中國(guó)是世界文明古國(guó)。“嫦娥奔月”是人類最古老的登月幻想，中國(guó)的風(fēng)箏和火箭是世界公認(rèn)最古老的飛行器，走馬燈的原理和現(xiàn)代燃?xì)鉁u輪的工作原理基本相同，竹蜻蜓則是螺旋槳和直升機(jī)的雛形。近代，中國(guó)在航空航天工業(yè)上取得了一定的進(jìn)展，比如1887年華蘅芳制造中國(guó)第一個(gè)氫氣氣球。但中國(guó)航空事業(yè)真正的蓬勃發(fā)展是從新中國(guó)成立之后開始的，如今，中國(guó)航空已為空軍、海軍提供重要的軍事技術(shù)裝備保障，滿足民航事業(yè)需要，并已為我國(guó)航天事業(yè)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

    眾所周知，提高零部件的服役壽命是確保航空航天裝備的安全性、可靠性、耐久性和經(jīng)濟(jì)性的重要保障。為了全面科普航空航天領(lǐng)域的相關(guān)防護(hù)知識(shí)，了解航空航天飛行器關(guān)鍵件的壽命預(yù)測(cè)與延壽技術(shù)，記者特邀請(qǐng)到同濟(jì)大學(xué)博士生導(dǎo)師高玉魁教授做相關(guān)方面的精彩解讀。

    高玉魁教授，現(xiàn)任同濟(jì)大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師、中國(guó)商飛上海飛機(jī)設(shè)計(jì)院兼職C919 的副主任設(shè)計(jì)師，在航空航天零部件的表面強(qiáng)化工藝技術(shù)、航空航天飛行器關(guān)鍵件的壽命預(yù)測(cè)與延壽技術(shù)等多方面取得過豐碩的科研成果。下面請(qǐng)隨記者進(jìn)入精彩訪談。

高玉魁教授

    記者：您從事航空航天材料領(lǐng)域研究多年，取得過許多豐碩的成果，請(qǐng)談?wù)勀∠笊羁痰目蒲薪?jīng)歷并發(fā)表您的感想？

    高教授：航空航天領(lǐng)域很大且所涉及到的專業(yè)面很廣，從事科研工作二十余年來，我只想在自己的專業(yè)領(lǐng)域踏踏實(shí)實(shí)做些事情。工作的重心一直放在表面強(qiáng)化工藝技術(shù)上，具體來講就是針對(duì)零部件易發(fā)生失效的部位--表面進(jìn)行強(qiáng)化處理，以改善表面完整性，從而提高零部件的服役壽命，確保航空航天零部件的安全性、可靠性、耐久性和經(jīng)濟(jì)性（可簡(jiǎn)稱四性），確保飛行器關(guān)鍵件的四性是國(guó)內(nèi)外飛行器設(shè)計(jì)、制造和使用等過程中始終圍繞的主體。簡(jiǎn)單來講我們就像航空航天零部件的醫(yī)生，專門研究預(yù)防零部件失效和延壽的。正如人有一定的壽命一樣，零部件在服役條件下也有壽命。因此零部件的服役壽命的確定以及對(duì)關(guān)鍵零部件和核心重要件開展延壽工作具有重要意義和價(jià)值。

    回憶這幾十年的科研工作，令我影響最深刻的是2001 年為了打通某型號(hào)戰(zhàn)斗機(jī)生產(chǎn)線，我必須在工廠跟產(chǎn)，非常地繁忙。跟產(chǎn)期間，需要不斷看前蘇聯(lián)的工藝文件和學(xué)習(xí)他們的工藝。當(dāng)時(shí)結(jié)合零部件的結(jié)構(gòu)特征，在工廠做表面強(qiáng)化的工藝實(shí)驗(yàn)，出現(xiàn)了問題就得去設(shè)計(jì)所溝通、協(xié)商和洽談圖紙。這是我剛剛上班一年后的實(shí)際情況，研究專業(yè)團(tuán)隊(duì)有5 人，當(dāng)時(shí)退休返聘的有1 人，有2 位待退休的老師傅和1 個(gè)準(zhǔn)備出國(guó)的人。組里嚴(yán)重缺人，我是組里最年輕的也是專業(yè)組長(zhǎng)，當(dāng)時(shí)的壓力很大，一方面是缺人，另一方面也缺發(fā)展機(jī)遇。安排好組里的科研生產(chǎn)和測(cè)試等工作的同時(shí)還得搞好軍機(jī)的型號(hào)研制任務(wù)，因此不得不邊搞科研邊跟產(chǎn)。跟產(chǎn)期間向工人師傅學(xué)到了不少機(jī)械加工的知識(shí)，也了解了某些關(guān)鍵零部件的加工制造工序和檢驗(yàn)要求。

    這是我第一次搞軍機(jī)型號(hào)的研制工作，不僅科研收獲很多，而且也學(xué)會(huì)了與工廠、設(shè)計(jì)所打交道。現(xiàn)在想來，跟產(chǎn)的經(jīng)歷補(bǔ)充了課本知識(shí)上的不足，也使我的研究貼近了現(xiàn)實(shí)應(yīng)用。雖然當(dāng)時(shí)壓力大，但我不怕困難，不懂就問，面對(duì)困難想辦法克服，就對(duì)人生認(rèn)識(shí)和科研認(rèn)知的提升。

    這些經(jīng)歷都是財(cái)富，所有的磨難都是機(jī)遇，并為我以后的科研道路奠定基礎(chǔ)。

    記者：2010.4-2011.2 和2014.6- 2014.9 您曾兩次赴丹麥科技大學(xué)（DTU）RisØ 校區(qū)風(fēng)能實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行學(xué)習(xí)、研究。您覺得中國(guó)與西方國(guó)家在學(xué)習(xí)研究和科研方式上面有何差別？可以進(jìn)行哪些方面的學(xué)習(xí)和互補(bǔ)？

    高教授：RisØ 是世界上非常著名的科研機(jī)構(gòu)，它創(chuàng)建于上個(gè)世界的五十年代，是為了實(shí)現(xiàn)著名量子力學(xué)創(chuàng)建者波爾（Bohr）和平利用原子能的倡議而由丹麥政府大力投資建立的國(guó)家能源實(shí)驗(yàn)室，目前其風(fēng)能技術(shù)和其他可持續(xù)能源仍然領(lǐng)先世界。我非常有幸在2009 年和2014 年分別在丹麥科技創(chuàng)新部和丹麥科技大學(xué)風(fēng)能實(shí)驗(yàn)室的資助下兩次來RisØ 實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)和從事研究。自己感到最大的感受是可以和組內(nèi)的科研人員一起交流共同進(jìn)步，即使組內(nèi)的小蝦米也可以和大牛一起討論自己的看法而且這里的學(xué)術(shù)氣氛沒有功利性。此外，通過學(xué)習(xí)最大的收獲就是知道國(guó)際上的科研前沿并對(duì)自己的研究規(guī)劃進(jìn)行了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，在理論和應(yīng)用上找到了平衡點(diǎn)。

    中國(guó)近十年來科技發(fā)展很快，在國(guó)際學(xué)術(shù)高地也占有了一席之地，但與國(guó)外相比還是我們的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究存在一些急功近利和缺少長(zhǎng)期深入的人力投入。丹麥科技大學(xué)（DTU）RisØ 校區(qū)風(fēng)能實(shí)驗(yàn)室在風(fēng)能技術(shù)、材料研究等方面具有國(guó)際一流水平，源自長(zhǎng)期的基礎(chǔ)研究和多年的應(yīng)用實(shí)踐。

    國(guó)外的學(xué)習(xí)和科研多數(shù)是興趣驅(qū)使并結(jié)合工程應(yīng)用來開展的，而且對(duì)某些方面具有長(zhǎng)期的積累和團(tuán)隊(duì)成員之間比較平等來討論一些科學(xué)和技術(shù)問題；國(guó)內(nèi)的科研往往是以國(guó)家需求或某些利益共同體而組建的，團(tuán)隊(duì)多數(shù)也是以院士或其他大牛們?yōu)橹行亩M建，這往往導(dǎo)致以眼前利益的目標(biāo)為導(dǎo)向，以急功近利的簡(jiǎn)單考核指標(biāo)來評(píng)價(jià)科研成果。

    國(guó)內(nèi)的優(yōu)勢(shì)是科研工作時(shí)間長(zhǎng)、效率比較高而且團(tuán)隊(duì)人員多，易集中時(shí)間和人力做成一些事情，但多數(shù)是從1 到N 的復(fù)制工作，缺少長(zhǎng)期積累和思索下的從0 到1 的原創(chuàng)性基礎(chǔ)研究。這也是制約我們科研健康發(fā)展的瓶頸問題，其核心問題在于體制，尤其是評(píng)價(jià)考核體制。

    記者：您從事研究航空航天零部件的表面強(qiáng)化與表面完整性研究十余年，取得了不少研究成果，您認(rèn)為目前我國(guó)航空航天零部件存在哪些質(zhì)量問題，該如何防護(hù)？

    高教授：航空航天零部件質(zhì)量很重要，直接影響飛行的安全、可靠，因此對(duì)這些零部件進(jìn)行表面強(qiáng)化和表面防護(hù)來預(yù)防失效非常重要。

    零部件的表面文章必須做好，因?yàn)榱悴考氖Иq如人的生病一樣，人不生病一般不會(huì)發(fā)生非意外的死亡，零部件如沒有疲勞、腐蝕或磨損等損傷也不會(huì)失效的，而疲勞、腐蝕或磨損等損傷往往起源表面，因此表面強(qiáng)化和表面防護(hù)對(duì)改善零部件的表面完整性及預(yù)防損傷具有重要意義。

    至于如何防護(hù)，這是個(gè)比較具體的問題，需要結(jié)合零部件的結(jié)構(gòu)特征、服役環(huán)境和經(jīng)濟(jì)性來綜合考慮，但基本原則就是采用實(shí)用有效經(jīng)濟(jì)耐久的全壽命周期綜合設(shè)計(jì)理念，從設(shè)計(jì)、加工、使用、維護(hù)等角度，落實(shí)到設(shè)計(jì)、加工制造、使用維護(hù)等各個(gè)方面的細(xì)節(jié)之處。總的來說疲勞、腐蝕或磨損都是對(duì)表面完整性的破壞，而且它們之間相互作用加速損傷破壞速率降低使用壽命，因此為了維護(hù)和提高零部件的表面完整性需要表面強(qiáng)化和表面防護(hù)的綜合治理。

    記者：據(jù)了解，您目前是中國(guó)商飛上海飛機(jī)設(shè)計(jì)院兼職C919 的副主任設(shè)計(jì)師，能否透露一下C919 最新進(jìn)展？

    高教授：非常有幸能夠參與C919 大飛機(jī)的研制工作，C919 去年順利下線， 目前上飛院和中國(guó)飛機(jī)強(qiáng)度所正在聯(lián)合對(duì)C919 進(jìn)行整機(jī)靜力試驗(yàn)，進(jìn)展很好， 期待C919 首飛成功和早日翱翔在祖國(guó)的藍(lán)天上！

    記者：您著有《表面完整性理論及應(yīng)用》，請(qǐng)談?wù)勥@本書的主旨是什么？

    高教授：《表面完整性理論及應(yīng)用》是在國(guó)家出版基金項(xiàng)目和中國(guó)工程院國(guó)家重大戰(zhàn)略咨詢項(xiàng)目的資助下完成的一部專著，旨在扭轉(zhuǎn)我們制造業(yè)的現(xiàn)狀和轉(zhuǎn)變已有的制造理念。

    目前國(guó)內(nèi)的加工制造業(yè)多數(shù)是在仿制中發(fā)展起來的，也是以成形加工為目標(biāo)的低中端控形制造，缺少以面向使用性能需求的控性智能制造基礎(chǔ)和應(yīng)用研究，這導(dǎo)致我們很多高端的裝備和裝置受制于人，有些基礎(chǔ)核心的高端零部件加工制造不出來。

    控性制造就是以控制零部件的表面完整性為手段面向服役性能而建立的主動(dòng)控制智能系統(tǒng)性制造，以獲得能夠保證零部件表面完整性的工藝域（即工藝參數(shù)范圍）大數(shù)據(jù)庫為其重要核心，為高端產(chǎn)品制造的主要和核心內(nèi)容，屬于一個(gè)企業(yè)甚至國(guó)家的核心技術(shù)秘密。

    實(shí)現(xiàn)零部件的制造理念從形狀尺寸、表面粗糙度等控形制造到以使用性能為導(dǎo)向的表面完整性控性智能制造， 是實(shí)現(xiàn)中國(guó)制造2025 的關(guān)鍵，也是完成中國(guó)制造強(qiáng)國(guó)夢(mèng)的途徑。

    期待這本書能夠帶給大家思索的同時(shí)，也希望能夠加快制造業(yè)從控形仿形制造到控性智能制造的理念轉(zhuǎn)變。

    記者：您覺得中國(guó)要在航空航天領(lǐng)域發(fā)展得更好，還需要做哪些方面的努力？

    高教授：中國(guó)的航空航天能夠發(fā)展到今天的態(tài)勢(shì)實(shí)屬不易。新中國(guó)成立之初，中國(guó)的航空航天是一窮二白。在國(guó)家的大力重視下，錢學(xué)森等老一輩科學(xué)家嘔心瀝血，奠定了中國(guó)航天事業(yè)發(fā)展的基石，也涌現(xiàn)出一批優(yōu)秀的科技人才并取得了突出成果，典型的如兩彈一星。

    雖說我們的航空航天事業(yè)建國(guó)以來到今天取得了巨大的成績(jī)和進(jìn)步，但還應(yīng)該清楚地認(rèn)識(shí)到我們的基礎(chǔ)研究還是很不夠的，主要問題是我們還是落后的傳統(tǒng)制造技術(shù)，對(duì)先進(jìn)的制造技術(shù)研究不夠，而且我們的飛行器關(guān)鍵零部件的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)還不是很充分，整個(gè)飛行器從制造生產(chǎn)到服役及維護(hù)過程中關(guān)鍵數(shù)據(jù)的研究也不充分，大數(shù)據(jù)庫的建立迫在眉睫。

    提到還要做哪些方面的努力呢？我認(rèn)為從四個(gè)方面來談：自主先進(jìn)制造技術(shù)體系、自主創(chuàng)新能力、注重人才培養(yǎng)、重視基礎(chǔ)研究。

    “一代制造，一代制備”，這不僅體現(xiàn)別的行業(yè)，更體現(xiàn)在在航空航天領(lǐng)域。

    我們總希望從國(guó)外買來先進(jìn)的技術(shù)，這是不可能的。因?yàn)橄冗M(jìn)的技術(shù)或工藝是買不來的，即使別人肯賣給你設(shè)備，也是落后的工藝技術(shù)所使用的設(shè)備。先進(jìn)的制造技術(shù)就是確保產(chǎn)品性能的制造技術(shù)，制造強(qiáng)國(guó)要有自己的制造技術(shù)體系和檢測(cè)系統(tǒng)，才能達(dá)到別人可以制造的我也能制造別人制造不了的我還可以制造，這才是真正的制造強(qiáng)國(guó)和大國(guó)， 也是我們的制造中國(guó)夢(mèng)。因此建立自主先進(jìn)制造技術(shù)體系非常重要。為了推動(dòng)先進(jìn)制造技術(shù)和工藝，我一直在從事改性制造技術(shù)研究，也非常有幸參加了中國(guó)工程院牽頭的有關(guān)核心制造技術(shù)的國(guó)家咨詢項(xiàng)目和國(guó)家重大咨詢項(xiàng)目，為目前突破我國(guó)制造所存在的瓶頸問題提出了一些建議。

    另外，發(fā)展航空航天事業(yè)不能忽略對(duì)人才培養(yǎng)重要性的認(rèn)識(shí)，更不能忽視了對(duì)基礎(chǔ)研究的重視。我們的科研不能只看論文，更應(yīng)側(cè)重加強(qiáng)在理論指導(dǎo)下的工程應(yīng)用項(xiàng)目，這對(duì)推動(dòng)航空航天領(lǐng)域的發(fā)展是至關(guān)重要的。

    記者：請(qǐng)您展望一下未來中國(guó)航空航天領(lǐng)域材料的防護(hù)？

    高教授：材料防護(hù)發(fā)展很快，也在航空航天核電等領(lǐng)域得到了重視和應(yīng)用。航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、發(fā)動(dòng)機(jī)和飛機(jī)連接高強(qiáng)螺栓、飛機(jī)起落架、航天鈦合金螺栓等零件對(duì)防護(hù)都提出了很高的要求，葉片采用TBC、螺栓采用噴涂、起落架采用HVOF 等來進(jìn)行防護(hù)以提高耐高溫氧化、抗腐蝕和耐磨等使用性能。

    為了更好的發(fā)展材料防護(hù)，尤其是零部件的防護(hù)，希望一方面增加防護(hù)層的結(jié)合力，另一方面最好不要引入過大的殘余拉應(yīng)力，此外還需要注意防護(hù)工藝的穩(wěn)定性和成熟度及經(jīng)濟(jì)性，而這需要加大對(duì)防護(hù)技術(shù)的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究， 同時(shí)積累數(shù)據(jù)庫和實(shí)現(xiàn)從材料研制到零部件生產(chǎn)使用維護(hù)的全面控制及壽命的智能預(yù)測(cè)。路漫漫，唯自強(qiáng)！

    后記： 中國(guó)航空航天工業(yè)在為國(guó)防、國(guó)民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)研究直接服務(wù)的同時(shí)，還在向國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門推廣和轉(zhuǎn)移先進(jìn)技術(shù)方面取得了顯著的效益。大家行動(dòng)起來，為了共同的目標(biāo)，為我國(guó)航空航天工業(yè)蓬勃發(fā)展、蒸蒸日上而努力拼搏吧！

    人物簡(jiǎn)介

    高玉魁，同濟(jì)大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師，現(xiàn)為中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)高級(jí)會(huì)員和熱處理分會(huì)理事、熱處理分會(huì)和表面工程分會(huì)表層改性專業(yè)委員會(huì)副主任兼秘書長(zhǎng)、熱處理分會(huì)青工委副主任、中國(guó)齒輪專業(yè)協(xié)會(huì)表面強(qiáng)化與殘余應(yīng)力專業(yè)委員會(huì)副主任、《表面技術(shù)》期刊編委、上海航空學(xué)會(huì)委員。

    主要研究方向?yàn)椴牧狭W(xué)行為（側(cè)重研究固體材料的疲勞斷裂）、表面強(qiáng)化工藝（噴丸強(qiáng)化、激光沖擊強(qiáng)化、滾壓、擠壓、復(fù)合強(qiáng)化等）、結(jié)構(gòu)完整性評(píng)價(jià)（裂紋萌生與擴(kuò)展壽命及耐久性）、表面完整性分析（顯微組織、殘余應(yīng)力、表面形貌、表層梯度性能設(shè)計(jì)）、航空航天飛行器關(guān)鍵件的壽命預(yù)測(cè)與延壽技術(shù)等。

    曾在北京航空材料研究院從事航空航天零部件的表面強(qiáng)化與表面完整性研究十余年，并于2010年4 月～2011年2月期間在丹麥科技創(chuàng)新部DANIDA項(xiàng)目全額資助下到丹麥科技大學(xué)（DTU）RisΦ校區(qū)風(fēng)能實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行訪問學(xué)習(xí)和從事納米材料梯度特性研究。2012年調(diào)入同濟(jì)大學(xué)到航空航天與力學(xué)學(xué)院工作。2009年和2012 年曾2次被中國(guó)工程院聘為國(guó)家咨詢項(xiàng)目和國(guó)家重大咨詢項(xiàng)目專家。

    他提出了表面強(qiáng)化工藝的優(yōu)化判定準(zhǔn)則和表面強(qiáng)化改性新機(jī)理，發(fā)展了激光沖擊強(qiáng)化和脈沖電子束等高能復(fù)合表層改性技術(shù)和強(qiáng)化效果評(píng)價(jià)方法，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤、葉片、高低壓渦輪軸及飛機(jī)起落架、垂尾梁、機(jī)翼盒段與航天火箭口蓋、支座及核潛艇連桿等關(guān)鍵零部件上推廣應(yīng)用了表面強(qiáng)化改性技術(shù)并取得顯著的延壽效果，在國(guó)家出版基金資助下出版了專著《表面完整性理論與應(yīng)用》，以第一作者和通訊作者發(fā)表學(xué)術(shù)論文50余篇，以第一發(fā)明人獲批國(guó)家發(fā)明專利2項(xiàng)，獲得省部級(jí)科技成果獎(jiǎng)三次，獲得了“周志宏”青年科技成就獎(jiǎng)和中俄先進(jìn)材料和制造工藝國(guó)際會(huì)議杰出青年獎(jiǎng)。

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責(zé)任編輯：王元

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