2019年11月26日,搜狐体育直播通报了年度科学技术奖获奖项目。
生态环境部核与辐射安全中心与北京理工大学共同合作完成的科研项目“飞机撞击作用下载荷特性及其确定方法” 被授予2019年度搜狐体育直播科技进步奖一等奖。
自2013年项目实施到获奖,经历了漫长的六个多年头。在这期间,整个项目团队全面践行“产学研”相结合,精诚合作,攻坚克难,最终建立了我国自主的飞机撞击核电厂载荷工程模型,成功打破了国外在核电厂飞机撞击评估领域的技术封锁。
英雄相惜 强强联手
自美国“9·11”事件后,飞机撞击核电厂的安全关注在国际核电领域迅速发酵,而国内核心技术的缺失正阻碍着自主飞机撞击评估技术体系的建立,也掣肘国内核电未来向海外的发展。
时任环境保护部核与辐射安全中心研究所所长的张春明早就想去啃一啃这块硬骨头,奈何实际困难有着“四手”,而张春明只有“双拳”。
核安全中心虽多年从事核设施及辐射环境安全监管工作,有着丰富而坚实的技术储备,但飞机撞击评估领域的问题有别于传统的核安全问题,最鲜明的特点之一是引入了高速动态冲击问题,这让传统的核安全人感到分外头疼。
偶然的机会,张春明结识了北京理工大学的段卓平教授。闲谈之余,张春明又提到了自己的“心事”,没想到对聊几句之后就燃起了强烈的思想火花。段卓平在北京理工大学“爆炸科学与技术国家重点实验室”工作,该实验室在冲击力学试验与测试技术方面拥有着强劲的技术实力。这个话题的开启让两位研究者越聊越兴奋。
在聊天中,张春明的内心再一次地躁动和期待起来。多年研究工作的嗅觉让他敏锐地感觉到了这项研究落地的可能性,在核安全领域里相对陌生的专业问题似乎找到了“他山之石”。
项目策划障碍重重
项目策划初期,出发点非常明确,就是要建立国内自主的飞机撞击工程模型,突破国外的技术封锁,但实际技术方案的策划却困难重重。
一方面,所面对的国际热点问题在国内的研究尚属空白,尤其是对于压损载荷,目前只在国外有少量研究,这是必须跨过的“障碍”;另外,为了建立可靠的撞击载荷工程模型,大规模飞机撞击试验是必不可少的。
而现实情况是,大到动态撞击试验测试方法和专用测试系统,小到载荷存储的基础元件,很多都是处于零基础状态。
除此以外,由于新问题带来的专业交叉,使得合作双方各自既有的技术和理念不能很好地达到统一,安全要求和专业技术之间的矛盾和问题也不断涌现,在技术路线、试验测试方法以及测试系统研发等方面也面临各种技术难题,这些也让两位研究者忧心如焚。
研究者们较起真儿来,确实不含糊。
面对多重困难,双方各自带着自己的队伍又回到了最初的起点,再去从头研究和寻找解决这些问题的方法。在接下来的数月里,各自不知调研了多少个单位,大到研究院,小到材料加工厂,从坐在会议桌前探讨研究思路到前往某个加工厂车间里讨论加工精度。
时隔大半年后,两个人再坐到一起,终于不再愁眉紧皱。经过几天的现场联合工作后,在反复的方案推倒和重制中,最终敲定了初步的技术方案
破冰”之旅举步维艰
在项目实施过程中,最具挑战的工作是实验室和野外场地试验。每一次试验既是对项目组智力和体力的巨大考验,也是对物力和财力的巨大消耗。
对于高速动态冲击试验,试验过程和数据都是转瞬即逝的。为了保证试验测试系统的稳定和可靠,把控技术细节的要求再次被升级到新的高度。每一个测量设备和元器件都需要项目组成员的层层甄选,每一条连接线都要经过多次测试。一遍又一遍的调试和测试都不断地在挑战项目组成员的耐心。
在实验室内,有太多数不清的日日夜夜与数不清的欢笑和泪水,项目组成员们曾为每一次小小的成功改进欢欣鼓舞,也曾为每一次小小的失败垂头丧气。虽懊恼过、遗憾过,但却从未畏惧过任何技术上的失败。
与此同时,另一支负责计算分析的队伍,也在他们的阵地上默默战斗着。可喜的是,数值计算研究伴随着波折的试验向前稳步推进,数值计算的成果也为试验调整提供了很多新的思路,队伍间互相打气鼓励。随着时间的流逝,每个课题组成员都在默默地努力着,大家的内心都清楚,什么时候敢于踏出实验室了,也就意味着离最后的成功不远了。
随着技术和经验的不断积累、实验室规模试验的不断成功,该阶段工作也逐渐进入尾声。野外场地试验是真正考验技术实力的研究阶段,类似的大型试验国外也仅仅做过一次,技术方法和细节不得而知,国内尚属首次开展,而基于小型试验确定的运动靶体测试的核心方法能否可靠地推演到大型试验上,也是项目组成员们关注的焦点。
虽然之前做了心理准备,但是野外场地试验还需要项目组解决一系列现实问题,比如试验模型的运输、安装和调试,危险品火箭橇推进装置的安全检查和现场安装,多套试验测试仪器设备的安装、连接和调试,现场多方人员的统筹协调和分工等各类大小问题。
在试验准备阶段,试验基地满是项目组成员跑动和呼喊的身影,一个靶板载荷信号的测试有时耗费几分钟,也有可能要耗上几个小时都无法解决,每个项目组成员各自分工负责,从不抱怨。
此外,野外试验还需要“看天吃饭”,花费几天准备好的试验状态也曾因遇到雾或雨的天气无功而返。
阳光总在风雨后
功夫不负有心人。中型飞机模型野外场地试验陆续成功了,这让课题组成员信心大增。
就要到最后一次的原型飞机试验了,所有的成员更不敢有丝毫怠慢,从现场指挥到现场实施,再到后勤保障,每个参与其中的成员无不尽职尽责。
在试验的准备阶段,比以往花费了搜狐体育直播筹划和检查时间,各层级负责人保持高度集中,白天在试验场地反复调试检查,晚上在驻地相互讨论和推演。
好事多磨。所有人等候最后试验的心情都格外复杂,兴奋与担忧的心情相互交织着。
终于,原型飞机试验系统开始进入试验前的最后全面检查,之前无数的经验和教训成了课题组成员安抚内心最有效的药剂。一切就绪,大家神情严肃,进入倒数……5,4,3,2,1,开始!短短的几秒钟之内,轨道上的原型飞机完成了启动、加速、脱轨、撞击靶板的全过程,试验成功了!
然而,这几秒钟对于亲历这个项目的课题组成员来说如同度过了几年。完成了最后一次试验,所有人悬着的心终于踏实了下来。
后续的几个月里,课题组成员们结合理论分析、数值模拟计算和丰富试验数据开展了全面深入的研究工作。
经过不断地推导和数据验证,最终提出了国内自主的飞机撞击载荷工程计算模型,避免了国际上理论公式复杂的载荷计算过程,为工程应用提供了重要的工具。这项历时六年多的研究终于画上了圆满的句号!
项目的顺利完成承载了太多的酸甜苦辣。近六年的时间里,新同志熬成了技术骨干,青年同志熬成了中坚力量,老同志们也终于了却了一桩心愿。无悔的付出终换来了圆满的回报!一段“旅途”的结束意味着一段新的征途的开始,参与项目的研究人员们将再一次整装待发,向着新的一段“破冰”之旅继续前行。