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2018年,永磁高铁完成了30万千米运营考核,各项技术指标完全满足需求。当年,冯江华在德国行业展览会上看到国际同行也展示了一款首次使用永磁牵引技术的新型高速列车。“那时我国的永磁牵引技术高铁列车已投入商业运行,但他们还只是一台样车,确实是有点儿小自豪的。”
2024年12月,采用永磁牵引技术的时速400千米CR450动车组样车在北京发布,标志着中国高铁科技实现了又一次里程碑式的跨越。冯江华带领团队,实现了大功率永磁牵引等技术的创新应用,引领我国步入这一关键技术世界研究前沿,成为中国高铁制胜市场的一大战略利器。回首数十年间从受制于人到引领超越的沧桑巨变,他百感交集。
冯江华的悲喜,熊柏青或许能感同身受。
作为中国有研科技委副主任、共性技术领域总师,有色金属结构材料全国重点实验室主任,熊柏青在高强铝合金材料研发领域亲历了从跟跑到并跑再到换道赶超的跨越。
熊柏青喜爱阅读中外历史、特别是战争史书籍,年轻时酷爱足球、桥牌等体育运动,对上至国与国之间竞争、下至常规体育竞技的残酷性形成了深刻的认识。这些知识无疑也给他的创新研发带来了深刻影响。“在大国博弈中,科技创新最重要的是锻长板。当别人卡你脖子的时候,你在谈判桌上能不能拿出‘非用不可、唯我独有’的东西来交换。你手里有牌没有?”熊柏青比画着一个出牌的动作,洪亮的嗓音仿佛在指挥千军万马。
他回忆,1999年,中国驻南斯拉夫大使馆遭到轰炸,我国航空航天装备进入高速发展期,高强铝合金行业随之迎来重大考验。彼时,中国的高强铝合金技术还停留在西方发达国家20世纪60年代的水平,只能制造第一代和第二代高强铝合金材料。尽快研发出第三代高强铝合金材料成为当务之急。欧美国家在20世纪70年代完成了第三代高强铝合金材料的研发,此时其专利早已过期,成分完全公开,只是工艺尚不知悉。
研发人员如盲人摸象般一点点拼凑着第三代铝合金材料的脉络图,有时候一个技术门槛花了一两年也跨不过去。“看到大家垂头丧气的样子,我经常说一句话,国外这帮人也是两个肩膀顶个脑袋,凭什么他们能整明白我们不能?要有永不服输、勇攀高峰的精神。”经过10年自主攻关,熊柏青领导研发团队全面掌握了第三代高强铝合金工业化成套制造技术。
然而,就在中国奋力追赶的时候,全球铝合金产业已全面升级。如果把20世纪30年代到70年代末的前三代铝合金材料研发称为“可靠性提升阶段”,那么20世纪80年代后该产业便进入了“竞争力提升阶段”,减重成为新的时代主题。21世纪初,美国、德国、法国相继研发出第四代铝合金材料。与追赶第三代不同,第四代的知识产权仍处在保护期,中国必须同时打破技术和知识产权的双重垄断。更重要的是,当时国产大飞机C919项目已经上马,如果铝合金材料无法突破知识产权限制,C919通往国际市场的通道也将被锁死。
“美国第四代铝合金国际专利主张的权利要求把成分和工艺范围都盖得死死的,从科学上几乎找不到突破口。从2008年到2011年,我整个人都想魔怔了。吃饭、走路,甚至睡觉都在思考如何突围。突然有天清晨一睁眼,我脑袋里有了一个灵感,从合金成分元素配比上想到了一个突破点。我当天就把知识产权律师都请过来一起讨论可行性。”循着新思路,研发团队研制出在成分和工艺上具有差异、综合性能更加优异的国产第四代铝合金材料。经过8年旷日持久的拉锯,这款新材料成为我国首个成功申请12个航空铝材主要生产国授权的高强铝合金国际专利,为C919飞向国际市场保驾护航。
但跨越的脚步并未停止。熊柏青开始思考:“我们追赶了那么多年,能不能开展原始创新?能不能跳出现有体系,率先研发出更轻、更强、综合性能优异、低成本的新一代铝合金材料?”
他把目光锁定在镁元素,这是铝合金的主要合金元素之一。镁具有密度低的优点,同时还是中国的优势资源。但既有体系中镁的添加量存在上限,如何突破上限成为重点课题。
在此前20余年深厚积累的基础上,熊柏青带领团队用2年多时间,于2023年6月工业化试制出了第一批高镁轻强铝(新型低密度-高强高韧-高镁含量铝合金材料)产品。高镁轻强铝可支撑航空航天飞行器、高铁列车中大量使用的铝合金结构件在当前水平基础上进一步实现设计减重8%—10%以上,对我国高端装备轻量化和低成本发展具有重要的战略意义。
目前,高镁轻强铝的中国发明专利已获授权,国际PCT发明专利已获公告,成为我国首个拥有“知识产权壁垒”的铝合金新材料。
“国之大者”的主旋律之下,跨越者舞动更快、更高、更强的节拍,守望者则在对大地和蓝天的凝视中蓄力突破。
这是一个生命里镌满风霜的硬角色,黝黑的面孔皱纹深刻,矫健的步伐像士兵一样。
中交集团技术总监、首席专家汪双杰至今依然记得22岁那年第一次与高原冻土结缘的情景。1984年3月,刚刚走出大学校门的汪双杰被安排去喀喇昆仑山参与多年冻土区边防公路勘察设计工作。“平均海拔在5000米以上,我们修的那条路170多千米,原来送物资到哨所全靠牦牛,顶多一个月送一次,要是大雪封山可就没准了。”边防战士用青春和生命捍卫祖国领土的精神深深感动了他,也点染出他与老一辈央企科学家更加接近的生命底色。
恶劣的环境中,身边好几位同事倒下了。可汪双杰依然坚持白天边勘察边施工,晚上画图纸搞设计,与施工部队一道战斗在喀喇昆仑无人区。等到6月底的暖风吹化高原冰雪,牦牛送来新的物资,他却收到一封迟来的家书——母亲在清明节前已去世。可是施工最吃劲的时候不能下山,他只能把心事深埋在千年冻土里,擦干眼泪继续修路。“等把路修好了,再到母亲的坟前磕头吧……”
40年弹指一挥间,汪双杰已经从毛头小伙成长为冻土工程界的知名专家。其间,曾有人给出120万元年薪聘请他到南方工作,但当时年薪不足2万元的他还是选择留守高原。
2001年,汪双杰担任“多年冻土地区公路修筑成套技术研究”项目负责人。在接下来的数年里,他带领团队全身心投入到攻克冻土难题的科研工作中。他建立的公路冻土尺度效应理论,被国际冻土协会评价为“是国际冻土工程界影响深远的重大创新”。“多年冻土青藏公路建设和养护技术”获得2008年度国家科学技术进步奖一等奖。
汪双杰在冻土领域的研究成果直接支撑了一批国家重大工程的建设与改造。例如,突破了国际工程界多年冻土地区不能修筑沥青路面公路的禁区,成功建设了世界第一条跨越550千米多年冻土地区的全天候通车二级公路——青藏公路,持续支撑维养进藏物资主通道,促进西藏经济发展;支撑玉树震后生命线工程,保障恢复重建,成功建设了世界上首条多年冻土区高速公路——共玉高速,有力促进了民族团结和政治稳定;服务新藏公路、600多千米中印边界道路等多条国防“生命线”的升级改造与军事投送保障,提高边疆通道应急应战能力,有力保障了国防及社会安全。
世界上首条多年冻土区高速公路——共玉高速
40年来,汪双杰跑遍进出藏区的条条国道,参与青藏高原上几乎所有公路勘察设计。“回过头来数数,上高原至少上百次,每年都要去几次。现在随着年龄增长,高原反应越来越大,但只要还能上就上。我的信念就是做昆仑山上的一棵草,为国家进出藏战略通道的灾害防治和升级改造贡献力量!”
张少华与汪双杰一样关注着地下的世界。
我国石油对外依存度多年维持在70%以上、天然气对外依存度也达到40%以上,能源安全形势严峻。资料显示,我国深层、超深层油气资源达671亿吨油当量,占全国油气资源总量的34%。然而,找到这些更深处的油气资源却是一个世界难题。
硬仗需要强军。张少华所在的中国石油东方物探从大庆石油会战一路走来,参与了新中国成立后各个时期的石油会战,勘探足迹遍及国内各大含油气盆地,被国家授予“地质勘查功勋单位”,在业内有“找油先锋”之称。
张少华也一直坚守在为国找油找气的最前线。个子不高的张少华习惯于把自己隐藏在人群中,采访时他总是谦逊地将公司各个条线、各个层级、各年龄段的同事们都推向前台,并反复强调着集体的力量。“每个人的成长,自身努力非常重要,但企业的平台作用更不可忽视。没有好的平台,个人价值很难实现。”
地震勘探是解决油气勘探难题最重要、最有效的技术方法之一,是一项系统而复杂的工程。对于张少华而言,保障国家安全分为两个层面:一是打破国外技术垄断,推动我国油气物探领域技术、软件和装备全面自主化和国产化,实现关键核心技术自主可控;二是以先进的物探技术,助力中国石油国内外油气资源勘探开发,为保障能源安全提供有力支撑。
物探软件是油气勘探的核心技术,被喻为“地质家的眼睛”。2003年1月,中国石油从集团层面正式启动GeoEast软件研发。一支由300多名科研骨干组成的研发团队经过600多个日夜的辛勤奋斗,成功研发GeoEastV1.0版本,打造出国内第一套拥有自主知识产权的地震数据处理解释一体化软件。
最好的压制不是封锁而是倾销。回过神来的竞争对手很快调整策略,纷纷表示愿意向东方物探出售软件并给予优惠。但东方物探没有“上当”。历经20多年迭代升级,GeoEast已具备从陆地到海洋、从地面到井中、从纵波到多波的全场景应用功能,已经成为全球三大主流物探软件之一。目前,GeoEast已经发展到V4.0版本,形成了新一代多学科开放式软件平台iEco,攻克了可控震源高效混叠处理等关键技术,提升了我国油气勘探领域的国际竞争力。
研发GeoEast是东方物探强化科技创新的一个缩影。核心软件方面,该公司先后自主研发了以KLSeis、GeoEast为代表的12大物探软件系列;核心装备方面,该公司打造了以EV56宽频大吨位高精度可控震源、eSeis节点仪为代表的12大自主创新装备产品;核心技术方面,该公司形成以陆上“两宽一高”、海洋OBN为代表的地震勘探技术。其中,“两宽一高”(即陆上宽频宽方位高密度地震勘探关键技术与装备)获得2023年度国家技术发明奖一等奖,张少华是项目第一完成人。
“两宽一高”技术原理通俗来讲,就好比用高清相机给地球拍照片,“宽频”相当于彩色照片,看到的地下信息更丰富;“宽方位”相当于从不同角度拍照片,可以看清地下全貌;“高密度”相当于数码相机的高像素,画质变得更加清晰,整体推动地震勘探进入“高清时代”。历时15年科技攻关,东方物探从理念方法、高端装备、工业软件等方面开展原始创新,全球首创了全新一代陆上地震勘探技术体系,攻克了深层油气勘探的世界级难题,探测能力实现了从5000米到万米油气目标的突破。
与新能源、新能源汽车等能源替代方案不同,“两宽一高”从正面回应着保障能源安全的战略需求。在国内,“两宽一高”技术支撑中国石油取得鄂尔多斯庆城等3个十亿吨级大油田、塔里木博孜大北等4个万亿方大气区等一批重大勘探发现;在海外,东方物探积极配合做好战略选区和潜力资源评价,为中国石油海外油气权益产量当量保持1亿吨稳产提供有力技术支撑。
“为国找油找气是我们最大的价值追求。我们将持续推进物探技术进步,为国家能源事业贡献物探领域的专业力量。”张少华说。
当汪双杰和张少华探秘地球内部的时候,吴光辉和陈勇以天空为舞台放飞梦想。
“我们的目标是打造一款世界级飞机,它不仅代表中国商飞的水平,也要代表中国水平,又要与国际接轨。”中国工程院院士、中国商飞首席科学家、C919系列总设计师吴光辉说。
2017年5月5日下午2点,上海浦东国际机场,全世界的目光聚焦在一架白蓝绿三色涂装的大型飞机上。起飞、盘旋、降落,我国拥有自主知识产权、具备国际水准的干线飞机C919一气呵成,圆满完成第一趟蓝天之旅。泪水与掌声在沸腾的人群中挥洒。吴光辉快步上前,与飞行员紧紧拥抱在一起。
吴光辉从小就有工科天赋,高中时曾自己动手组装了一台收音机。高考填报志愿时,他一眼就相中了飞机设计专业,堂姐夫鼓励他说:“将来可以当总设计师,设计咱们自己的飞机。”
毕业后,吴光辉被分配到西安远郊的航空工业部603所担任技术员。然而,中国航空业当时处于低谷期,科研、生活条件都十分艰苦,飞机设计师们不少选择离开,有的出国、有的转行……
吴光辉选择了坚守。他“沉”下心,日复一日地计算着各种飞机设计关键数据、绘制技术图。功夫不负有心人,历史给予了他“浮”上天的珍贵机遇。
2007年C919正式立项,次年吴光辉受命担任C919总设计师。经过十余年攻坚克难,C919大型客机于2022年9月29日获得中国民航局颁发的型号合格证。通过C919的研制,中国首次走完大型客机设计、制造、试验、试飞及适航取证的全过程,具备了按照国际通行适航标准研制大型客机的能力。为了更好地设计飞机,吴光辉甚至在53岁那年开始学开飞机。
2023年5月28日,C919迎来全球首航,中国东航使用C919执行MU9191航班,从上海虹桥机场飞抵北京首都机场。当飞机穿过象征民航最高礼仪的“水门”,吴光辉与其他120多名乘客一起挥舞国旗,齐声高唱《歌唱祖国》。“我觉得这是一个圆梦之旅,圆了我们大飞机人几十年的梦想。”
吴光辉介绍,目前C919已交付国航、东航、南航16架。“后续我们还有很多工作要做,要让C919越飞越好,让更多的乘客选择乘坐我们的大飞机。”
在行业低谷期同样选择坚守的还有陈勇。2002年,国家批准支线飞机立项研制,陈勇加入研发团队,日后成为C909系列总设计师。与备受关注的C919相比,“探路者”C909更像是一名为后辈撑起肩膀的无名英雄。
当时国内商用飞机设计人员青黄不接,数量和经验都不足,技术基础薄弱,刚开始支线飞机项目举步维艰。2004年,C909飞机初步设计方案确定,正要进行详细设计,却发现还有不少重大技术难题没有解决。面对外界质疑,陈勇顶着巨大压力,带领团队开展设计方案优化,并获得院士专家团队的支持。研发团队成立了几个技术攻关组,经过将近一年时间的努力,完成了无数次分析、计算和试验,攻克了一系列难题,项目顺利完成详细设计,进入制造阶段。
2007年底,C909飞机完成总装下线,陈勇和团队再燃斗志,投入首飞攻坚。“我们把所有试验台集成起来进行联合试验,模拟了首飞可能遇到的各种飞行工况、载荷和故障情况,把问题‘消灭’在地面上。”2008年11月28日,C909飞机腾空而起,国产喷气客机迎来了一个新时代。
之后的适航许可证,陈勇和团队整整“考”了6年。哪里冷、哪里热、哪里侧风大、哪里结冰云、哪里海拔高,陈勇就带领团队去哪里。2014年12月30日,C909飞机获得中国民航局颁发的型号合格证,2016年6月28日,正式开启航线运行,实现了我国蓝天上国产喷气客机商业运营从0到1的突破,这是我国航空工业发展史上的重要里程碑。
通过C909的研制,我国第一次走完了喷气支线客机设计、制造、试验、试飞、批产、交付、运营全过程,掌握了民用喷气运输类飞机研制技术。目前,C909飞机已经交付160架,机队占中国民航支线机队份额超过60%,旅客运输量突破1800万人次,并成功销往海外。