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​从受制于人到走向世界,他们让国产大飞机之梦平安“落地”丨百年薪火传 湘企红色路(36)
来源:本站    发布时间:2021/11/16 9:11:50
在近日举行的第四届中国国际进口博览会上,上海飞机制造有限公司与高科技和制造企业霍尼韦尔签署意向书,后者将配合上飞的2022年C919和ARJ21飞机生产计划为其提供相应产品和解决方案。这意味着国产大飞机C919即将迈入量产与交付阶段。
几代中国人期盼的、坐上属于自己国家的大飞机的梦想已经近在咫尺。

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△我国自主研制喷气式干线客机C919下线仪式。图源央视新闻


回首航空报国的征途,从中小航空发动机到起落架,再到飞机机轮刹车制动领域的关键核心技术,湖南这片红色热土书写了波澜壮阔的画卷。其中,湖南兴湘集团“联姻”中南大学,“产学研用”深度融合,在航空航天技术攻关和构筑创新体系的道路上,书写并延续着新的篇章。
2013年11月,习近平总书记来到中南大学调研科技创新,了解国家重金属污染防治工程技术研究中心和粉末冶金国家重点实验室的研发应用情况。中南大学粉末冶金工程研究中心有限公司(以下简称“粉冶中心”)作为中南大学科技成果转化孵化平台,承载着解决和服务国家重大战略需求和产业化发展紧密衔接的使命,孵化了博云新材、英捷高科、博云东方、起降公司、博云制动等一批公司。按照党中央、国务院对深化高等学校所属企业体制改革的部署,高校企业划入国资统一监管成为改革方向。2018年,湖南兴湘投资控股集团增资扩股粉冶中心,成为控股股东,发挥国有资本运营平台力量,推动并提速高校科研与技术成果转化、战略性新兴产业集群培育。
近日,国资潇湘走进位于长沙高新区的粉冶中心,博云新材飞机机轮刹车配件车间正在满负荷生产。四十多年前,我们国家在航空制动领域遭遇的“卡脖子”封锁,在一场伟大的征途中,被湖南人步步攻克。

国产化攻关

从解决“卡脖子”问题到批量出口

“滑行、起飞……着陆、滑行、停稳,别小看刹车片,它是飞机实现制动和保证安全飞行最关键的部件之一,地位不逊于航空发动机。”博云新材副总裁冯志荣告诉国资潇湘融媒,飞机刹车片(又称刹车盘)属于易损品,按照2500个起落/年测算,大型客机平均一年就得更换一次刹车片。

几十年来,中国的大飞机以进口为主,比如来自美国的波音、欧洲的空客等。鲜为人知的是,包括刹车片在内的部分飞机配件同样曾经一度受制于人。
上个世纪70年代,我国民航的主力机型为从英国进口的“三叉戟”飞机。然而,由于国际形势变化,我国飞机的配件遭断供,刹车片面临“卡脖子”。

“在一个飞机寿命周期里,刹车片要更换多次。依靠进口,货源紧张,价格很高,国家不仅要花费大量资金,更关键的是,没有刹车片,飞机就无法起飞。为了保障正常运行,有时不得不‘拆东墙补西墙’——从其它飞机上拆配件救急待修的飞机。”冯志荣说。

1975年,根据国家计委“关于立足国内解决民航进口飞机刹车装置问题”的指示精神,在民航总局、冶金部、航空工业部等有关单位的协作下,中南矿冶学院粉末冶金研究所负责三叉戟飞机刹车材料的攻关研制。克服重重困难,1977年8月,装配国产刹车的252号三叉戟飞机在广州白云机场进行试飞验证,受到好评。1979年,中南矿冶学院粉末冶金研究所成为国内首家大型三叉戟飞机刹车副(刹车装置中的组件之一)定点生产单位。历时八年,1983年5月,整套刹车材料通过技术鉴定并批量生产,彻底解决了三叉戟飞机刹车材料的“卡脖子”问题

乘着改革开放的东风,大量的图-154飞机和部分麦道、波音飞机被引进到中国。1988年,黄伯云留美归国,执掌中南工业大学粉末冶金研究所,带队突破传统粉末冶金摩擦材料存在的“稳定性差”和“重载耐磨损性差”等技术难题。随后,研究所研制的高性能粉末冶金飞机刹车材料,为图-154等系列飞机提供了关键部件,获得了我国第一个由国外颁发的飞机零部件制造人许可证,并批量出口国外
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△1991年,俄罗斯图波列夫航空联合体向中南工业大学颁发认可证。受访者供图


“炭”材续新篇

深耕20年助国产大飞机“落地”

代刹车材料,一代飞机。科技的进步和航空工业的飞速发展,对刹车材料提出了更高的要求,粉末冶金刹车材料迎来迭代。炭/炭刹车材料以质量轻、耐磨损、耐高温等优点逐渐成为飞机刹车片的主流,被誉为“黑色黄金”。但该技术当时被英、法、美三国垄断,并实行严密的技术封锁,我国每年需花费数亿元进口炭/炭刹车副。

上世纪90年代初,我国启动民用飞机炭刹车盘研究,包括中南大学、航天43所、航空621所、华兴航空机轮公司、烟台冶金新材料所等在内的科研院所与企业担起这项事关国家航天航空安全的大任。在此之前,我国在军用飞机领域进行了炭/炭刹车材料的应用研究,但由于技术不成熟等原因,并未实现批量应用。
“中南大学前期在钢刹车盘领域,积累了民航飞机刹车材料的研发经验,同时也早已在开展炭/炭刹车材料的研究和开发,而且取得了不错的成绩。”黄伯云说。
由此,中南大学由黄伯云带领材料、化学、机械、电子、航空等学科领域的60多人组队联合攻关。记不清多少次试验、多少个通宵达旦,1996年,该团队完成了高性能炭/炭复合航空制动材料的基础研究,开始走出实验室,进行工业化实验。
国资潇湘融媒记者在博云新材的厂房内看到,一个个“秘制”大炉子正在燃烧着,这是炭/炭刹车盘的生产场景。“由于生产的关键设备(国外)禁止出口,大部分是只能靠自己设计,委托国内其他厂家加工甚至自己加工。”冯志荣坦言。
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△博云新材生产飞机刹车盘的车间。受访者供图
作为科研成果工程化研究试验基地,中南大学粉末冶金国家工程研究中心于1998年正式承担“炭/炭复合材料国家工业性试验项目”,开始工程化的技术攻关。
“(我们)在研制的过程当中,还要不断地奔赴广西桂林的地面惯性台去做模拟实验,从正常刹车、超载,到热态、湿态,再到响应频率、中止起飞等,二十余项指标需逐一过关。”冯志荣回忆。2000年9月的实验中,刹车片急剧升温,摩擦系数突降,实验失败,那也成为黄伯云和团队最黑暗、最煎熬的时期。顶住巨大压力,一遍遍地实验,一项项地排查,一点点地改进……一年之后,一套完整的具有自主知识产权的高性能炭/炭航空制动材料的制备技术成型了
博云新材全资子公司长沙鑫航机轮刹车有限公司的副总经理黄伟明曾经在中航工业第609研究所工作多年,参与部分相关工作,他回忆:“中南大学的强项是摩擦材料,而609所的强项是结构设计。所以,进入2000年,两家联合起来进行碳刹车盘的国产化工作,也开启了炭/炭刹车材料在军机上的应用研究。”
2003年1月装机试用,11月,博云新材成为国内首家获得波音757飞机碳刹车副PMA证(零部件制造人批准证书)的企业。由此,我国成为继英、法、美之后第4个拥有航空制动材料生产技术的国家。
2005年初,该项技术荣获国家技术发明奖一等奖,达到国际先进水平。“这个材料的研究,经过了一个长期的过程,差不多有近20年的时间,前面也有很多的技术准备。”黄伯云介绍道。
依托炭/炭复合材料核心技术,黄伯云率领团队研制的高性能飞机机轮及刹车系统,为我国C919、进口波音、空客等大飞机和先进战机提供了成套制动部件,并为航天装备动力系统提供关键高温部件,保障了国家航空航天战略安全。
C919承载着中国人的大飞机梦。中国商飞既是我国中大型客机项目的实施主体,也是统筹干线飞机和支线飞机发展、实现我国民用飞机产业化的主要载体。2008年,C919飞机项目启动之际,粉冶中心下属子公司就与美国霍尼韦尔组建合资公司为C919飞机提供机轮刹车系统。自2015年7月交付第一套碳刹车至2020年11月,已累计交付产品100余套,确保了C919飞机的研制进度。
这项技术开发至今,国际民用炭/炭材料已降价50%,为我国每年节约数千万美元进口费用,大大降低了航空公司的运营成本。
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△研发炭/炭刹车材料的力学测验。受访者供图

 

阅兵展风姿

在湖南布局世界级试验基地

“当飞机‘米秒不差’飞过天安门接受检阅的那一刻,我和团队的眼睛都湿润了。”国庆节,是一个特殊的日子,对于黄伟明、罗真和团队而言更是意义非凡。尤其是两年前,湖南自主研发的机轮刹车和控制系统集成在一起护航运输机和教练机飞上天,为建国70周年国庆大典阅兵式而筹备的日子,骄傲、自豪、光荣与压力、艰辛等多种情愫交织在一起,至今历历在目。

2019年6月至9月是为期100天的阅兵训练保障,黄伟明和团队们的神经始终绷得紧紧的。“每天清晨6点之前到北部战区空军某机场,从飞机系统附件到机轮刹车,要‘看摸听嗅’件件到位,做好飞行前机务准备;每个飞行起落结束后都要给飞行员进行技术解答,并再次对飞机进行全面系统检查;期间,全天候待命,进行故障排除,直至顺利返航、归建。”这是鑫航公司的先锋岗党员罗真作为阅兵保障服务人员的工作日常。
“可能受高温影响,飞行训练期间出现了一次缸座漏油故障。”罗真回忆,当时的天气预报是三十几摄氏度,机场跑道上大概有六十多摄氏度,他一头扎进起落架舱底部,一趴就是几个小时。“虽然现场保障团队只有我一人,但在长沙实时待命的同事是我强大的支撑。前后方团队以精湛的技术和默契展开隔空配合,很快实现了故障归零。”
2019年10月1日,新中国成立70周年当天,依托中南大学高性能炭/炭航空制动材料的制备技术,装载了长沙鑫航机轮刹车和控制系统的4架先进某型运输机和3架先进某型教练机顺利起飞,“米秒不差”飞越天安门,接受习近平总书记和全国人民的检阅,向世界证明了中国制造的实力。
阅兵现场掌声雷动。幕后,罗真和所有保障人员在汗水和泪水中相拥……这是他们一生中最美的记忆之一。
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△2019年,罗真收到国庆参阅飞行部队赠与的锦旗和感谢信。图源博云新材官微
“一个国家技术发达与否,要看工业的‘皇冠’——航空产业。提出建立大飞机产业的,目前世界上只有‘ABC’,A即欧洲的Airbus空中客车,B即Boeing美国波音,C即China中国。大飞机要飞得好,着陆系统是最重要的。所以,大飞机地面动力学试验平台落户湖南,意义重大!未来这里将形成起降系统领域世界一流的基地和高新技术产业。” 中国工程院院士黄伯云向国资潇湘融媒如是说。
作为国家航空工业布局的重点省份,湖南的航空产业集群正在形成气候。期间,兴湘集团与中南大学的强强联手,硕果频出。
在湖南省政府和长沙市政府的支持下,2020年初,由中国商飞和粉冶中心等多方共建的大飞机地面动力学试验平台项目落户长沙金霞经开区。规划建设面积约341亩,总投资10亿元以上,致力打破西方高端技术的垄断,发展和优化国产飞机项目,实现国家科技自立自强,将是航空产业科研发展道路上的一座里程碑,成为继美国NASA之后第二个世界级的飞机起降系统、机轮刹车系统科技创新平台。
“这相当于一个大数据实验平台,可以模拟各种跑道和配套生产的应用场景,能加快国产飞机的研发周期。”粉冶中心党委副书记、总裁姜锋说。
据中国商飞上海飞机设计研究院党委委员、副院长王鸿鑫介绍,该平台预计2022年完成基础设施建设,滑轨台架系统完成安装并进入联调联试;2023年大飞机地面动力学试验平台建设竣工。项目建成后,将为湖南打造航空动力世界级先进制造业集群注入强劲动力。
2021年,以粉冶中心旗下上市公司博云新材为平台,兴湘集团通过定向增发方式,引进第三大股东国家级大基金,为粉冶中心插上国有资本的翅膀,加速关键技术攻关和国产替代,更好地服务于国家战略性新兴产业及军民融合产业发展。
“未来,粉冶中心将进一步发挥两个股东的优势和作用,一是兴湘集团国有资本运作和企业管理方面优势,二是中南大学在人才和科技研发方面的优势,赋能博云新材、起降公司、长沙鑫航等子企业,做强做优,进一步巩固湖南在国内飞机起降系统的产业龙头地位,聚集更多的与航空相关的产业,延链、强链、补链,形成湖南航空产业集聚发展态势,为湖南‘三高四新’战略实施贡献更大力量。”姜锋说。