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建设航空强国打破垄断 搏击雷电扬我大国风范

文/胡月

在航空工业合肥航太电物理技术有限公司(以下简称“航太”)的院子里,一架退役的“歼-6”战斗机格外引人注目。那是几年前,航太在给中国研制的新一代军用大型运输机“运-20”做全机雷电防护技术试验时,军方“借”给航太试验研究使用的。“歼-6”停在那里,不仅展示着航太与中国航空事业千丝万缕的联系,更无时无刻不在提醒着这里的每一个人,自己肩头所担负着的、沉甸甸的建设航空强国的国家重任。

飞机的雷电安全性试验验证技术,是一个国家航空航天工业技术先进程度的重要标志。在此前的26年里,航太承担了“新舟”60飞机、ARJ21飞机、C919大型客机、AC313直升机以及各种军机等我国不同时期、各个型号研制中的重大雷电防护设计与试验研究技术项目,填补了飞机雷电防护研究与试验技术在国内研究领域的空白,打破了这个领域的国外垄断。

C919大型客机全机雷电试验

保持热爱全力以赴 风雨兼程天下独步

作为航太的掌门人,合肥工业大学教授段泽民从最初一名单纯的技术人员,成长为叱咤飞机雷电防护行业的领军人物,将团队从一支一穷二白的“游击队”带领成为我国目前唯一具备飞机雷电防护鉴定试验资质的“国家队”,他们上演了搏击雷电的逆袭人生。在过往26年的攀登飞机雷电防护技术高峰的路上,段泽民和他的团队遇到过不计其数的困难,也体验过“山穷水尽、柳暗花明”的起伏与波折,但是责任和使命始终让他们风雨兼程,一路前行,完美诠释了“不是有希望才坚持,而是坚持才有希望”这句话的全部意义。

段泽民的忙碌在这个领域里人尽皆知,工作会议、学术交流、做项目决策、盯试验现场,经常就是一场“说走就走”的出差,而出差归来也常常是拎着行李就直奔办公室。

“勤奋,敬业,是为了中国航空事业拼命的人!”一路走来相处多年的同事们这样评价段泽民,“他几乎没有什么业余爱好,除了吃饭睡觉,剩下的时间基本都是在工作,即便是节假日也不休息,大年三十都会在办公室里过。”

在别人看来这么“疯狂”的工作方式,段泽民却觉得再平常不过:“我从没有觉得条件艰苦,也没有觉得有多累。对于自己热爱的事业,自然要分分钟全力以赴!”

鞍不离马甲不离身 百年梦想终成真

在2021年第一季度里,段泽民就忙得不可开交。从1月底到3月初,他带领着团队一直驻守在南昌为C919大飞机做全机雷电防护试验,工作强度和工作压力前所未有。

C919大型客机是我国按照国际民航规章自行研制、具有自主知识产权的大型喷气式民用飞机,从载客量和航程等数据来分析,它与波音B737和空中客车A320处在同一量级。C919承载着中国人的“大飞机”百年梦想,以及布局民航客机市场,实现研制成功、市场成功和商业成功的战略重任,所以它发展的“关键节点”也一直备受国内外各界瞩目。

C919作为我国第一个按照国际适航标准制造的大型客机项目。中国东方航空公司也于2021年3月与中国商飞签署了全球的首单采购合同。全球首单成功落地,标志着C919客机进入取证交付的最后阶段。

废寝忘食露宿风餐 攻坚克难过重重关

雷电防护直接关系到飞行器的飞行安全,而全机雷电防护试验及雷电防护设计则是保障飞机飞行安全、取得适航证的“必修课”,并且,飞机的雷电防护试验要贯穿到整个适航取证的过程中。实际上,C919大型客机从2008年开始研制、2017年完成首飞任务,到2021年3月1日全球首单落地,段泽民领衔的合肥航太飞机雷电防护团队始终参与其中,先后对其结构、燃油,以及电子电气等各有关系统开展了雷电防护试验,并完成了C919第一个适航取证雷电试验——C919飞机雷达罩雷电试验。

飞机在交付前,需经过数万次的雷电打击。因此,要在实验室模拟真实的雷电环境,对飞机的每一项设计方案和各零部件承受雷电的直接效应和间接效应能力进行考核验证,不断发现问题并改进,直到符合飞机雷电防护的标准。

每一个新型号飞机的雷电试验都会出现许多新问题,为了产品“定型”后能“让飞机踏踏实实地飞起来”,在这个过程中,段泽民团队要攻克大量难题。“大型客机容易遭受雷击的部位一般在尖端部位,比如机头、垂尾、翼尖等地方,特别是在恶劣天气里雷电的能量非常之大,容易产生灾难性后果。”段泽民介绍道,“另外,飞机的机翼、机头、机身各个位置,用什么材料、用到什么重量都是很讲究的,要做到有针对性。”

此次C919全机雷电防护试验中,航太自主研发的曾经获得过安徽省2019年度科技进步奖一等奖的移动式飞机全机雷电试验装置首次运用于民用大飞机试验,在项目中发挥了决定性的作用。

试验现场,C919客机周围布满了雷电回路导线系统与雷电回路支撑系统,段泽民介绍道:“我们的试验分两个阶段,即全机雷电间接效应试验与全机燃油系统雷电试验,正常情况下每一个试验都要约一个月的时间,而由于任务时间紧迫,现在两个试验加在一起等于一个月的时间。”

“整个过程工作量非常大,现场非常辛苦,在持续一个多月的时间里,我们的同事每天平均工作都在14到16个小时,确实是很不容易!”段泽民回忆起这一场硬仗,心生感慨,但同时也对自己的团队充满了自豪,“我们的表现也很好地展示出了团队的作战能力和过硬的试验水平。”

段泽民团队的出色表现也赢得了合作单位中国商飞的赞赏与尊重,董事长贺东风亲自到现场慰问战斗在C919飞机全机雷电适航试验现场的同志们,并陪团队成员吃了年夜饭,大年初一他又亲临工作现场,下达了正式开试的指令。

目前,接受全机雷电防护试验“大考”的C919已经顺利“通关”,向着取证交付翱翔天空的目标又推进了一大步。而国产大型宽体客机CR929也已进入到关键技术的研究阶段,段泽民和他的团队,又将开启新的行程,承担起CR929的雷电防护工作。

段泽民和研究生

挑战空白区独立门户 环境恶劣不停止脚步

据调查统计,全球平均每天约发生800万次雷电,每秒就有近百次。一架固定航线的飞机平均每年要遭受一次雷击,由此导致的飞行事故,国际上发生过很多。正因如此,欧美国家在20世纪60年代就开始研究飞机的雷电防护,但直到90年代,我国在飞机雷电防护领域的研究还几乎是一片空白。

1992年,正在承担某重点型号研制的一家研究所,在全国范围寻找能够为飞机部件进行雷电防护试验研究的单位和人。当时,段泽民是中科院等离子所的研究人员,从事脉冲功率技术的研究。由于雷电防护设计所涉及的原理和知识跟他的专业很接近,同时,出于中国科技人员的特性,段泽民对于前人没有涉足的技术空白领域也充满了挑战心,于是他和同事们揽下了这件差事,临时拼凑起一个试验团队,再组装调试相应的试验装置,关起门来干了40多天,竟然完成了我国历史上的首次飞机雷电防护试验。待到试验成功的时候,来自全国各地的专家学者们都很惊讶:“我们中国人自己会干这个了!”

20世纪90年代,我国鼓励和提倡“大院大所”的科技人员走出去解决国民经济迫切需要的那些技术难题。段泽民也萌生了在国内飞机雷电防护技术方面做一番事业的想法。那时所有优渥的条件没有挡住意气风发的段泽民解决国家需求、为中国航空建功立业的雄心。尤其是美国同行的一句“中国要独立发展航空航天事业,飞机雷电防护技术是根本绕不开的技术领域”,更让他下定了决心全力以赴去做这件国内空白的事业。

1995年7月,段泽民走出了科学家办企业的第一步,创立了我国最早开展飞机雷电防护试验研究的单位,成为这个领域的一个先驱者和探路人。“独立门户首先要解决的就是经费问题,因为时时刻刻都在花钱。”为了抢占技术制高点,保持基础研究的延续性,单位必须投入大量的科研经费。为了节省资金,段泽民只租下了一栋三层小楼的顶层200平方米作为实验室。这栋小楼的一层是印刷厂,二层是歌舞厅。楼下笙歌曼舞,楼上电闪雷鸣,这种“乱七八糟”的环境,让段泽民甚至一度被人怀疑为骗取科研经费的骗子。

为了支撑企业能够活下去,段泽民一边坚持搞飞机雷电防护技术的探索,一边不得不利用自己的技术能力出去搞各种各样的副业挣点钱,然后来贴补公司的运营。

航空工业合肥航太

齐心逐梦以一当十 “天方夜谭”照进现实

随着研究的持续,随着时间的推移,当时大家觉得特别遥远的一件事,渐渐地越来越清晰。进入2000年之后,一批精英逐步加入团队,科研环境也变得越来越好,国家上了很多新任务、新课题,加之国际上飞机适航标准越来越严格,飞机雷电防护的必要性愈加凸显。航空报国的梦想让大家凝聚在了一起,年轻的科研工作者们用技术创新推动着我国航空雷电防护事业的发展,实践着科技兴国的使命。

“空警-2000”是当时中国自主研制的大型、全天候、多传感器空中预警与指挥控制飞机,是一项集全国之力的“国字号工程”,更被视为继“两弹一星”“载人航天”工程之后,我国新时期国防科技领域一项具有里程碑意义的重大工程。2001年,为“空警-2000”开发研制主要雷达系统的南京14所找到段泽民,讨论雷电防护试验的事宜。但是,当时200平方米的试验场地让段泽民犯了难。这个时候,知识分子出身的段泽民展现出了他雷厉风行的一面,马上拍板买地开始建新的场地。“当时人家一听都觉得是天方夜谭,现在回想起来,连我自己都觉得有点不可思议。”段泽民哈哈大笑。但是,言出必行,航太真的迅速完成了实验室的选址、买地和搬迁、扩张,也就是现在这个占地20多亩的“新舞台”。在这过程中,航太也获得了地方政府的大力支持。

大家一条心,黄土变成金。最现实的困难终于在团队成员的共同努力下得到了解决,从一片空地到20亩的试验基地,不仅新建筑拔地而起,而且随着“空警-2000”以及后来的“空警-200”的雷电防护试验的圆满完成,航太已经发展成为了中国飞机雷电防护和试验能力的标杆。尤其是在为ARJ21飞机开展雷电防护适航取证试验中,实验室的技术能力获得了美国联邦航空局的认可,在中法合作的直15/EC175直升机雷电试验中,还获得了欧洲航空安全局的认可。此时,经多年积累的创新技术——“飞机雷电防护验证技术及雷电波发生器的研制”,获得了安徽省2010年度科技进步奖一等奖。2017年4月,航太携带独立自主研发的机动式飞机全机雷电试验装置,远赴陕西阎良,为“运-20”进行飞机全机雷电防护试验。这对中国飞机雷电防护技术发展而言,是一个新的里程碑。

直升机全机HIRF试验

独门电磁环境防护技术 呕心沥血严要求身先士卒

电磁环境防护在现代战争中的重要性日益凸显,航太与时俱进,逐步将业务能力扩展到飞行器强电磁环境的试验、防护设计和前沿技术研究,在高强度辐射场、电磁脉冲、高功率微波防护等领域形成自己的“独门绝技”。

在段泽民的带领下,航太建立起国内领先的强电磁环境防护实验室,推出了一系列强电磁环境防护产品。他们攻克了宽带大功率放大器关键技术,成功建立了满足国际标准要求的飞机HIRF防护实验室。2019年上半年,航太完成了国内首次民用航空的包括发动机控制系统的整机级雷电间接效应试验以及整机级高强辐射场(HIRF)防护试验,获得了中国民航局的适航认可,标志着我国拥有了完成发动机整机级雷电及HIRF防护适航取证试验的能力。目前实验室可实现7200伏/米以上场强试验,实验室已经开展大型运输机、C919大型客机以及多型直升机、通用飞机的HIRF防护试验研究和适航取证工作,有力支撑了我国各型号飞机的研制。2016年年底,国家组织论证了建设大型的强电磁环境防护试验研究平台,远景规划是20亿元人民币,首期4亿元去年已经落地,由航太团队牵头。“以飞机雷电防护为一期工程的大科学装置正在合肥不断推进,建成以后将是全世界最好的。这意味着我们会在这个领域做到从国内领先一跃至国际领先的地位。这一试验平台的建成,不仅是为航空装备服务,还将面向整个国防工业和国民经济建设。未来海陆空天的飞机、军舰、坦克、雷达、导弹、火箭等,只要有强电磁环境防护需求都可以在这里做试验。”段泽民自豪的言语中透着对未来的雄心壮志。

在同事们的眼中,段泽民似乎永远不知疲倦,为了破解一个个大小难题,他与团队同甘共苦,经常在一起加班加点详细地讨论项目设计方案、工程疑难问题的解决方法、研究报告和技术文件的起草、试验中的故障排除等事情,现场解决衔接的各种技术问题。他的这种事无巨细、一丝不苟的工作作风为团队树立了榜样,同时深深影响着身边的每一个人。也正是他的这种身先士卒、把最重的担子扛在自己肩上的精神,凝聚成为航太团队敢打硬仗、能打硬仗的战斗力。

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安徽省科技进步一等奖获奖证书

为国防力量培养栋梁之材 不遗余力襟怀坦白

如何培养这些年轻人,让段泽民煞费苦心。为了鼓励优秀、有志青年从事飞行器强电磁环境防护研究,段泽民在合肥工业大学设立了“航太奖学金”,面向保送或报考合肥工业大学电气自动化学院飞行器强电磁环境研究方向的硕博士研究生及青年教师,激励他们成材。

“我们的最终目的是解决国家航空工业发展过程中的重大需求,所以必须重视基础研究和工程相结合,只在办公室里研究是永远找不到正确答案的。所以你的科研成果是要运用到实践中去的,来不得半点马虎,理论和技术都要经得起实践检验。”如果达不到要求,段泽民就会毫不留情地给予批评。但是团队成员们自然明白段泽民的用心良苦,“他的目的是想培养我们优秀的作风。搞科学研究就需要严谨,就需要一丝不苟,就得高标准严要求。”

对于年轻人的成长和学科领域的未来发展,段泽民充满了信心和期待。虽然表面上严厉,但他同时敢于打破条条框框,敢于给年轻一代施展的平台,敢于用大视野来挑选和培养人才,让青年人挑大梁,通过大量的工程与科研历练促进他们快速成长并独当一面。他在团队内部形成一整套人才培养、引进、使用、评价和激励机制,激发他们的工作热情,最大限度地调动他们的积极性。

做飞机防护技术的领跑者 为超越欧美奋斗锲而不舍

后生可待,未来可期。从之前的望尘莫及,到后来的能够望其项背,再到今天,我们的飞机雷电防护技术已经跻身国际第一梯队,可以和欧美国家并驾齐驱。在这条艰苦卓绝的跑道上,段泽民已经不满足于跟跑和并跑,他更希望做领跑者,“下一步,我们的目标只有一个,那就是——超越!”段泽民说的每一个字都铿锵有力,就像敲响了全力前进的鼓点。

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