2025年4月23日,王彬文在陕西西安接受《环球人物》记者采访。(本刊记者 杨皓/摄)
人物简介:王彬文,1974年出生,陕西扶风人,我国飞行器强度领域领军人,长期致力于先进飞行器强度基础技术研究、核心能力攻关和重大型号研制。现任中国航空工业集团首席技术专家、强度与结构完整性全国重点实验室主任、中国飞机强度研究所所长。
当中国战机备受世界关注时,当国产大飞机翱翔蓝天时,你会不会好奇:研制一架飞机,拢共分几步?
答案是要经过四大环节——设计、制造、实验、试飞。其中,强度实验是承上启下的“第三棒”。用中国飞机强度研究所(以下简称强度所)所长王彬文的话来说,没有强度实验,就不知道飞机设计得好不好、制造得行不行;没有强度实验,飞机就不能首飞上天,更不能交付运营。
然而长久以来,大众对这“关键一棒”知之甚少。
王彬文带领团队完成了运—20(上图)、AG600(下图)等数十型国家重大航空航天装备强度实验任务。
4月20日,我国完全自主研制的大型水陆两栖飞机AG600获颁中国民航局型号合格证,研制取得圆满成功。3天后,《环球人物》记者在西安见到了“幕后功臣”王彬文,揭开了中国“强度人”的神秘面纱。
这些年来,王彬文主持攻克轻质结构冲击、严酷工况生存、气候环境适应等多个世界性难题,取得了系统的创造性成果,带领团队完成了歼—20、运—20、AG600等数十型国家重大航空航天装备强度实验任务,为我国航空宇航科学与技术和先进飞行器跨代发展作出了重大贡献。
王彬文(左二)带领团队研讨智能起落架设计细节。(本刊记者 龚仕建/摄)
面对赞誉,王彬文始终冷静、谦逊:“强度人的工作就像飞机起落架,平时隐于视线之外,但每次起降都承载着生命的重量。我们多一分严苛,飞机就多一分安全,战鹰就多一分胜算。”
闯劲:挺进技术无人区
美国客机与大雁相撞,紧急迫降哈得孙河;俄罗斯客机遭遇鸟击,紧急迫降玉米地;韩国客机撞鸟后失事,造成179人遇难……据统计,全球每年发生飞鸟撞机事件多达2万余起,国际航空联合会将其列为A级航空灾难。因此,在地面进行鸟撞实验,让飞机设计得到充分验证,至关重要。
早在2006年,王彬文就关注到我国相关研究薄弱,面临“验不了、算不准”的困境,甚至标准鸟撞实验只能求助国外。“人家有的,我们也要有,而且要比他们的更好!”下定决心后,他和团队便一头扎进实验室。
要在地面模拟飞机在空中飞行时与鸟相撞的真实情况,评估发生鸟撞后是否影响飞行安全,速度控得稳、撞击瞄得准是两大难点。鸟撞有不可逆、破坏强的特点,这使实验难上加难,风险极高。
王彬文带领团队经过数千次的实验研究,设计驱动系统,研制脱壳装置,发明控制方法,解决了速度稳定和弹道控制的难题,建成了国际领先的鸟撞实验系统。
破解了“验不了”的困境,王彬文乘胜追击把攻坚目光瞄准“算不准”的难题。“一定要发明一种人工仿真鸟弹!”王彬文计划先破译飞鸟体格密码,既能为人工仿真鸟弹研究打下基础,也能为鸟撞数值计算校准飞鸟本构。他将团队分成几个小组,按照选材组合、配方形式、调控机制进行了数万次的研究探索和比对修正,终于开创了用普通材料制作人工仿真鸟弹替代活鸟进行实验的先河。
之后,他相继标定了材料冲击力学性能,校准了鸟体本构,提出鸟撞分析新方法,发明一种抗鸟撞新结构,不仅实现了“算得准”,而且为大飞机抗鸟撞设计提供了科学依据和根本抓手,支撑其“扛得住”。
此外,王彬文还充分考虑到飞机面临的其他冲击难题——
当起落架发生故障无法正常释放时,飞机只能机腹直接着陆,被称为“应急坠撞”。这种情况下,飞机如何通过变形吸能保障乘客安全?欧美国家对此经验丰富,但我国在大飞机研制前,相关技术几乎一片空白。面对国家的迫切需要,王彬文组建了国内第一支飞机结构适坠性研究团队,创建模型、发明装置、攻关技术,构建起大飞机结构适坠性技术研究体系。
当国内刚开始研制舰载机时,王彬文就敏锐地意识到,必须要突破全机落震实验技术,验证飞机着舰时承受落震冲击的能力。没有任何资料可查,也没有任何经验可循,他带着团队硬闯技术无人区。2017年底,强度所首次完成某型舰载机的全机落震实验,使我国成为全球第二个具备该项实验技术的国家。
在王彬文看来,技术空白区正是创新的沃土。每次攻坚克难,他都去一线和年轻人一起奋战,“这样心里踏实,有种回到年轻时的感觉”。近30年来,他主持完成国家重大科研项目30余项,获国家重大贡献奖、全国创新争先奖、国家科技进步二等奖1项、国防科技进步特等奖1项、省部级科学技术一等奖6项。靠着这股闯劲,他将一个个“卡脖子”变为“杀手锏”。
倔劲:与难题死磕到底
人的许多选择都可以追溯到少年时期,王彬文也不例外。
他出生于陕西农村,童年从没走出过乡镇,人生第一次去县城是参加高考。少时,他常在田野里撒欢,玩累了就枕着麦垛仰望天空,看到飞机穿云而过,心底埋下一颗梦想的种子:长大后要研究飞机。他努力考上了南京航空航天大学,进入飞机设计专业学习。
1997年毕业之际,王彬文做了一个令人意外的选择——放弃北京、上海的工作机会,回陕西入职强度所。很多人对此感到不解:他学的是热门的飞机设计,为何跑去搞冷门的飞机强度研究,而且去的还是曾一度挣扎在“生死边缘”的强度所?
“尽管当时强度所待遇不高、条件艰苦,但我觉得,强度研究作为基础性研究,能探索科学最前沿,推动科技创新,体现出科学家的本色;强度实验作为研究的抓手,能验证理论成果,将科学构想转化为工程实践,体现出工程师的本色。我希望将二者结合起来,研究解决国家航空事业重大需求。”他笑着向记者回忆自己的航空报国梦。
王彬文是幸运的,入所不久就赶上了国家重大型号研制任务。先进的武器装备带来新设计、新材料、新工艺,对强度研究提出新挑战。他干得热火朝天,白天在科研现场向老师傅们请教,晚上就泡在办公室看文献、推公式。带过他的老师傅说:“这小伙子爱琢磨,有股倔劲。”
数年过去,王彬文一如既往的“倔”,与先进飞行器面临的强度难题死磕。“先进飞行器在高速飞行时会因与空气摩擦导致结构急剧升温,最高可达2000摄氏度以上,如何在实验室内精准模拟这么严酷的环境是一道世界性难题。”面对国内技术空白和国外技术封锁,不少人认为实验能力根本无法达到这样的极限条件,王彬文却坚信能找到突破口。“我们决不能让国之重器的锋芒因为我们而暗淡。解决强度研究领域的难题,强度人责无旁贷!”
他带领团队放弃传统石英加热方式,从石墨加热机理入手,经过反复推演实验,将极限加热温度提升至2000摄氏度,同时研发实验装置、创新评估技术,一举推动我国在极端高温耐热性领域达到世界领先水平。
此后,他们又攻克剧烈振动耐久性和高速冲击耐损性等关键技术,让国之重器实现亮剑蓝天之上、御敌千里之外。
韧劲:用15年打破美国霸权
采访中,王彬文数次谈起大型武器装备气候环境实验室——这是他最重要的创新成果之一。
“二战时,美国就发现气候环境是影响飞机等航空武器装备作战性能的关键因素,并在1947年建成麦金利气候实验室。此后70多年里,它是世界唯一一个大型气候环境实验室,支撑了美国武器装备实现全球部署、全球打击和全时作战。”王彬文向《环球人物》记者介绍,“而我国长期以来没有大型气候环境实验室,只能靠天吃饭,但天气预报说明天下雪,明天有可能不下,这导致我们不能系统地对武器装备的气候环境适应性进行研究,盲区多、效能低,大大束缚了装备的潜能发挥。”
王彬文决定迎难而上,打造一间中国的大型气候环境实验室。项目启动初期,有人主张引进国外成熟技术,王彬文却力主自主创新,即便他知道这条路注定充满荆棘。
摆在他面前的第一道难关是气候环境的设计:如何在10万立方米的空间内,用可量化的能量、水、空气,生成风霜雨雪、酷热严寒等各种气候?他带领团队从零开始,一点点摸索,用7年时间终于攻克了实验室气候设计理论和环境调控方法等关键技术。
第二道难关接踵而至:实验室该如何建造?拿地坪来说,它既要能承载动辄数百吨重的飞机装备,又要扛得住零下55摄氏度到零上74摄氏度的极大温差。“尽管我国被称为‘基建狂魔’,但如此特殊的环境要求,对建造而言还是很大的挑战。”为了突破这一关,王彬文又努力了8年。
15年间,王彬文咬着牙跨过一道道坎儿。2021年,大型气候环境实验室终于建成,一举打破美国的技术霸权,实现了填补空白和国际领先的双重跨越。多型飞机的气候环境实验在这间实验室里完成。外国专家曾全程观摩一场实验,不禁大赞中国标准。每每提起当时的场景,王彬文深感自豪。
巧劲:强度需要恰到好处
但误解时有发生。许多“明星”机型曾在强度所接受“极限考核”,巨大机翼在震耳欲聋的轰鸣中折断。“后来有人给我们起了个绰号,叫‘破坏大王’。”王彬文说,“实际上,只有经过我们系统地、科学地、严谨地破坏,才能知道飞机的强度极限,让飞机实现浴火重生、凤凰涅槃。”
王彬文现场指导某型起落架静力实验。(本刊记者 龚仕建/摄)
对飞机进行“精准破坏”并非易事。实验系统复杂,实验机只有一架,在严酷载荷情况下,要保证飞机不出现非预期破坏。而公开资料显示,国外全机静力实验非预期破坏率接近40%。
难道只能靠运气吗?王彬文下定决心要找到一种能有效管控风险的科学方法。他带领团队十年磨一剑,建立了“虚实融合、双线并行”的强度验证新模式,即用数字孪生技术预演“破坏”场景,确保实验风险可控、一次成功。
当看到飞机的破坏位置和虚拟实验结果高度吻合时,全场响起了热烈掌声,王彬文也难掩激动。2015年,他就任强度所所长时还不到41岁,年纪轻,压力大,“前辈们已经将中国的航空强度事业带到了一个高度,我既要守好这个‘家’,又要创新性传承”。他重新定义新时代强度内涵,并确定了“大强度、新强度、数智强度”的发展战略。虚拟实验技术的应用,正是这个发展战略的成功例证。
王彬文(右二)和技术人员研讨大飞机降噪方案设计。(本刊记者 龚仕建/摄)
对王彬文而言,强度已不仅仅是一门科学,更是一门艺术。“如果强度太强,重量增加,飞机的性能就会受影响;如果强度不够,飞机的安全性就无法保证。正所谓,过之一分则拙,欠之一分则险。”
这种对“度”的把握也体现在他的工作方式上。强度所一名工作人员告诉记者,他几乎“没见过所长休假”。但很多人不知道的是,无论工作再忙,王彬文都会挤出一些时间留给生活,每天雷打不动地坚持锻炼1小时。
“强度需要恰到好处。”这是他在强度研究工作中总结出来的哲学。他也用这套哲学管理团队,该上强度时就上强度,该严厉时就严厉,但一扭头,又和团队成员讨论起哪里有美味的小吃,约他们周末一起爬山。也正因“强而有度”,他让团队中每个人的能力都用到了攻坚的刀刃上。
“我们要突破西方构建的体系,开创科研的新范式,实现高水平科技自立自强,为世界发展贡献中国智慧。”如今,王彬文带领团队勇攀新高峰,用澎湃的强度力量,托起一架又一架祖国“神鹰”翱翔九天之上。
《环球人物》2025全年杂志订阅↑↑↑
王彬文