无悔终身做火药

吴彪

2020年已是南京理工大學教授肖忠良踏入火炸药领域的第43个年头。在南京理工大学求学10年，辗转山西任职20余年，4年前回到母校任教，对于肖忠良来说这是一次学术游子的回归。

作为2017年度国家最高科学技术奖获得者王泽山院士的学生、团队的核心成员，回归后的肖忠良以第一完成人获得2018年度国家科学技术进步奖二等奖，迈开了回归的第一步。

2020年5月30日，在第四个“全国科技工作者日”上，他又荣获全国创新争先奖，被授予全国创新争先奖状。这是继国家自然科学奖、国家技术发明奖、国家科学技术进步奖之后，国家批准设立的又一重大科技奖项。能获得这一仅次于国家最高科技奖的科技人才大奖，是对他多年着力攻坚克难所做工作的肯定。

但不管是鲜花、掌声还是荣誉，对肖忠良来说，科研无止境，攀登科技高峰的步伐永不能停。

火炸药远不是鞭炮

肖忠良出生在湖北荆州的偏僻山村，“文革”的到来，令其读书改变命运的路途戛然而止。1977年高考恢复，读大学的梦想重新燃起，肖忠良匆匆拾起书本补习遗忘已久的语文、政治、数学、物理、化学知识，走进考场并意外中榜。被当时的华东工程学院（现南京理工大学）录取后，肖忠良学习当时的“炸药”专业，曾梦想成为一名数学家、物理学家的他，就这样在机缘巧合之下开始了自己为之倾注一生的职业。

“火炸药不就是鞭炮吗？鞭炮还用在大学学习？”入学时曾将所学专业与“鞭炮”联系起来的肖忠良，经过4年的本科学习，发现这门学科完全不是当初所想的那么简单。求知欲所使，他参加了研究生考试并顺利通过，1982年至1988年师从我国著名火炸药学家王泽山从事火炸药学习与研究工作，并顺利获得了工学硕士和博士学位，成为王泽山院士培养的第一位博士。

回忆长达十年的求学历程，“我本乡下农民，能上大学备感幸运，十分珍惜时光，不敢有丝毫懈怠，努力求知解惑最终顺利毕业，对所学仅达到了有限和肤浅的所知与理解。”肖忠良如实说。

在大学校园的十年熏陶与洗礼，带给肖忠良的除了基础知识的积累外，更重要的是认知能力的提高。肖忠良告诉记者，农村出生的他，直至高中毕业，所见皆为农事，接受的只是经验、现象，感受的只是春、夏、秋、冬四季更替，看到的只是五谷收获的景象。“十年求学我才知凡事皆有本质性、规律性，而科学研究就是求本溯源、致其所用。当到过许多地方、读过许多书籍、受过很多教诲之后，我才知世界之大，还有更为广阔、更高层次、想象力无法触及的领域。”恩师王泽山的言传身教，更为他在精神世界建立了一个全新的维度与坐标。他说：“年纪尚轻时，生存为第一需求。从仰止到求学王老师门下，才知老师的生活很简朴，对物质的要求很低。后来见证老师将全部精力投入到火炸药研究，获得国内科技界无数奖项和荣誉，至今虽已耄耋之年但仍耕耘不辍，更是给了我极大震撼，原来人生的价值还能如此度量！”

至今未做完的作业

结束十年大学生活，1988年，肖忠良博士毕业。作为当时火炸药领域的第一位国家统招统分博士，他被分配到中北大学。此后，他便以火炸药领域最高学历的身份踏上了人生的新里程，曾先后任教授、博士生导师、中北大学副校长等职。

在中北大学任职的20多年时间里，虽公务缠身，但他一直坚持进行着相关的教学与科研工作。20世纪90年代，当“双聘院士”这种聘任方式在国内还未普及时，在中北大学负责学科建设和科研管理工作的肖忠良就聘请了自己的老师，在中北大学专门设立了王泽山院士工作室，不断向老师请教。“我的工作就是在王老师指导下去做的。”肖忠良坦言。

“一辈子只做一件事”是师门的文化传承。“老师告诉我们一辈子只要做好一件事就够了，把一件事情做好、做透，对这个社会、对国家有贡献就算是不枉此生。”两次让肖忠良夺得国家科学技术奖励的成果，正是老师给他出的题目，他从博士论文开始寻找答案，一直延续至今。

肖忠良告诉记者，身管（枪炮）武器占所有武器数量近80%，高初速、远射程是武器打得远、打得狠的标志和未来战争的迫切需求。发射药能量释放规律是身管武器设计的重要理论基础与方法，实现能量释放由慢到快的高渐增性，成为决定武器性能的核心与关键技术，也是国际军械领域核心技术与前沿的发展方向。

由于国内外长期采用几何形状尺寸和表面钝感包覆的传统方法与技术，能量释放的渐增性较低、可调节范围较小，致使武器的射程、威力方面的提高受到了很大限制。

针对发射药尺寸小、数量多、高压燃烧环境的特点，肖忠良带领团队建立了发射药与装药能量释放过程函数表达，对能量释放规律进行了表征，并提出了“发射药与装药能量释放控制方法”概念，对其内涵和技术体系进行系统阐述；除此还创建了能量释放规律的特征值Aψ与渐增特性判断方法，为身管武器设计和评价提供了理论指导。

他们提出的“变燃速发射药”原理与方法，突破了传统发射药采用几何形状、尺寸控制能量释放规律的局限，使能量释放控制方法的维度由一个增加到三个。从工程实用出发，肖忠良带领团队还发明了中心开孔和夹芯层状两种变燃速发射药结构，实现了发射药能量释放的高渐增性、大范围可调节性关键性的突破。以此为基础，他们进一步发明了整体变燃速装药结构和随行装药技术，实现了发射药应用上能量阶跃式渐增性释放。

此外，利用物质相似相容原则，团队还设计了高/低燃速发射药配方，并调节其溶剂含量使其在挥发形变过程中具有自紧特性，解决了内外层界面黏结强度、燃烧控制、密度提高、存储稳定等关键技术问题；通过相关模具结构的发明，他们实现了该类发射药的机械化的挤压成型加工；并建立了该类发射药性能的表征与评价方法。

肖忠良介紹，成果中的“变燃速发射药”技术适用于所有身管武器，在榴弹、炮射导弹中验证，相比从俄罗斯引进的技术，炮口动能得到大幅度的提高，实现了型号装备应用。因贡献突出，成果获2008年度国家技术发明奖二等奖。

除发射药能量释放控制技术外，火炸药制备工艺技术也是武器发展的核心技术之一，国外很多国家一直对此实行严密封锁。经过数十年的努力，肖忠良和团队成员在一些关键技术突破的基础上取得了集成和独立自主创新的成果，突破了高渐增性发射药工程化制备技术瓶颈，在国内外首次实现了一类发射药工业化生产与武器的装备应用。

变燃速、超多孔、端面涂覆是一类具有实用价值的高渐增性发射药，因为火炸药具有易燃易爆特点，同时加工过程流道狭窄、物料黏度大、温度可控制范围小等，致使加工难度巨大，一直是工程应用技术的瓶颈。

肖忠良带领团队，针对上述三种发射药加工过程中的共性基础问题，揭示了易燃易爆和高固体含量的发射药物料的流变规律，物料流动过程和溶剂挥发过程中的力学作用与形变行为，确定了温度、压力、助溶剂种类等工艺参数范围和工程化控制方法。

他们不仅发明了连续物料传输、模具结构和工程化生产系列关键装备，攻克了工艺稳定性、产品质量一致性、规模化制备等系列工程化关键技术，还设计制造了具有完全自主知识产权的高渐增性发射药连续化、自动化成套生产装备，这套装备包括多个全新、独立的工艺单元模块，每个单元工艺过程均连续化、自动化并具有本质安全性，可与现有发射药生产线模块式结合或者组合。

肖忠良带领团队开展的一系列研究使我国成为唯一拥有一类具有实用价值、燃烧渐增性最高、可调节范围最大的发射药技术的国家。目前，该技术已在国内所有发射药生产企业获得应用，占大口径发射药生产总量的近1/3。

现在，发射药正在应用于多个型号武器和现役装备改造中。因技术的突破性创新，成果获2018年度国家科学技术进步奖二等奖。

其实，除两次获得国家科学技术奖外，肖忠良还收获了国防科学技术进步奖一等奖、二等奖，10多项国防发明专利，5部专著，80多篇论文……30多年的坚持，肖忠良交出的是一份沉甸甸的成绩单。追随老师的脚步，为推动我国的火炸药在发射装药领域实现从世界跟跑到领跑的跨越，肖忠良一直在贡献着自己的力量。

余生还是火炸药

作为中国古代的四大发明之一，时至今日，火药这项古老的发明仍是决定现代武器威力和射程的关键性因素，是国家安全的基础科学与核心技术的重要组成部分。但与航母、坦克等显性装备比，这个塞进弹膛里的“小家伙”却难以被人注意到。火炸药研究危险、枯燥，从基础研究到武器装备应用时间周期长，在该领域需要坚韧与毅力。本科时，肖忠良班上有40多位同学学习火炸药，如今包括他在内，只有几人还在坚守。

“这不是说我愿意坚持，早先读书是为了找一份工作，后边就靠它维生，我现在做别的也不会啊！”肖忠良笑着坦言，“我们原本就是普通人，就是普普通通在工作、在生活，往大了说是为国家做事，往小了说是为团队做事，进一步说就是一辈子有事要做。一辈子就这么简单，不能重复，也不能假设我干别的能干好，工厂能用我们的产品，武器能用我们的技术，我就觉得没白活、没白干。如果信天命，就是一辈子就该是这样的，是各种契合让我走到了这里。如大江东去一样，自然结果而已。”

“火药推动了军事革命，甚至催生了社会变革”，恩格斯曾这样评价中国在火药发明中的首创作用。火药是从中国经过印度传给阿拉伯人，又由阿拉伯人和火药武器一道经过西班牙传入欧洲。但在后来的世事变迁中，它的发展却陷于停滞不前的状态并被其他国家反超，直至中华人民共和国成立，我国的火炸药学科还没形成理论与技术体系。20世纪50年代初，通过引进苏联的技术，我国才建立了相应的专业及较为完整的火炸药工业。在很长一段时间里，我国对火炸药领域的科学认知基本处于学习、引进和消化的阶段，技术和产品则处在引进和仿制层面上。后来，经过几十年的不懈努力，我国已形成火炸药研发、工业生产、人才培养等方面较完备的体系。改革开放带来了科学的春天，伴随着我国经济实力的增强，知识和技术的创新受到了前所未有的重视。如今，在王泽山等人的带领下，我国的火炸药已经从引进仿制进入了自主创新阶段，在多个方面达到了世界领先水平。

作为王泽山的弟子，肖忠良对恩师敬佩不已。他说，在很长一段时间里，现代火炸药的发展中心都在欧洲。直至现在，在火炸药领域中，王泽山老师从20世纪70年代开始，80年代出版，经30余年创建并不断完善的“火炮发射装药设计原理”是我国原创的理论著作，“低温度系数发射装药与工艺技术”和“远程等模块发射装药”属于原创性技术发明，将我国的身管武器性能提升到国际领先水平。

当前，世界新军事变革的发展及我国国防和军队建设的全面推进，都对我国火炸药行业提出了更高的要求。近年来，国家对火炸药行业予以高度关注和大力支持，许多科研成果成功应用，产生了许多新技术和新知识，大大促进了火炸药行业的创新和发展。未来，火炸药的发展可能成为新世纪中华民族崛起与复兴的一个特征标志点。“传承老师的事业和精神，不辱使命，奋力前行，成为我们这代人的责任与使命！”肖忠良严正地说。

为满足高等教育不同层次人才培养的需要，也为了对火炸药学科领域最新知识进行展现和知识体系的构建，2015年，肖忠良与国内有关高校教师和研究人员一起商讨编写出版了一套能适应我国新时期火炸药事业发展的新的火炸药系列教材与著作。几经周折，这套系列教材与著作——《火炸药理论与技术丛书》已被遴选为“十三五”国家重点出版规划项目，并获得了国家出版基金资助。在凝聚了几十年心血，肖忠良负责撰写的丛书首册著作——《火炸药导论》中，他从新的视角探讨了火炸药作为一类特殊能源的本质属性，从科学认知、工程应用、发展趋势等方面提出了火炸药未来发展的新见解，并对新的提法、名词术语做了规范，对火炸药知识体系进行归纳与梳理。他说：“火药是中国的原创，但是后来有一段时间它落后了，需要弄清楚哪些是别人的，哪些是自己的。这样才知道自己跟别人的差距在哪里，需要从哪些方面突破。”肖忠良深知当今火炸药领域尚有很多问题亟待解决，而解开这些难题，需要传承与创新，更需要决心与勇气。