破譯飛機(jī)壽命之謎的人

1、破譯飛機(jī)壽命之謎的人1995 年 6 月，空軍某研究所飛機(jī)研究室高級(jí)工程師張 福澤，收到中國(guó)工程院院長(zhǎng)朱光亞的來(lái)信，信中寫道：“我十分榮幸地通知您，您于 1995 年 5 月當(dāng)選為中國(guó)工程院院 士，當(dāng)選名單已經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)，特此通知，順致祝賀?！睍r(shí)年 59 歲的張福澤捧著這封信， 淚水盈盈。 他怎能不 激動(dòng)呢 ?中國(guó)工程院院士是國(guó)家設(shè)立的工程科學(xué)技術(shù)方面的 最高學(xué)術(shù)稱號(hào)，是科學(xué)家終身的榮譽(yù)。而他，又是人民空軍 歷史上第一位當(dāng)選院士的高級(jí)專家。張福澤是怎樣的一個(gè)人呢 ?是怎樣攀登上科技之巔的呢 ? 讓我們尋覓他成功的足跡.苦讀、苦讀再苦讀張福澤出生在遼寧省岫巖縣一個(gè)貧困的農(nóng)民家庭。祖父 輩由于家鄉(xiāng)

2、發(fā)大水， 逃荒闖到關(guān)東。 他的父母親都沒(méi)上過(guò)學(xué)， 為了擺脫貧窮，一年四季拼命干活。春秋農(nóng)忙季節(jié)，全家不 分男女老幼，能干活的全部下田。夏季，男人們到離家 30 里外的河灘上淘金；冬季，到深山老林打窯燒炭，張福澤的 童年就是在這種求生存的苦斗中渡過(guò)的。1948 年冬，張福澤的父親病故在炭窯中。 家中的“大梁” 斷了，兩個(gè)年幼的哥哥不得不頂著風(fēng)雪去離家40 里外的礦山做苦力， 12 歲的張福澤被迫停止小學(xué)的讀書生活， 下田干 農(nóng)活。由于他學(xué)習(xí)成績(jī)優(yōu)異，學(xué)校保留他的學(xué)籍，農(nóng)閑季節(jié) 他可插班學(xué)習(xí)。于是，張福澤走上了邊干農(nóng)活、邊求學(xué)的道 路。小學(xué)畢業(yè)時(shí)，兩位哥哥見(jiàn)他學(xué)習(xí)成績(jī)出奇的好，就決定 供養(yǎng)他學(xué)下去

3、，結(jié)果他以優(yōu)異成績(jī)考入岫巖縣最好的一所中 學(xué)。 1957 年報(bào)考大學(xué)時(shí)， 張福澤第一志愿報(bào)的是長(zhǎng)春汽車拖 拉機(jī)學(xué)院拖拉機(jī)專業(yè)，因?yàn)樗擂r(nóng)民沒(méi)有機(jī)械的苦處，但 學(xué)校推薦他報(bào)考了北京航空學(xué)院。高考結(jié)果，數(shù)、理、化三 門平均 96 分，被北航飛機(jī)設(shè)計(jì)專業(yè)錄取。由此，他成為家 鄉(xiāng)張家堡子有史以來(lái)第一位大學(xué)生。后來(lái)，學(xué)校因故多次調(diào) 整專業(yè)，很多同學(xué)到其它專業(yè)去學(xué)習(xí)了，老師幾次征求他的 意見(jiàn)，他始終堅(jiān)持學(xué)飛機(jī)設(shè)計(jì)不動(dòng)搖，原因是他崇拜蘇聯(lián)著 名飛機(jī)設(shè)計(jì)師圖波列夫和米高楊。大一的第二學(xué)期他突然病倒，住了近兩個(gè)月的醫(yī)院。在 工科大學(xué)里， 一個(gè)學(xué)期有兩個(gè)月誤課， 一般是無(wú)法跟上班的。 張福澤病愈后努力追趕，結(jié)果

4、各科考試全部通過(guò)，同學(xué)們無(wú) 不為之驚訝。大二開(kāi)學(xué)前，系里決定他到新生班當(dāng)輔導(dǎo)員， 負(fù)責(zé)新生入學(xué)、上課、生活等方面的工作。這是北航當(dāng)時(shí)的 傳統(tǒng)做法，新生入學(xué)沒(méi)有專職輔導(dǎo)員，每年從上年級(jí)的班干 部中選一名做這項(xiàng)工作。由于這項(xiàng)工作很繁瑣，一般當(dāng)上輔 導(dǎo)員后就無(wú)法跟上原班的課了，只能跟新生班一起畢業(yè)。張 福澤是個(gè)例外，沒(méi)有留到下一年級(jí)，同學(xué)們無(wú)不為之驚奇。張福澤在大學(xué)的后三年中，除學(xué)好當(dāng)年的課程外，還擠 時(shí)間學(xué)其它相關(guān)專業(yè)的課。他說(shuō)，他后來(lái)從事的飛機(jī)疲勞壽 命研究，就是當(dāng)年業(yè)余時(shí)間鉆研清華大學(xué)杜慶華教授的材 料力學(xué)得到啟蒙的。他的學(xué)習(xí)秘訣是：狠抓基本概念的理 解，對(duì)同一概念至少找三本參考書進(jìn)行對(duì)比，多

5、與同學(xué)、老 師討論，甚至爭(zhēng)論； 不要在乎考試分?jǐn)?shù)高低， 而應(yīng)注重學(xué)深、 學(xué)活。 開(kāi)創(chuàng)、開(kāi)創(chuàng)再開(kāi)創(chuàng)1962 年，張福澤以優(yōu)異成績(jī)從北京航空學(xué)院畢業(yè)， 分配 到空軍某研究所飛機(jī)研究室當(dāng)了一名技術(shù)員。1967 年春節(jié)前一天， 張福澤買好了回老家的火車票， 正 在宿舍收拾行李。這時(shí)，研究室負(fù)責(zé)人推門進(jìn)來(lái)，說(shuō)： “上 ?？哲婏w機(jī)修理廠把一架烏米格 15 飛機(jī)修好了， 但出不了 廠，你去了解一下情況?！睆埜牲c(diǎn)點(diǎn)頭，踏上了駛向上海 的列車。烏米格 15是前蘇聯(lián)生產(chǎn)的雙座噴氣教練 /攻擊機(jī)。 到工廠后張福澤才清楚，飛機(jī)出不了廠的原因是沒(méi)有總壽命 時(shí)間，廠方不敢簽字。他想，收音機(jī)到壽命了，不響；汽車 到壽命了

6、，開(kāi)不動(dòng)這不會(huì)有什么危險(xiǎn)。飛機(jī)到壽命了， 如果還往天上飛，后果不堪設(shè)想；飛機(jī)沒(méi)到壽命而停飛，又 必定造成巨大浪費(fèi)。他還了解到，因?yàn)轱w機(jī)沒(méi)有總壽命，像廠方不敢簽字出 廠的這種飛機(jī)，全空軍還有數(shù)百架。其時(shí)，我國(guó)從前聯(lián)引進(jìn) 的圖 4、烏米格 15 等飛機(jī)多數(shù)達(dá)到了使用期限，東南沿 海局勢(shì)緊張，但我空中力量沒(méi)有后繼，軍委、空軍首長(zhǎng)心急 如焚。烏米格 15 飛機(jī)從前蘇聯(lián)進(jìn)口時(shí)，初步定的使用期限是 1700小時(shí)左右。 這是不是它的真實(shí)壽命？它能不能解燃眉之 急，繼續(xù)保衛(wèi)祖國(guó)領(lǐng)空？“這么多飛機(jī)急需定壽，我不能空手而歸。 ”張福澤默 默地告誡自己。張福澤是學(xué)飛機(jī)設(shè)計(jì)專業(yè)的，對(duì)飛機(jī)定壽知之不多。 這是自找苦吃的

7、選擇。領(lǐng)導(dǎo)并沒(méi)有讓他研究給飛機(jī)定壽 的問(wèn)題，而只是讓他來(lái)了解一下情況。這是冒險(xiǎn)的選擇。他清楚上級(jí)早就給所里下達(dá)烏米格15 飛機(jī)定壽任務(wù)， 所里已組織力量進(jìn)行了多年攻關(guān)， 還做了 飛機(jī)的靜力試驗(yàn)，但一直沒(méi)有結(jié)果。這一選擇使他在上海一蹲就是 3 個(gè)月，春節(jié)也是在工廠 過(guò)的。張福澤琢磨著：要給飛機(jī)定壽就得通過(guò)疲勞試驗(yàn)來(lái)確 定飛機(jī)的使用壽命。影響飛機(jī)壽命的主要因素，是機(jī)體結(jié)構(gòu) 材料的疲勞損傷。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家給飛機(jī)定壽，一般采用整架 飛機(jī)疲勞試驗(yàn)的辦法，這需要昂貴的設(shè)備，耗資巨大，我們 能否通過(guò)做主要部件的疲勞試驗(yàn)來(lái)確定飛機(jī)壽命？張福澤凝視著被分解的飛機(jī)，眼前突然一亮：一個(gè)人能 站起來(lái)主要靠脊梁、腿骨支撐

8、，飛機(jī)也應(yīng)該是這樣！如此看 來(lái)飛機(jī)定壽的關(guān)鍵就在機(jī)身大梁和機(jī)翼大梁了！重大的科學(xué) 設(shè)想往往孕育在普通的邏輯推理之中。張福澤有了一個(gè)大膽 設(shè)想：做機(jī)身大梁和機(jī)翼大梁疲勞試驗(yàn)！ “大梁是個(gè)綱，綱 舉目張。”張福澤把這一想法和修理廠的師傅們一說(shuō)，師傅 們的腦袋擺得像貨郎鼓： “不可能、不可能，這些東西最結(jié) 實(shí)，從來(lái)沒(méi)有壞過(guò)。 ”但張福澤沒(méi)有動(dòng)搖決心，馬上跑圖書 館查資料，找專家請(qǐng)教咨詢，蹲車間進(jìn)行分析 克服重重技術(shù)障礙。 3 個(gè)月后，一份定壽方案和大梁疲勞試驗(yàn)草圖擺 在了研究所領(lǐng)導(dǎo)的案頭。所領(lǐng)導(dǎo)高度重視，立即派人去飛機(jī)制造廠實(shí)地考察，張 福澤一同前往。飛機(jī)制造廠曾做過(guò)殲五飛機(jī)的大梁疲勞試驗(yàn)，但做了幾

9、 次都失敗了。 “他們失敗不等于我們失敗。 ”張福澤指出了其 試驗(yàn)的不合理性。所領(lǐng)導(dǎo)認(rèn)為張福澤試驗(yàn)方案的方向?qū)︻^， 又是空軍急需解決的難題，便通過(guò)了他的試驗(yàn)方案，并讓他 擔(dān)任課題組長(zhǎng)，牽頭攻關(guān)。張福澤選擇辦公樓底層的一段走廊為試驗(yàn)室，又從航天 部某院的廢料堆里找到兩根 2 米長(zhǎng)、粗細(xì)不均的鐵柱子，用 馬車從其它地方拉來(lái)所需的材料，在車間親自加工，開(kāi)發(fā)出 我國(guó)第一臺(tái)一次可以試驗(yàn) 3 個(gè)部件的自身平衡的疲勞試驗(yàn)設(shè) 備，在走廊里做起了飛機(jī)的疲勞試驗(yàn)。為了做好試驗(yàn)，他組織人力實(shí)測(cè)載荷參數(shù)，邊學(xué)邊干， 加班加點(diǎn)，終于編出我國(guó)第一個(gè)用于全尺寸部件的疲勞載荷 譜；與此同時(shí)，他又自己動(dòng)手研制出疲勞試驗(yàn)用的加載

10、系統(tǒng) 和自動(dòng)控制系統(tǒng)；他和戰(zhàn)友們一起還制訂出領(lǐng)先監(jiān)控使用和 工廠延壽修理等一整套飛機(jī)延壽定壽工程的路子。 1976 年和 1980 年，張福澤和他的戰(zhàn)友們?cè)趪?guó)內(nèi)首次給出烏米格 15 和米格 15 比斯兩個(gè)機(jī)群的延壽結(jié)論， 將兩個(gè)機(jī)群的總使用 壽命分別延至 3700 飛行小時(shí)和 3200 飛行小時(shí)。兩個(gè)機(jī)群飛 機(jī)經(jīng)過(guò)延壽后，不僅給國(guó)家創(chuàng)造了 1 千多架飛機(jī)的使用價(jià)值， 保證了我空中力量的加強(qiáng)， 而且為我國(guó)飛機(jī)定壽工程開(kāi)拓出 了一條新路。該成果榮獲全國(guó)科學(xué)大會(huì)獎(jiǎng)。追新、追新再追新張福澤認(rèn)為：一個(gè)國(guó)家，一個(gè)民族，沒(méi)有獨(dú)立自主、開(kāi) 拓創(chuàng)新的精神和行動(dòng)，就永遠(yuǎn)是落后的國(guó)家和民族；一個(gè)科 技工作者在自己的

11、工作中，沒(méi)有自力更生、勇于探索、開(kāi)拓 創(chuàng)新的意識(shí)和行動(dòng)，就永遠(yuǎn)處于被動(dòng)，永遠(yuǎn)創(chuàng)造不出一片屬 于自己的“天地” 。1972 年 5 月，航空兵某師一架殲五飛機(jī)在飛行中由于機(jī) 翼疲勞折斷，造成機(jī)毀人亡。事故驚動(dòng)了軍委、空軍和航空 部的領(lǐng)導(dǎo)，決定研究所再生產(chǎn)一套張福澤研制的疲勞試驗(yàn)設(shè)當(dāng)時(shí)張福澤正忙著完成其它任務(wù)，如果再生產(chǎn)一套原有 的疲勞試驗(yàn)設(shè)備，只要交出圖紙就行了。但張福澤沒(méi)有圖省 事。他認(rèn)為，既然要重新造一套設(shè)備，就應(yīng)該再向前發(fā)展一 步。他向領(lǐng)導(dǎo)提出改進(jìn)原來(lái)的疲勞試驗(yàn)設(shè)備，把支持件改成 試驗(yàn)件。他苦干 3 個(gè)月，設(shè)計(jì)了一套一次可以試驗(yàn) 4 個(gè)機(jī)翼 主梁和 2 個(gè)機(jī)身主梁的臥式疲勞試驗(yàn)設(shè)備圖紙，這

12、種試驗(yàn)設(shè) 備不僅試驗(yàn)件數(shù)由 3 件提高到 6 件，而且取消了原設(shè)備的承 載支持部件，使 6 個(gè)試驗(yàn)件巧妙地構(gòu)成一個(gè)自身平衡系統(tǒng)， 使試件受力更確切，設(shè)備更輕便，使用更方便。后來(lái)，在這 個(gè)新設(shè)備上，進(jìn)行了幾個(gè)機(jī)型飛機(jī)的疲勞試驗(yàn)，試驗(yàn)后的結(jié) 果與實(shí)際飛行的結(jié)果完全吻合。該設(shè)備榮獲國(guó)家發(fā)明獎(jiǎng)。張福澤搞課題不只是以完成具體任務(wù)為目標(biāo)，而始終把 眼光瞄準(zhǔn)國(guó)際學(xué)術(shù)前沿，著力在飛機(jī)疲勞理論研究上有新的 突破。因此，一有空閑，他就泡在圖書館里，把能找到的全 世界有關(guān)飛機(jī)疲勞研究的前沿資料都認(rèn)認(rèn)真真琢磨一番。一 旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，他就苦苦進(jìn)行探討，先后發(fā)表了 50 多篇高水 平論文，逐步形成了他獨(dú)樹(shù)一幟的飛機(jī)疲勞理論

13、體系。他建立了飛機(jī)（機(jī)械）裂紋形成壽命及裂紋擴(kuò)展壽 命兩個(gè)類比計(jì)算模型，解決了經(jīng)典理論未能解決的分散性問(wèn) 題。他創(chuàng)造的“裂紋形成壽命類比計(jì)算法”和“裂紋擴(kuò)展壽 命類比計(jì)算法” ，把疲勞與斷裂兩個(gè)學(xué)科的問(wèn)題統(tǒng)一到一種 計(jì)算模型中， 這兩個(gè)公式寫進(jìn)了我國(guó) 飛機(jī)強(qiáng)度和剛度規(guī)范 中。 1985 年，他關(guān)于這兩個(gè)模型的論文在航空學(xué)報(bào)發(fā)表 后，被美國(guó)著名學(xué)術(shù)雜志 AD 報(bào)告全文轉(zhuǎn)載。他對(duì)比研究了飛機(jī)續(xù)飛載荷譜與程序塊載荷譜的 疲勞分散性規(guī)律，出了獨(dú)到的見(jiàn)解。 1987 年 11 月，在澳大 利亞召開(kāi)的“第一屆環(huán)太平洋國(guó)際航空宇航學(xué)術(shù)會(huì)議”上， 張福澤宣讀了自己的論文， 被大會(huì)譽(yù)為 “80 年代高質(zhì)量的論

14、文”，是疲勞研究領(lǐng)域里的“一次壯麗的日出” ，美國(guó)權(quán)威學(xué) 術(shù)刊物 SAE 予以全文轉(zhuǎn)載。他研究了疲勞分散系數(shù)的分類及其取值，澄清了國(guó) 內(nèi)飛機(jī)疲勞規(guī)范中含糊不清的概念，計(jì)算出了我國(guó)航空用的 各類分散系數(shù)具體數(shù)值，被我國(guó)飛機(jī)強(qiáng)度和剛度規(guī)范采 用。其論文 1991 年在國(guó)際宇航會(huì)議上發(fā)表，不久又被美國(guó) 著名學(xué)術(shù)刊物SAE全文轉(zhuǎn)載。登攀、登攀再登攀張福澤作為造詣很深的飛機(jī)可靠性工程專家，對(duì)成千上 萬(wàn)架飛機(jī)的疲勞定壽問(wèn)題稱得上了如指掌， 但是對(duì)他自己身 體的疲勞狀況，卻幾乎到了無(wú)知的程度。一次在做飛機(jī)的疲勞試驗(yàn)時(shí)，張福澤由于疲勞過(guò)度，暈 倒在實(shí)驗(yàn)室，被送進(jìn)空軍總醫(yī)院。治療中，張福澤反復(fù)向醫(yī) 生講，飛機(jī)疲

15、勞試驗(yàn)正處于關(guān)鍵階段，自己確實(shí)離不開(kāi)實(shí)驗(yàn) 室，醫(yī)生只好放他回研究所。張福澤挺著疲勞的身體做飛機(jī) 的疲勞試驗(yàn)，一不小心左手食指和中指被機(jī)器砸得皮開(kāi)肉 綻，鮮血直流還有一次，張福澤住院后，因疲勞過(guò)度，上廁所時(shí)鞋子 掉了，但他卻毫不知覺(jué)。 他光著腳回到病房后， 滿屋子找鞋。 研究所政治部主任去看他，見(jiàn)到這一幕，緊緊握住他的手， 久久說(shuō)不出話來(lái)長(zhǎng)期以來(lái)，張福澤形成了一個(gè)習(xí)慣，每天下午別人下班 了，他還要工作一段時(shí)間。他說(shuō)這段時(shí)間辦公樓非常安靜，最有利于科研。1984 年前，張福澤一家三代 4 口擠在一間不足 16 平米 的房子里，一住就是十幾年。晚上，他常常在家人睡著了以 后，再繼續(xù)坐在小馬扎上開(kāi)燈看

16、書、寫論文。1988 年，張福澤作為高級(jí)訪問(wèn)學(xué)者赴美講學(xué)， 美國(guó)幾所 著名大學(xué)竭力挽留他，說(shuō)： “這里有一流的環(huán)境，為世界最 先進(jìn)的飛機(jī)定壽， 您可盡展才華。 ”張福澤笑笑， 說(shuō)：“謝謝！ 但我不能留下。我的事業(yè)在中國(guó)。 ”平時(shí)，張福澤家的桌子、茶幾、墻壁、臥室都放著、貼 著許多小紙條，這是他隨時(shí)記載智慧火花的一種形式。據(jù)他 的老伴講，他常常半夜三更突然醒來(lái)， “沙沙沙”地在紙條 上寫些什么，就又躺下睡著了。1986 年，張福澤到機(jī)關(guān)幫助工作時(shí)， 得知我國(guó)自行研制 的各型飛機(jī)都沒(méi)有給出明確的壽命，直接影響到部隊(duì)作戰(zhàn)、 訓(xùn)練，空、海軍和航空工業(yè)部曾多方努力申請(qǐng)定壽科研經(jīng)費(fèi)， 但都沒(méi)有得到解決。張

17、福澤感到，自己作為一名航空科研工 作者，應(yīng)該靠科技解決這一尖銳而緊迫的問(wèn)題。否則就是失 職，就是犯罪。每當(dāng)他聽(tīng)到部隊(duì)發(fā)生因飛機(jī)壽命不詳，導(dǎo)致 機(jī)毀人亡時(shí)，他的心就收得很緊。“七五”期間，國(guó)家撥給空軍一筆經(jīng)費(fèi)，搞 3 個(gè)在研機(jī) 型的定壽， 張福澤任總工程師。 張福澤想到了 “四兩撥千斤” 這句話，就與有關(guān)同志一起捧著這筆經(jīng)費(fèi)苦苦思索， 尋找“在 研”與“在用”一攬子解決的良策。天不負(fù)人。經(jīng)過(guò)日夜攻關(guān)，張福澤創(chuàng)立了“系列飛機(jī)定 壽法”新理論及工程方法，在一個(gè)飛機(jī)疲勞壽命專業(yè)會(huì)議上 提了出來(lái)， 受到到會(huì)專家的贊同， 建議把 “系列飛機(jī)定壽法” 作為我國(guó)各系列飛機(jī)定壽的指導(dǎo)方法。為了把這個(gè)多領(lǐng)域、 多學(xué)科、 技術(shù)密集的系統(tǒng)工程搞好， 空軍專門成立“可靠性辦公室” ，任命張福澤牽頭攻關(guān)。張 福澤在機(jī)關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和支持下，聯(lián)絡(luò)了全國(guó)飛機(jī)疲勞界的眾多專 家，大家齊心協(xié)心，拼搏 10 年，終于用 3 個(gè)在研機(jī)型定壽 的有限經(jīng)費(fèi)，為全軍十幾種機(jī)型、數(shù)千架飛機(jī)科學(xué)地定出了 真實(shí)壽命，產(chǎn)生了巨大的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益，為國(guó)家節(jié)約裝備 購(gòu)置費(fèi)、修理費(fèi)和定壽、延壽研究費(fèi)數(shù)十億元。該課題 1995 年榮獲國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。解放軍報(bào)為此發(fā)表消息： 空軍飛機(jī)定壽工作效益巨 大。時(shí)任總參謀長(zhǎng)的遲浩田上將讀罷，立即寫信給空軍領(lǐng) 導(dǎo)：“真有為之一振和豁然開(kāi)朗之感。在國(guó)家困難、軍費(fèi)緊