王子才:矢志科研 丹心报国
2023-06-08任光莉
□ 本刊记者 任光莉
60 多年来,他一直耕耘在我国自动控制和系统仿真领域,带领团队突破“卡脖子”技术难题,取得一系列开创性成果,在我国航空航天、国防安全等领域做出巨大贡献。在服务国家战略和重大工程需要中,他兢兢业业、勤耕不辍,一生最大的目标就是用自己的科研成果回报党和国家的培养。他就是中国工程院院士,哈尔滨工业大学控制与仿真中心教授、博士生导师,青岛航讯科技有限公司首席科学家王子才。
一
1932 年,王子才出生于山东聊城的一个贫苦农民家庭。由于家境贫寒,他出生的第二年,举家北迁来到辽宁抚顺,靠父亲带着两个哥哥在煤矿打工谋生。穷困艰难的生活,让王子才的父母意识到读书的重要性,他们把依靠读书改变命运的希望,寄托在最小的儿子王子才身上。就这样,王子才成为家中唯一的“读书人”,全家缩衣节食供他上学。
自幼懂事的王子才清楚家中艰难的状况,也明白家人对他寄予的厚望,他格外珍惜这来之不易的读书机会,发奋努力、勤学苦读,优异的成绩常常给家人带来极大的慰藉。
1943 年,积劳成疾的父亲因病去世,这让原本贫困的家庭雪上加霜。扛起生活重担的两个哥哥,继续艰难地供他读书。1948 年辽沈战役前夕,迫于生活的压力,王子才不得不中断学业,跟母亲回到聊城老家。身处解放区,虽然没有书读,生活却是安宁的,王子才学着干农活,不仅通过劳动锻炼了自己,也愈加明白了“只有共产党才能救中国”的道理。
解放战争后,在共产党的领导下,抚顺人民的生活越来越好。工作有了着落的哥哥们,把他和母亲接回抚顺,王子才也在助学金的资助下完成了中学学业。那时的他,心中形成一个坚定的信念:“共产党好,共产党让我们家人团聚,过上好日子,党和人民还供我上学读书。我要好好学习,学好本领报效祖国,报效党和人民。”
1951 年,王子才以优异的成绩考入哈尔滨工业大学,成为自动控制专业的学生。当时的哈尔滨工业大学是国家确定的全国学习国外高等教育办学模式的两所样板大学之一,以“工程师的摇篮”饮誉全国。在“规格严格,功夫到家”的校训教导下,王子才养成了严谨细致、追求卓越的作风,也打下了扎实的专业基础。
1957 年,研究生毕业的王子才留校工作。1959 年,他被派往南京军区参加歼击机起落控制系统的研究,并成功研制了歼击机返航着陆刹车控制系统。在南京这一年多的经历,对王子才来说是一次理论指导实践、实践再丰富理论的学习过程。他深刻认识到,课本上的知识更多的是在理想状态或假设条件下形成的,而应用到实际问题中要做大量的工作,这就是工程科学技术的问题,只有不断验证与提升,才可能实现突破与创新。
二
1960 年回到学校后,王子才继续从事教学科研工作。他在教学岗位上兢兢业业,在学术研究上精益求精,在现代控制理论及其应用、系统仿真等领域取得一系列斐然的成就。
上世纪60 年代初,航空航天等军事尖端技术的发展对自动控制系统提出越来越高的要求,现代控制理论形成并迅速发展起来。但在实际应用中,现代控制理论难以有效地应用于复杂的工业过程,需要做进一步的理论与实际相结合的工程科学研究,这与王子才在南京工作时所遇到的问题如出一辙。他结合飞行器最优降高控制进行了最优控制理论应用的研究,提出了工程上能够实现的次时间最优控制理论方法,解决了飞行器快速降高的最优控制问题和平台快速初始对准的问题,为现代控制理论在航空航天领域的应用做出了重要贡献。
借鉴国外先进经验,上世纪80年代我国国防工业拟定了中国仿真技术十年发展规划,王子才参与了国防科工委的仿真技术发展实施规划工作。拥有先进的半实物仿真系统,是一个国家飞行器研制、开发、生产水平的标志。借助仿真技术,不仅可以最大限度地降低风险,而且可以压缩研制周期、节约资金。当年美国的阿波罗登月计划就成功地应用了系统仿真技术,使得工程的实现和安全性得到了极大的保障。
而相比世界先进水平,当时中国的仿真技术特别是航天仿真技术的发展还比较落后,缺乏高端仿真设备。发达国家为遏制我国飞行器的研制和开发,对我国禁运高性能仿真转台,并进行技术封锁。“关键核心技术是要不来、买不来、等不来的。只要我们努力,国外有的我们也会有,我们一定会跻身于世界先进行列。”为突破“卡脖子”技术难题,王子才毅然投入到相关研究中。1987 年,已年过半百的王子才带领一班年轻人组建了哈尔滨工业大学控制与仿真中心。6 年后,他带领团队成功研制出中国第一台分布式发电机组仿真系统,并投入使用,该仿真系统达到国际先进水平。此外,他们还在研制过程中提出了有关复杂系统分布式仿真技术理论,攻破了相关关键技术,提出了基于网络的分布式仿真的工程设计方法,解决了数据传输、时钟同步、分布式柔性智能接口系统等关键技术;提出了模糊优化、过程变量直接优化等多种建模方法,解决了大型复杂系统中存在有非线性、不确定性、时变性、分布参数、系统机理不清楚情况下的仿真建模难题,为我国分布式仿真系统达到工程实用新阶段做出了重要贡献。
这期间,王子才还承担了国防科工委关于高性能电动仿真测试转台的研究任务,并于1995 年成功研制出我国第一台高性能电动仿真测试转台,打破了国外对我国的禁运和技术封锁,促进了我国飞行器研制生产的发展,为中国国防事业提供了强有力的技术支撑。
三
潜心科研路,一颗丹心为报国。在服务国家战略和重大工程中,王子才带领团队创造出一个又一个第一:中国第一个高性能三轴电动转台、中国第一个水下转台、中国第一个六自由度转台、中国第一个用在交会对接的九自由度转台……殊不知,这些丰硕的成果和骄人的成绩背后,是默默的付出和艰苦的攻关。在做高难度的地面仿真实验时,他和团队成员每天凌晨3 点起床开始做仪器运转、电测准备,前前后后精心准备十几个小时,只为那仅仅几分钟的试验过程。当时他们提出了“三超”的口号:超常的勇气、超常的毅力和超常的措施。正是靠着迎难而上、攻坚克难的斗志和毅力,王子才带领团队不断攀登科研高峰。
2001 年,凭借在飞行仿真转台、复杂大系统仿真技术、现代控制理论与应用三方面的突出贡献,王子才当选中国工程院院士。
在众多的科研项目中,令王子才最难忘的是为天宫一号和神舟八号飞船在太空首次对接进行技术可靠性验证和风险评估。“任务可谓光荣而艰巨,当时也承受了巨大的压力。”王子才坦言,两个高速运行的飞行器对接,控制稍有偏差就可能“擦肩而过”。历经几年科研攻关,王子才率领的科研团队攻破了机械结构设计、驱动与控制、测量与标定、高速实时通信等多项关键技术,研制出用于模拟交会过程的地面仿真设备,验证了交会对接的精准定位。
为确保交会对接万无一失,在发射升空前王子才担任交会对接地面实验评估专家组组长,评估交会对接技术的可靠性和风险。“天宫一号和神舟八号交会对接,这是中国历史上没有过的。我们把多年的实验数据拿来分析,做风险评估,最后给出的结果是风险占5%到6%。”王子才说。
2011 年11 月3 日1 时43 分,中国自行研制的神舟八号飞船与天宫一号目标飞行器在距地球343 公里的轨道牵手成功,创造了举世瞩目的中国奇迹,为我国建设空间站奠定关键技术基础。此时的王子才抑制不住内心的自豪与喜悦:“从‘两弹一星’到现在,我们靠着自己的力量一点一点走到今天。这是我国经过这么多年的积累第一次在天上实现的对接,我们做到了。”
半个多世纪的教学科研生涯,王子才不仅收获了一项项科研殊荣,更是育才无数,为国家培养了一大批系统仿真和自动控制方向的专业人才。在他看来,面向未来发展,要将人才培养作为第一要务,他勉励青年科研工作者:“成功者各有各的成功,但成功之路只能用智慧、勤奋、艰辛和执着的追求来铺就。要坚守科研方向,脚踏实地,不浮躁、不急功近利;要结合国家重大需要,解决‘卡脖子’技术难题。只有把个人的发展融入科技强国的伟大事业之中,才能更好地实现自己的价值。”
回想过往,王子才与航天事业相伴走过60 多个年头,这是他91载人生中最幸福的岁月。有人曾经问他,此生最大的愿望是什么?他说:“我最大的心愿是中国能从航天大国变成航天强国,我相信只要努力,很快就可以做到。是党和国家培养了我,只要身体条件还允许,我愿意为国家多做点事。”