收据和感谢信,其中几本收据上印有800 多人收到善款时摁下的手印；另一叠厚厚的收据记录了1987 年至1995 年他209 人次资助学生的情况, 一次少则三五十元,多则几百元。