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热血丹心写风流——记国家技术发明一等奖获得者黄伯云和他的创新团队

2005年3月28日上午,2004年度国家科学技术奖颁奖仪式在庄严的人民大会堂隆重举行。中国工程院院士、中南大学校长黄伯云教授领衔的创新团队发明的“高性能炭/炭航空制动材料的制备技术”一举拿下国家技术发明奖一等奖,结束了该奖项连续六年空缺的历史局面。

当黄伯云院士从国家主席胡锦涛手中接过国家技术发明一等奖的荣誉证书时,全场响起雷鸣般的掌声。这是一个必将载入史册的激动人心的时刻!20年的努 力、60多名创新团队成员的心血、2亿元国家重大项目投入、9项发明专利、6大类30多台成套关键工艺装备,共同铸就了这个国家技术发明一等奖。这一技术 发明的成功,使我国成为继美、英、法之后第四个拥有该制备技术和生产该类高技术产品的国家,标志着我国在航空航天炭/炭复合材料领域迈入世界前沿。这对打 破外国对该技术的封锁,实现我国高性能航空制动材料国产化,确保国家航空航天战略安全具有重大意义。

国外垄断,逼着我们自己干

飞机的起降和滑行离不开航空刹车副。目前,国际上使用的航空刹车副有金属盘和炭/炭盘两种,而炭/炭复合材料作为航空制动材料,其使用寿命是金属刹 车副的5至7倍;同时,炭/炭复合材料的密度只有金属材料密度的1/4,一架波音757飞机采用炭/炭刹车副,其重量可减重300公斤。由于炭/炭复合材 料的卓越性能,当今国际上包括波音、空客在内的大多数新型客机的刹车副均采用炭/炭复合材料。在高速列车、坦克等新一代刹车装置以及在航空航天器的其它构 件方面,炭/炭复合材料也有着极为广泛的用途。

早在上世纪60年代末,世界许多国家就开始进行航空刹车用炭/炭复合材料的研制工作。80年代中期,美、英、法三国技术成熟,并生产该材料。由于炭 /炭复合航空制动材料装备技术被美、英、法三国垄断,我国从国外进口的炭/炭复合航空刹车副不仅价格高,而且价格以每年10%左右的速度上涨。我国的民航 和军用飞机中,使用炭/炭复合航空刹车副的占50%左右,仅大型民航飞机每年的更换量就达1万盘,由于全部依赖进口,每年消耗外汇近5000万美元。更关 键的是,如果我们不突破该项技术,将在航空航天领域受制于人,严重影响国家安全!

为了实现炭/炭复合航空刹车副的国产化,1986年,“高性能炭/炭航空制动材料的制备技术”课题组在中南工业大学成立,开始进行基础研究工作。

为 了在研究工作中少走点弯路,课题组也曾到国外学习借鉴。但由于炭/炭复合材料涉及国家安全,现成的技术和成套关键设备根本买不到,更不用说学习其核心技 术。有一次,黄伯云院士到国外参观,接待人员对他说:“很抱歉,你不能参观我们的生产车间。如果你购买我们的技术,就可以至少缩短20年的研究时间。”言 下之意就是说我们20年还拿不出这个产品来。黄伯云听了这句话,虽然心里很不舒服,但为了加快研究进程,还是花钱买了一件产品回来。可课题组对这个产品进 行“解剖”研究后竟发现这是个废品。外国人轻视的话语和愚弄人的做法在课题组成员的内心激起了强烈的波澜:靠别人靠不住,只能靠自己。我们不仅应当自行研 制开发出这种产品,而且在技术性能上要超过外国同类产品。

学成归来,精兵强将攻难关

位于湘江之畔、岳麓之阳的粉末冶金国家重点实验室,外表看起来并不怎么起眼,但这里却是世界瞩目的我国炭航空制动材料研究群体的大本营。

项目主持人黄伯云院士,1980年留学美国,在美国的8年里,先后完成了硕士、博士、博士后的学习。许多国外知名企业重金聘请他,一些名牌大学高薪 招揽他,但黄伯云不为所动。他说:“我的根在中国,我应该回到生我养我的土地上去,为自己的祖国和人民服务,那才是有意义、有价值的。”

1988年,黄伯云结束在美国8年的留学生活,毅然放弃国外优厚的待遇,携妻带女踏上归国之途。回国以后,他作为我国高技术新材料领域的著名专家, 在航空航天复合材料以及其他关键材料研究与产业化方面作出了突出贡献。上世纪90年代,黄伯云主持完成了“高性能粉末冶金飞机制动材料”等一系列重大课 题,先后获得国家技术发明二等奖和国家科技进步二等奖等多项国家奖励,他领衔研制开发的金属基航空制动材料获得了我国第一个航空制动材料国外生产使用许可 证,产品打入国际市场。

项目组主要成员熊翔,1997年作为高级访问学者到英国Leeds大学材料学院学习,主修炭/炭复合材料。在英国进修期间,他为了尽快掌握有关技术,几乎每天都要学习到深夜。

从俄罗斯宇航材料研究院进修归来的黄启忠、邹志强也加入到这个创新团队。

百折不挠,目标锁定“大鲸鱼”

课题组的成员多数是材料学科的专家,在金属基刹车盘制备方面有着丰富的经验,但粉末冶金研究的是金属材料的制备,炭/炭却是无机非金属材料,属于材料学科不同的研究方向。为了打好研究基础,他们从探询粉末冶金与炭/炭不同规律和特性开始入手。

1996年,黄伯云率领的课题组经过无数次实验,掌握了炭/炭复合材料的基本制备方法。1997年通过成果鉴定。1998年,“高性能炭/炭航空制 动材料的制备技术”被列为国家重点项目,开始工业性试验。也就是在这一年,项目组设计出了生产高性能炭/炭航空制动材料的一整套小型设备,当他们满怀期待 地投入实验,结果却出来了一堆连他们自己都看不懂的炭团团。这些炭团团离实际应用的标准相差甚远。再进行实验,又失败了……

一系列的挫折接踵而来,项目组成员都把探询的目光投向黄伯云院士:又失败了,怎么办?

面对困难,黄伯云院士的攻关决心岿然不动,他鼓励课题组成员:“这个项目将是一系列技术发明的系统集成,一旦攻克了,收获的将是一头大鲸鱼而不是一条泥鳅。理所当然,我们遇到的困难也不是山丘,而是一座座高峰。”

为了进一步加快“炭/炭航空制动材料的制备技术”项目这个庞大的系统工程进度,黄伯云院士将材料、化学、冶金、机械、电子、航空六大学科的工程技术人员共60多人聚于麾下。并将此项目分解成六大子课题同时进行攻关。

作为主帅,黄伯云院士身体力行与同事们一道分析和讨论实验结果,制定实验方案。他每天的工作时间平均达12个小时,通宵达旦地干活也是常有的事。

项目组成员告诉记者:“黄伯云院士为研究操尽了心,他的干劲让人敬佩,我们没有理由不加倍干。”由于黄伯云院士以身垂范,1998年以来,这个创新团队的成员团结一心扑在研究上,连续四五年没有好好休一个节假日,加班加点司空见惯。

不言放弃,造出自己的新产品

1999年1月,“炭/炭航空制动材料的制备技术”项目六大子课题组先后完成任务,设备进行组装。

1999年3月,安装在国家粉末冶金工程研究中心的大型“炭/炭航空刹车副”生产设备调试完毕。

1999年8月,第一批样品出炉。

然而,成功的道路并不平坦。2000年9月,他们从几批制出来的样品中选出最好的进行了两次惯性台实验。结果一检测,在强度、性能等方面与国外产品相比差了许多。这对他们打击比较大,心理压力也比较大。

是继续研究,还是就此打住?课题组成员围坐在一起,连续讨论了一个多星期。项目总负责人黄伯云院士一个星期没有睡好觉,吃安眠药也不管用。他回忆 说:“那是我们课题组经历的最困难的时期,能想到的技术招数都用上了,却没有什么效果,当时真有一种山重水复疑无路的感觉……”经过反复思考,黄伯云院士 做出了最终决定,他态度坚决地对课题组成员说:“我们只能前行,只能成功,因为这个项目关系到国家航空航天战略安全,意义格外重大。我干定了这个项目,就 是将自己这条老命搭进去也要干成!”这一番肺腑之言,掷地有声,闻者无不动容。于是,这个团队统一了思想,又重新回到实验室。

苦心人,天不负!2002年,他们终于迎来了技术上的重大突破!他们攻克了炭/炭复合材料制备过程中的系列难题,走出了一条与国外完全不同的技术路 子,在国内外首创了具有显著特色和自主知识产权的高性能炭/炭刹车材料制备技术,形成了重大成果和发明。该制备技术共形成国家发明专利11项,其中已授权 9项,同时研发了具有自主知识产权的6大类共30台成套关键工艺设备。采用本制备技术生产的高性能炭/炭复合材料航空刹车副,与国外同类产品相比,使用强 度提高30%,耐磨性提高20%;寿命提高9%;价格降低21%;生产效率提高100%;高能制动性能超过25%。

2003年1月20日,中南大学研制的B757-200型飞机国产炭刹车副在海口美兰机场装机试飞成功;

2003年9月20日,再次装机试飞,当B757-200型飞机降落后稳稳停在飞机场,随机测试的课题组成员击掌欢呼,激动得相互拥抱。

2003年12月27日,中南大学获得中国民航总局颁发的第一个大型飞机炭/炭刹车副零部件制造人批准书和航天产品工艺定型书。紧接着,中南大学建成了年产一万盘炭/炭刹车片的工业化示范生产线,产品在中国南方民航、厦门航空、上海航空等公司的波音757飞机上批量应用。

真是“酒香不怕巷子深”,当这一消息传到国外,英国Dunlop、美国Goodrich、法国Messier等公司多次派员到中南大学考察,洽谈合作事宜。俄罗斯图波列夫设计局和红宝石厂与中南大学签订协议,请求为俄制最新大型客机提供炭/炭航空刹车副。

记者在采访黄伯云院士时问道:“是什么力量使你们克服重重困难取得丰硕成果?”他的回答很简单:“一个知识分子,要有远大的理想和为祖国的振兴无私奉献的精神。只有这样,你才会有宽阔的胸怀,从失败、挫折中看到成功和希望,一步一个脚印地前进,不断创造新的成果。”