中國智造面對面 | 中國工程院院士黃伯云:為大飛機(jī)的每一克減重努力
來源:證券時(shí)報(bào)·e公司 作者:張一帆 2023-09-21 12:40
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證券時(shí)報(bào)隆重推出《中國智造面對面》大型系列報(bào)道,報(bào)道首站聚焦航空航天領(lǐng)域,重點(diǎn)關(guān)注載人航天、北斗導(dǎo)航、國產(chǎn)大飛機(jī)等國家重大工程。

《中國智造面對面》首期對話中國工程院院士,“高性能炭/炭航空制動材料的制備技術(shù)”的發(fā)明人——黃伯云院士。通過17年的拼搏,黃伯云團(tuán)隊(duì)打破了國外對“高性能炭/炭航空制動材料的制備技術(shù)”的封鎖 ,該技術(shù)在2004年獲得了國家技術(shù)發(fā)明獎一等獎,并最終鋪平了大飛機(jī)剎車片產(chǎn)品的國產(chǎn)化之路。

(圖左:中國工程院院士,“高性能炭/炭航空制動材料的制備技術(shù)”的發(fā)明人——黃伯云)

如果能減少1克 我們都要去努力

證券時(shí)報(bào)記者:

對您來說,2005年是非常重要的一年,因?yàn)檫@一年高性能碳材料制備技術(shù)這一研究成果,獲得了國家技術(shù)發(fā)明的一等獎。這一獎項(xiàng)從1999年至2005年一直空缺了6年。也是憑借這一獎項(xiàng),您獲得了感動中國人物。

這項(xiàng)“碳碳復(fù)合材料”發(fā)明,為什么會有這么重大的里程碑意義呢?

中國工程院院士、粉末冶金專家黃伯云:

我們單位從事剎車材料,也叫飛機(jī)的制動材料,有很長的歷史。

當(dāng)時(shí)剎車機(jī)從英國進(jìn)口,要是沒有了剎車片飛機(jī)就會停飛,會產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。沒有飛機(jī)剎車片的時(shí)候,飛機(jī)就只能夠拆東墻補(bǔ)西墻,拆來拆去,最后還是沒有解決根本的問題。在這種情況下,國家決定要把剎車產(chǎn)量、國產(chǎn)化。我們就在原來研究的基礎(chǔ)上,經(jīng)過十多年的努力,一直在研究新一代的剎車材料,最終成果也就是“碳碳復(fù)合材料”。

從整個(gè)系統(tǒng)上來講,飛機(jī)剎車材料對于國家的飛行安全也好,國防安全也好,都會產(chǎn)生很大的影響。這也就是我們?yōu)槭裁匆芯縿x車材料,解決這些國家的重大的需求。

證券時(shí)報(bào)記者:

您當(dāng)時(shí)研發(fā)的碳碳復(fù)合材料這一項(xiàng)技術(shù),它的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程現(xiàn)在是怎樣的?在大飛機(jī)等新一代的國之重器的運(yùn)用中,是否起到了我們當(dāng)初期待的作用?

中國工程院院士、粉末冶金專家黃伯云:

從飛行速度每小時(shí)800多公里,大飛機(jī)最后完全靜止下來,那就必須靠剎車材料。

過去沒有碳碳復(fù)合材料的時(shí)候,我們使用金屬材料,不只是我們,波音飛機(jī)最早的剎車材料也是用鋼鐵粉末做成的。鋼鐵粉末作為剎車材料,它的比重很大、密度很重,很笨重,它的比重是每立方厘米8克,我們用的新型的碳碳復(fù)合材料,比重只有1.8克,那就兩克多不到。那就是減重了3/4,只要1/4質(zhì)量的東西了。

一架大飛機(jī),如果采用金屬級剎車材料,對材料的需求是2.8噸。2.8噸的意思是什么呢?裝在輪子里面進(jìn)行剎車的剎車材料,一共對飛機(jī)產(chǎn)生2.8噸的負(fù)載,這2.8噸的剎車材料要跟著飛機(jī)一起飛上天。如果我們換成碳碳復(fù)合材料以后呢?這個(gè)負(fù)載還不到1噸——只有0.8噸。

一架飛機(jī)節(jié)省兩噸負(fù)載,那是多重要的事情?所有的飛機(jī),乃至所有飛行器,如果存在能夠減重1克的可能,科學(xué)家、工程師都要去努力嘗試。因?yàn)轱w行器在空中飛的基本屬性,決定了它就是要追求重量輕。我們一下減了兩噸,兩噸可以換算成多少克呢?所以,碳碳復(fù)合材料的研發(fā)成功的意義非常重大,對大飛機(jī)事業(yè)產(chǎn)生革命性的變化。

大飛機(jī)實(shí)現(xiàn)中國夢

證券時(shí)報(bào)記者:

當(dāng)時(shí)您和您的研發(fā)團(tuán)隊(duì)在研究碳碳復(fù)合材料的時(shí)候,有沒有遇到一些非常棘手的困難?因?yàn)槲覀兌贾溃铋_始這項(xiàng)技術(shù)是美國和當(dāng)時(shí)的蘇聯(lián)掌握的。

中國工程院院士、粉末冶金專家黃伯云:

一個(gè)科學(xué)研究,他肯定是要遇到很多困難,特別是這是新一代的材料了,我們必須要從頭開始。其次,這也是不可能買來的,各個(gè)國家都很清楚對于先進(jìn)的復(fù)合材料,不僅是涉及技術(shù)嚴(yán)格限制,很多下游產(chǎn)品也受到嚴(yán)格限制。

要從別人那里得到技術(shù),是不可能的。所以,我們必須靠自己的努力。我們也是進(jìn)行了無數(shù)次的試驗(yàn),當(dāng)剛剛看到一點(diǎn)黎明的時(shí)候研究已經(jīng)進(jìn)行了7年多,當(dāng)時(shí)我們的資金也耗完了。回顧當(dāng)時(shí)的幾年,在耗時(shí)耗資都比較大的情況下,我們還沒有獲得成功,壓力很大,有經(jīng)濟(jì)上的壓力,也有技術(shù)上的壓力。

我們是戰(zhàn)勝這些困難之后,柳暗花明又一村。大家團(tuán)結(jié)起來,面對這些困難,繼續(xù)地前進(jìn),盡管也有人離開隊(duì)伍,但是我們所有的人還是團(tuán)結(jié)一心。最后,經(jīng)過十多年的努力,我們終于攻克了難關(guān),取得了成功,解決了我們國家飛機(jī)都得要依靠外國的材料才能夠飛上藍(lán)天的這樣一個(gè)困境。

科學(xué)工作者就是需要有這樣一種奮斗的精神,來面對國家要改解決的這樣一些難題。我們努力地奮斗,一個(gè)問題、一個(gè)問題地解決,在這些改解決問題的過程中,我們不斷地前進(jìn),不斷地進(jìn)步,那么我們就會不斷地壯大起來。

證券時(shí)報(bào)記者:

您覺得怎么樣看待我國目前的大飛機(jī)事業(yè)的自主創(chuàng)新能力的建設(shè)?

中國工程院院士、粉末冶金專家黃伯云:

一個(gè)國家,能不能夠制造大飛機(jī),是國家制造能力的體現(xiàn)之一。世界上現(xiàn)在能夠制造大飛機(jī)的,就是“ABC”。“A”是Airbus,也就是空客,“B”是Boeing,也就是波音公司,“C”就是我們中國。當(dāng)然,俄羅斯也在研究他們的大型客機(jī)。

通過歷史可以看到,要研發(fā)制造一個(gè)大飛機(jī),是要付出巨大的努力的。空客是窮盡整個(gè)歐洲的努力,多少個(gè)國家的共同努力,目前并不是隨便一個(gè)國家就能說“我要造個(gè)大飛機(jī)”,說明了大飛機(jī)研發(fā)制造的難度是極大的,這就叫做國家的大工程。

大飛機(jī)事業(yè)對國家是極其重要的,對我們中國來說,也是極其重要的。大飛機(jī)飛向藍(lán)天,集結(jié)了多少代人的中國人的夢想?這就是我們做大飛機(jī)的重大意義,就是要實(shí)現(xiàn)中華民族的偉大夢想,實(shí)現(xiàn)我們的中國夢。

帶動中國制造力水平上升

證券時(shí)報(bào)記者:

我們目前國家最新的C919,它都運(yùn)用到了哪些新的國產(chǎn)材料?

中國工程院院士、粉末冶金專家黃伯云:

一個(gè)飛機(jī)要用的材料有數(shù)百種,飛機(jī)要沒有材料,那就啥都沒有了。美國有他的“夢想飛機(jī)”,也就是“波音787”。為什么把它叫夢想飛機(jī)?他大量的使用了復(fù)合材料,進(jìn)行了很多革命,大大地減輕了飛機(jī)的重量。減輕了飛機(jī)的重量,飛機(jī)就可以多裝能,多裝油,飛得更快,是一種革命性的變化。

鋁合金材料,目前占了整個(gè)飛機(jī)的重量的70%,我們還有陶瓷材料。特別是作為新一代的飛機(jī),我們還創(chuàng)造很多更新的材料,能夠使飛機(jī)飛的更快,能夠載客更多,飛得更遠(yuǎn)。這都是整個(gè)人類的夢想。

材料不僅在飛機(jī)中重要,在所有的國民經(jīng)濟(jì)中,他也是最重要的。我們現(xiàn)在講國家的戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè),一定缺不了新材料。沒有材料做基礎(chǔ),就談不上所有的工業(yè),所有的現(xiàn)代化的東西,所以材料是極其重要的。

證券時(shí)報(bào)記者:

隨著C919的量產(chǎn),那未來還會帶來哪些相關(guān)技術(shù)的這種革命性的發(fā)展?

中國工程院院士、粉末冶金專家黃伯云:

大飛機(jī)本身對產(chǎn)業(yè)的帶動是非常的大的。他的重要性也在這里,我們進(jìn)行這樣一個(gè)大的工程,既改變了我們的飛機(jī)的大問題,同時(shí)也是對國家的整個(gè)戰(zhàn)略的帶動,那是非常的大,使得中國制造力的水平大大的上升。

像航空這樣的高端制造,他的帶動作用是更強(qiáng)的,是使得整個(gè)國家的制造水平都能得到極大提升的重要事業(yè)。我們國家需要多少飛機(jī)?數(shù)以千計(jì)乃至萬計(jì)。同時(shí),大飛機(jī)不僅在飛機(jī)產(chǎn)業(yè)本身起到作用,比如通用航空飛機(jī)等等領(lǐng)域,大飛機(jī)對于其他的產(chǎn)業(yè),比如電子工業(yè)等等都是一個(gè)大帶動。

這也就是為什么,我們要戰(zhàn)略性的形成具有制造力標(biāo)志性的產(chǎn)業(yè),他的帶動作用是極其大的。

責(zé)編:張騫爻

校對:王錦程

責(zé)任編輯: 張騫爻
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