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航空科研一线盛开的“铿锵玫瑰”

2021-03-18

科学大观园 2021年5期
关键词:飞机材料

中国第一位飞机制造厂的女性总工程师

姜丽萍现任中国商用飞机有限责任公司制造总工程师、国家商用飞机制造工程技术研究中心主任;组织策划了ARJ21和C919项目制造技术总方案并成功实施;成功构建了ARJ21新支线飞机和C919大型客机完整的工艺规范体系,为民机研制作出了较大贡献。

1991年, 姜丽萍从南京航空航天大学飞机设计专业毕业留校。1995年,她通过人才引进来到当时的国内民机“重镇”——上海飞机制造厂。1999年她被中航一集团派往空客英国公司,参加A318的设计工作。在英国工作时,因为总是提前高效地完成任务,有一段时间姜丽萍还参与A320的研发任务,比如帮他们处理一些个性管理、工程问题申请等,这些经历都为姜丽萍后续发展奠定了良好的基础。

2002年,ARJ21新支线飞机项目立项,姜丽萍果断响应祖国的召唤,第一时间打包回国,毅然投身国家航空发展的事业中。回国8个月后,她成为“上飞厂”的总工程师。2004年,她被任命为ARJ21新支线飞机项目总工程师。这也创下了年龄最小唯一一个女性主机厂总工程师纪录。

ARJ21新支线项目是国内首次采用“主制造商—供应商”制造模式的民机项目,将构型管控延伸到供应商,对飞机整个制造过程进行控制,提升供应商协同能力,保证数据唯一性及追溯性。“ARJ21新支线飞机也是真正意义上咱们自己首次采用数字化制造技术来制造的飞机型号。上飞公司通过波音737平尾的结构件制造,有了一定的数字化制造技术储备,但都是在美国专家的协同下共同完成的。”说起ARJ21新支线飞机,姜丽萍这样表示。而研发ARJ21飞机与其他民用航空飞机不一样的地方,在于当时我们国内还没有生产过喷气式的客机,而且从来没有自主研制过一款民用飞机。

有人说,总工程师系统领军人物,是飞机制造的“灵魂”,要求具备高超的技能、过人的胆量,更要有驾驭应对复杂多变情况的工作协调能力。近15年的总工程师生涯,无疑是对姜丽萍最简单,也是最厚实的注释。

中国商飞2008年正式成立,要实现的是“让中国的大飞机早日翱翔蓝天”的梦想。从ARJ21到C919,是制造体系上的飞跃,也是新技术、新材料、新工艺的飞跃。C919的制造,引进了具有世界先进水平的5条自动化装配生产线。生产线安装过程中,姜丽萍每天都要去看一眼现场。如果出差一周没去,她回来就算半夜了都要去现场看一看,“看一眼就安心,看不到很难受。它就像我的儿子一样。”当看到C919首架机稳稳降落时,她才暫时地长吁一口气。

飞机制造是一个系统性的工程,需要设计、工艺以及制造装配等多个环节协同工作以确保飞机的质量。2018年3月23日,由姜丽萍等完成的项目《大型客机机体数字化装配关键技术及集成应用》荣获上海市科技进步一等奖。项目研制完成的中央翼、平尾、中机身及全机对接4条数字化装配线,为C919首架机首飞保驾护航。

以身报国志、筑梦长空情。一道道难关被攻克,这些都是骄人的成绩——开展大型客机技术攻关项目,编制修订商用飞机工艺规范,解决新材料、新工艺在国内民用飞机应用工艺上的难题,等等,这一切都将写在历史的功劳簿上。

在没日没夜研制C919大型客机的背后,是姜丽萍和其团队付出的辛苦汗水。说起这支一起打拼的团队,姜丽萍最大的感受就是这些年轻人特别有战斗力、悟性特别高。“我一直跟他们说,要敢于担当,做事情要跨前一步,不要感觉多做了就吃亏了,年轻人吃亏是福。这些小伙伴都是这样成长起来的,现在都在各个岗位中发挥了重要作用。”

姜丽萍跟员工以及工人师傅们的关系都非常融洽,因为她愿意听别人的意见,她常说自己不是专家,工人师傅们才是专家,因为他们知道具体的活怎么干。姜丽萍认为,做领导更重要的是把控好方向,做好监控管理,让每个岗位的人都发挥自己的长处。姜丽萍不仅希望自己闪光,也希望更多的优秀人才群体闪光,把航空事业照得更亮。

让她开心的是,她的团队的工作量是最大的,但跳槽的人最少。“被你骂成这样,一个都还没跑,你真有一套。”有人曾这样开玩笑地对姜丽萍说。确实,团队中的年轻人觉得姜丽萍像一个妈妈一样,有时候脾气好,有时候也会发脾气,而在姜丽萍眼中,看到年轻人们一个个都能独立干活,都能跟别人博弈,这是她感到最欣慰的时候。

姜丽萍有一个典型的工程师家庭,她的丈夫从事的也是航空制造相关的工作。他们的儿子在剑桥完成机械工程专业的本硕学习后,如今继续在英国攻读制造方面的博士学位。

因为工作忙碌的缘故,姜丽萍心里一直觉得对家人有所亏欠。“我经历了ARJ21新支线飞机和C919大型客机两个型号的研制过程,可以说在这个过程中,的确是十分艰难和辛苦的,我和我的团队常常是早出晚归,经常加班到深夜,有一段时间几乎是以厂为家。对家里的照顾确实比较少,当然我的爱人对我的事业可以说是默默支持,这还是让我很感激的。”这么多年来,姜丽萍一直在家人的支持中,越走越远,努力实现着自己的飞机梦。

“范纳米”和她的高端新材料

像杂交水稻一样“杂交”陶瓷材料与难熔金属,“做出一个在资料上查不到的东西”,20多年来,中南大学粉末冶金研究院难熔金属与硬质合金研究所所长范景莲不断攻克世界级技术难关,研发出微纳复合轻质难熔金属基复合材料、高性能钨基复合材料,并成功实现产业化,材料产品应用于我国航空航天、飞行器等重点领域。

早在20多年前,范景莲就心甘情愿地选择了这条不好走的路。

1996年,范景莲开始在中南大学攻读材料学博士,师从粉末冶金专家黄伯云院士。

在博士选题时,导师抛给她一块难啃的“硬骨头”——难熔金属钨合金的研究。但导师的两句话打动了范景莲。一句是“做出一个在资料上查不到的东西”,一句是“你不仅要当这个领域中国的学术带头人,更要当全球的学术带头人”。于是,已经当上厂长的范景莲,毅然选择将自己“回炉再造”。

在此之前,粉末冶金制备就像“炒菜”,由大颗粒的金属粉末元素混合制备成合金。让金属元素实现原子、分子级的原位复合,当时无异于“天方夜谭”。“一开始阻力非常大,因为这是在挑战传统方法,有人叫我‘范纳米‘纳米范。”范景莲决心用研究成果说话。

一次次失败又重来,最终找到了突破口,粉末超饱和固溶使W-Ni-Fe粉末产生低温熔融特性转变,在1350至1450摄氏度烧结时,可达到99%以上的致密度。2015年,范景莲教授团队与株洲硬质合金集团有限公司共同完成的“高性能钨基复合材料及其应用”项目,荣获国家技术发明二等奖。

2009年,范景莲在难熔金属领域开始攀爬又一座新高峰。

新型超高速飛行器在近地空间以Ma5~20长时间飞行,其前端关键结构部件表面产生2000至3000摄氏度高温,承受强表面氧化和高动压高过载冲击,这对热端构件提出了极为苛刻的使用要求,是国际公认最突出技术难题。

一次,一篇有关杂交水稻的报道让范景莲灵光乍现,如果用超高温陶瓷材料和难熔金属实现“微纳复合”,是不是可以像杂交水稻一样,实现双方优势互补,既有陶瓷的高熔点、低密度等特性,又拥有金属的延展性呢?

缺乏超高温实验设备,范景莲自掏腰包在株洲租借高温炉,每烧制一炉样品的费用在1万元左右。一次又一次的失败,让她的学生都开始质疑,直接对范景莲说:“您不在电脑上做模拟仿真,偏要跑去做实验,材料都不知道废了多少。”迎难而上,范景莲就是要让学生们知道什么叫科研,科研应该从实验室走出来。

2010年冬,范景莲拉着2箱样件,前往北京参加考核。“当时抱着破釜沉舟的心情。”她说,样件要经过多项考核,而考核一项的费用要10多万元。这次考核不仅可能会失败,而且还将用掉本就已捉襟见肘的科研经费。最终,样件通过了一项项严苛的考核。

材料有了,新问题又来了。面对这种超高温难熔金属复合材料,国内多家加工企业都束手无策。“把研究成果变成可应用的产品,才能真正体现其价值。”范景莲于是开始了人生的第三次挑战——让材料产业化。

缺乏超高温实验设备,范景莲自掏腰包在株洲租借高温炉,每烧制一炉样品的费用在1万元左右。一次又一次的失败,让她的学生都开始质疑,直接对范景莲说:“您不在电脑上做模拟仿真,偏要跑去做实验,材料都不知道废了多少。”迎难而上,范景莲就是要让学生们知道什么叫科研,科研应该从实验室走出来。

“梦想有多大,吃的苦就有多少。”范景莲没有退缩,召集团队一起想办法,最终,六七名骨干成员“众筹”100万元,在长沙麓谷租借一处民房,自己来加工。

没钱有没钱的办法。团队先买来一台普通车床,开始工艺摸索。每天晚上,范景莲带着学徒席地而坐,一边看设备说明书,一边摸索操作,逐渐掌握诀窍,做出简单样品。

要做出复杂零部件,还需要一台五轴五联动的数控车床,价值两三百万元。买不起,怎么办?范景莲找到原长沙机床厂的厂长,耐心请教。后来这位厂长出了个主意,先买一台三轴的,然后再买轴组装,这样就只需要花三四十万元。一年多下来,加工问题迎刃而解。

2014年,范景莲带着一批一直从事新材料研究的博士、硕士、工程人员,创建长沙微纳坤宸新材料有限公司。

公司资金匮乏,宁乡高新区管委会伸出援手,为其垫付土地摘牌资金,代建了一栋4000平方米的厂房。宁乡市政府给予公司总计1000万元的产业引导基金和政府贷款。

2015年9月,微纳坤宸投产;2017年实现批量生产,完成三大类产品的军工鉴定与定型,可生产10多种高端材料产品。2017年公司销售收入超过1000万元。今年,公司订单金额已达3000多万元。

“把材料做成了尖端产品,把科学兴趣变为了国家需求。”范景莲自豪地表示,微纳坤宸已成为我国航空航天、国防军工以及兵器船舶等领域多个型号产品的唯一供应商。

◎ 来源|“知识就是力量”搜狐号、华声在线

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