2019年11月26日,中國(guó)核能行業(yè)協(xié)會(huì)通報(bào)了年度科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)項(xiàng)目。
生態(tài)環(huán)境部核與輻射安全中心與北京理工大學(xué)共同合作完成的科研項(xiàng)目“飛機(jī)撞擊作用下載荷特性及其確定方法” 被授予2019年度中國(guó)核能行業(yè)協(xié)會(huì)科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。
自2013年項(xiàng)目實(shí)施到獲獎(jiǎng),經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的六個(gè)多年頭。在這期間,整個(gè)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)全面踐行“產(chǎn)學(xué)研”相結(jié)合,精誠(chéng)合作,攻堅(jiān)克難,最終建立了我國(guó)自主的飛機(jī)撞擊核電廠載荷工程模型,成功打破了國(guó)外在核電廠飛機(jī)撞擊評(píng)估領(lǐng)域的技術(shù)封鎖。
英雄相惜 強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手
自美國(guó)“9·11”事件后,飛機(jī)撞擊核電廠的安全關(guān)注在國(guó)際核電領(lǐng)域迅速發(fā)酵,而國(guó)內(nèi)核心技術(shù)的缺失正阻礙著自主飛機(jī)撞擊評(píng)估技術(shù)體系的建立,也掣肘國(guó)內(nèi)核電未來(lái)向海外的發(fā)展。
時(shí)任環(huán)境保護(hù)部核與輻射安全中心研究所所長(zhǎng)的張春明早就想去啃一啃這塊硬骨頭,奈何實(shí)際困難有著“四手”,而張春明只有“雙拳”。
核安全中心雖多年從事核設(shè)施及輻射環(huán)境安全監(jiān)管工作,有著豐富而堅(jiān)實(shí)的技術(shù)儲(chǔ)備,但飛機(jī)撞擊評(píng)估領(lǐng)域的問(wèn)題有別于傳統(tǒng)的核安全問(wèn)題,最鮮明的特點(diǎn)之一是引入了高速動(dòng)態(tài)沖擊問(wèn)題,這讓傳統(tǒng)的核安全人感到分外頭疼。
偶然的機(jī)會(huì),張春明結(jié)識(shí)了北京理工大學(xué)的段卓平教授。閑談之余,張春明又提到了自己的“心事”,沒(méi)想到對(duì)聊幾句之后就燃起了強(qiáng)烈的思想火花。段卓平在北京理工大學(xué)“爆炸科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”工作,該實(shí)驗(yàn)室在沖擊力學(xué)試驗(yàn)與測(cè)試技術(shù)方面擁有著強(qiáng)勁的技術(shù)實(shí)力。這個(gè)話題的開啟讓兩位研究者越聊越興奮。
在聊天中,張春明的內(nèi)心再一次地躁動(dòng)和期待起來(lái)。多年研究工作的嗅覺(jué)讓他敏銳地感覺(jué)到了這項(xiàng)研究落地的可能性,在核安全領(lǐng)域里相對(duì)陌生的專業(yè)問(wèn)題似乎找到了“他山之石”。
項(xiàng)目策劃障礙重重
項(xiàng)目策劃初期,出發(fā)點(diǎn)非常明確,就是要建立國(guó)內(nèi)自主的飛機(jī)撞擊工程模型,突破國(guó)外的技術(shù)封鎖,但實(shí)際技術(shù)方案的策劃卻困難重重。
一方面,所面對(duì)的國(guó)際熱點(diǎn)問(wèn)題在國(guó)內(nèi)的研究尚屬空白,尤其是對(duì)于壓損載荷,目前只在國(guó)外有少量研究,這是必須跨過(guò)的“障礙”;另外,為了建立可靠的撞擊載荷工程模型,大規(guī)模飛機(jī)撞擊試驗(yàn)是必不可少的。
而現(xiàn)實(shí)情況是,大到動(dòng)態(tài)撞擊試驗(yàn)測(cè)試方法和專用測(cè)試系統(tǒng),小到載荷存儲(chǔ)的基礎(chǔ)元件,很多都是處于零基礎(chǔ)狀態(tài)。
除此以外,由于新問(wèn)題帶來(lái)的專業(yè)交叉,使得合作雙方各自既有的技術(shù)和理念不能很好地達(dá)到統(tǒng)一,安全要求和專業(yè)技術(shù)之間的矛盾和問(wèn)題也不斷涌現(xiàn),在技術(shù)路線、試驗(yàn)測(cè)試方法以及測(cè)試系統(tǒng)研發(fā)等方面也面臨各種技術(shù)難題,這些也讓兩位研究者憂心如焚。
研究者們較起真兒來(lái),確實(shí)不含糊。
面對(duì)多重困難,雙方各自帶著自己的隊(duì)伍又回到了最初的起點(diǎn),再去從頭研究和尋找解決這些問(wèn)題的方法。在接下來(lái)的數(shù)月里,各自不知調(diào)研了多少個(gè)單位,大到研究院,小到材料加工廠,從坐在會(huì)議桌前探討研究思路到前往某個(gè)加工廠車間里討論加工精度。
時(shí)隔大半年后,兩個(gè)人再坐到一起,終于不再愁眉緊皺。經(jīng)過(guò)幾天的現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)合工作后,在反復(fù)的方案推倒和重制中,最終敲定了初步的技術(shù)方案
破冰”之旅舉步維艱
在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中,最具挑戰(zhàn)的工作是實(shí)驗(yàn)室和野外場(chǎng)地試驗(yàn)。每一次試驗(yàn)既是對(duì)項(xiàng)目組智力和體力的巨大考驗(yàn),也是對(duì)物力和財(cái)力的巨大消耗。
對(duì)于高速動(dòng)態(tài)沖擊試驗(yàn),試驗(yàn)過(guò)程和數(shù)據(jù)都是轉(zhuǎn)瞬即逝的。為了保證試驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)的穩(wěn)定和可靠,把控技術(shù)細(xì)節(jié)的要求再次被升級(jí)到新的高度。每一個(gè)測(cè)量設(shè)備和元器件都需要項(xiàng)目組成員的層層甄選,每一條連接線都要經(jīng)過(guò)多次測(cè)試。一遍又一遍的調(diào)試和測(cè)試都不斷地在挑戰(zhàn)項(xiàng)目組成員的耐心。
在實(shí)驗(yàn)室內(nèi),有太多數(shù)不清的日日夜夜與數(shù)不清的歡笑和淚水,項(xiàng)目組成員們?cè)鵀槊恳淮涡⌒〉某晒Ω倪M(jìn)歡欣鼓舞,也曾為每一次小小的失敗垂頭喪氣。雖懊惱過(guò)、遺憾過(guò),但卻從未畏懼過(guò)任何技術(shù)上的失敗。
與此同時(shí),另一支負(fù)責(zé)計(jì)算分析的隊(duì)伍,也在他們的陣地上默默戰(zhàn)斗著??上驳氖?,數(shù)值計(jì)算研究伴隨著波折的試驗(yàn)向前穩(wěn)步推進(jìn),數(shù)值計(jì)算的成果也為試驗(yàn)調(diào)整提供了很多新的思路,隊(duì)伍間互相打氣鼓勵(lì)。隨著時(shí)間的流逝,每個(gè)課題組成員都在默默地努力著,大家的內(nèi)心都清楚,什么時(shí)候敢于踏出實(shí)驗(yàn)室了,也就意味著離最后的成功不遠(yuǎn)了。
隨著技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)的不斷積累、實(shí)驗(yàn)室規(guī)模試驗(yàn)的不斷成功,該階段工作也逐漸進(jìn)入尾聲。野外場(chǎng)地試驗(yàn)是真正考驗(yàn)技術(shù)實(shí)力的研究階段,類似的大型試驗(yàn)國(guó)外也僅僅做過(guò)一次,技術(shù)方法和細(xì)節(jié)不得而知,國(guó)內(nèi)尚屬首次開展,而基于小型試驗(yàn)確定的運(yùn)動(dòng)靶體測(cè)試的核心方法能否可靠地推演到大型試驗(yàn)上,也是項(xiàng)目組成員們關(guān)注的焦點(diǎn)。
雖然之前做了心理準(zhǔn)備,但是野外場(chǎng)地試驗(yàn)還需要項(xiàng)目組解決一系列現(xiàn)實(shí)問(wèn)題,比如試驗(yàn)?zāi)P偷倪\(yùn)輸、安裝和調(diào)試,危險(xiǎn)品火箭橇推進(jìn)裝置的安全檢查和現(xiàn)場(chǎng)安裝,多套試驗(yàn)測(cè)試儀器設(shè)備的安裝、連接和調(diào)試,現(xiàn)場(chǎng)多方人員的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)和分工等各類大小問(wèn)題。
在試驗(yàn)準(zhǔn)備階段,試驗(yàn)基地滿是項(xiàng)目組成員跑動(dòng)和呼喊的身影,一個(gè)靶板載荷信號(hào)的測(cè)試有時(shí)耗費(fèi)幾分鐘,也有可能要耗上幾個(gè)小時(shí)都無(wú)法解決,每個(gè)項(xiàng)目組成員各自分工負(fù)責(zé),從不抱怨。
此外,野外試驗(yàn)還需要“看天吃飯”,花費(fèi)幾天準(zhǔn)備好的試驗(yàn)狀態(tài)也曾因遇到霧或雨的天氣無(wú)功而返。
陽(yáng)光總在風(fēng)雨后
功夫不負(fù)有心人。中型飛機(jī)模型野外場(chǎng)地試驗(yàn)陸續(xù)成功了,這讓課題組成員信心大增。
就要到最后一次的原型飛機(jī)試驗(yàn)了,所有的成員更不敢有絲毫怠慢,從現(xiàn)場(chǎng)指揮到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施,再到后勤保障,每個(gè)參與其中的成員無(wú)不盡職盡責(zé)。
在試驗(yàn)的準(zhǔn)備階段,比以往花費(fèi)了更多籌劃和檢查時(shí)間,各層級(jí)負(fù)責(zé)人保持高度集中,白天在試驗(yàn)場(chǎng)地反復(fù)調(diào)試檢查,晚上在駐地相互討論和推演。
好事多磨。所有人等候最后試驗(yàn)的心情都格外復(fù)雜,興奮與擔(dān)憂的心情相互交織著。
終于,原型飛機(jī)試驗(yàn)系統(tǒng)開始進(jìn)入試驗(yàn)前的最后全面檢查,之前無(wú)數(shù)的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)成了課題組成員安撫內(nèi)心最有效的藥劑。一切就緒,大家神情嚴(yán)肅,進(jìn)入倒數(shù)……5,4,3,2,1,開始!短短的幾秒鐘之內(nèi),軌道上的原型飛機(jī)完成了啟動(dòng)、加速、脫軌、撞擊靶板的全過(guò)程,試驗(yàn)成功了!
然而,這幾秒鐘對(duì)于親歷這個(gè)項(xiàng)目的課題組成員來(lái)說(shuō)如同度過(guò)了幾年。完成了最后一次試驗(yàn),所有人懸著的心終于踏實(shí)了下來(lái)。
后續(xù)的幾個(gè)月里,課題組成員們結(jié)合理論分析、數(shù)值模擬計(jì)算和豐富試驗(yàn)數(shù)據(jù)開展了全面深入的研究工作。
經(jīng)過(guò)不斷地推導(dǎo)和數(shù)據(jù)驗(yàn)證,最終提出了國(guó)內(nèi)自主的飛機(jī)撞擊載荷工程計(jì)算模型,避免了國(guó)際上理論公式復(fù)雜的載荷計(jì)算過(guò)程,為工程應(yīng)用提供了重要的工具。這項(xiàng)歷時(shí)六年多的研究終于畫上了圓滿的句號(hào)!
項(xiàng)目的順利完成承載了太多的酸甜苦辣。近六年的時(shí)間里,新同志熬成了技術(shù)骨干,青年同志熬成了中堅(jiān)力量,老同志們也終于了卻了一樁心愿。無(wú)悔的付出終換來(lái)了圓滿的回報(bào)!一段“旅途”的結(jié)束意味著一段新的征途的開始,參與項(xiàng)目的研究人員們將再一次整裝待發(fā),向著新的一段“破冰”之旅繼續(xù)前行。