2019年11月26日,中國核能行業(yè)協(xié)會通報了年度科學技術(shù)獎獲獎項目。
生態(tài)環(huán)境部核與輻射安全中心與北京理工大學共同合作完成的科研項目“飛機撞擊作用下載荷特性及其確定方法” 被授予2019年度中國核能行業(yè)協(xié)會科技進步獎一等獎。
自2013年項目實施到獲獎,經(jīng)歷了漫長的六個多年頭。在這期間,整個項目團隊全面踐行“產(chǎn)學研”相結(jié)合,精誠合作,攻堅克難,最終建立了我國自主的飛機撞擊核電廠載荷工程模型,成功打破了國外在核電廠飛機撞擊評估領(lǐng)域的技術(shù)封鎖。
英雄相惜 強強聯(lián)手
自美國“9·11”事件后,飛機撞擊核電廠的安全關(guān)注在國際核電領(lǐng)域迅速發(fā)酵,而國內(nèi)核心技術(shù)的缺失正阻礙著自主飛機撞擊評估技術(shù)體系的建立,也掣肘國內(nèi)核電未來向海外的發(fā)展。
時任環(huán)境保護部核與輻射安全中心研究所所長的張春明早就想去啃一啃這塊硬骨頭,奈何實際困難有著“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,有著豐富而堅實的技術(shù)儲備,但飛機撞擊評估領(lǐng)域的問題有別于傳統(tǒng)的核安全問題,最鮮明的特點之一是引入了高速動態(tài)沖擊問題,這讓傳統(tǒng)的核安全人感到分外頭疼。
偶然的機會,張春明結(jié)識了北京理工大學的段卓平教授。閑談之余,張春明又提到了自己的“心事”,沒想到對聊幾句之后就燃起了強烈的思想火花。段卓平在北京理工大學“爆炸科學與技術(shù)國家重點實驗室”工作,該實驗室在沖擊力學試驗與測試技術(shù)方面擁有著強勁的技術(shù)實力。這個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)心再一次地躁動和期待起來。多年研究工作的嗅覺讓他敏銳地感覺到了這項研究落地的可能性,在核安全領(lǐng)域里相對陌生的專業(yè)問題似乎找到了“他山之石”。
項目策劃障礙重重
項目策劃初期,出發(fā)點非常明確,就是要建立國內(nèi)自主的飛機撞擊工程模型,突破國外的技術(shù)封鎖,但實際技術(shù)方案的策劃卻困難重重。
一方面,所面對的國際熱點問題在國內(nèi)的研究尚屬空白,尤其是對于壓損載荷,目前只在國外有少量研究,這是必須跨過的“障礙”;另外,為了建立可靠的撞擊載荷工程模型,大規(guī)模飛機撞擊試驗是必不可少的。
而現(xiàn)實情況是,大到動態(tài)撞擊試驗測試方法和專用測試系統(tǒng),小到載荷存儲的基礎(chǔ)元件,很多都是處于零基礎(chǔ)狀態(tài)。
除此以外,由于新問題帶來的專業(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到統(tǒng)一,安全要求和專業(yè)技術(shù)之間的矛盾和問題也不斷涌現(xiàn),在技術(shù)路線、試驗測試方法以及測試系統(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,確實不含糊。
面對多重困難,雙方各自帶著自己的隊伍又回到了最初的起點,再去從頭研究和尋找解決這些問題的方法。在接下來的數(shù)月里,各自不知調(diào)研了多少個單位,大到研究院,小到材料加工廠,從坐在會議桌前探討研究思路到前往某個加工廠車間里討論加工精度。
時隔大半年后,兩個人再坐到一起,終于不再愁眉緊皺。經(jīng)過幾天的現(xiàn)場聯(lián)合工作后,在反復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
在項目實施過程中,最具挑戰(zhàn)的工作是實驗室和野外場地試驗。每一次試驗既是對項目組智力和體力的巨大考驗,也是對物力和財力的巨大消耗。
對于高速動態(tài)沖擊試驗,試驗過程和數(shù)據(jù)都是轉(zhuǎn)瞬即逝的。為了保證試驗測試系統(tǒng)的穩(wěn)定和可靠,把控技術(shù)細節(jié)的要求再次被升級到新的高度。每一個測量設(shè)備和元器件都需要項目組成員的層層甄選,每一條連接線都要經(jīng)過多次測試。一遍又一遍的調(diào)試和測試都不斷地在挑戰(zhàn)項目組成員的耐心。
在實驗室內(nèi),有太多數(shù)不清的日日夜夜與數(shù)不清的歡笑和淚水,項目組成員們曾為每一次小小的成功改進歡欣鼓舞,也曾為每一次小小的失敗垂頭喪氣。雖懊惱過、遺憾過,但卻從未畏懼過任何技術(shù)上的失敗。
與此同時,另一支負責計算分析的隊伍,也在他們的陣地上默默戰(zhàn)斗著??上驳氖?,數(shù)值計算研究伴隨著波折的試驗向前穩(wěn)步推進,數(shù)值計算的成果也為試驗調(diào)整提供了很多新的思路,隊伍間互相打氣鼓勵。隨著時間的流逝,每個課題組成員都在默默地努力著,大家的內(nèi)心都清楚,什么時候敢于踏出實驗室了,也就意味著離最后的成功不遠了。
隨著技術(shù)和經(jīng)驗的不斷積累、實驗室規(guī)模試驗的不斷成功,該階段工作也逐漸進入尾聲。野外場地試驗是真正考驗技術(shù)實力的研究階段,類似的大型試驗國外也僅僅做過一次,技術(shù)方法和細節(jié)不得而知,國內(nèi)尚屬首次開展,而基于小型試驗確定的運動靶體測試的核心方法能否可靠地推演到大型試驗上,也是項目組成員們關(guān)注的焦點。
雖然之前做了心理準備,但是野外場地試驗還需要項目組解決一系列現(xiàn)實問題,比如試驗?zāi)P偷倪\輸、安裝和調(diào)試,危險品火箭橇推進裝置的安全檢查和現(xiàn)場安裝,多套試驗測試儀器設(shè)備的安裝、連接和調(diào)試,現(xiàn)場多方人員的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)和分工等各類大小問題。
在試驗準備階段,試驗基地滿是項目組成員跑動和呼喊的身影,一個靶板載荷信號的測試有時耗費幾分鐘,也有可能要耗上幾個小時都無法解決,每個項目組成員各自分工負責,從不抱怨。
此外,野外試驗還需要“看天吃飯”,花費幾天準備好的試驗狀態(tài)也曾因遇到霧或雨的天氣無功而返。
陽光總在風雨后
功夫不負有心人。中型飛機模型野外場地試驗陸續(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試驗了,所有的成員更不敢有絲毫怠慢,從現(xiàn)場指揮到現(xiàn)場實施,再到后勤保障,每個參與其中的成員無不盡職盡責。
在試驗的準備階段,比以往花費了更多籌劃和檢查時間,各層級負責人保持高度集中,白天在試驗場地反復調(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的心情都格外復雜,興奮與擔憂的心情相互交織著。
終于,原型飛機試驗系統(tǒng)開始進入試驗前的最后全面檢查,之前無數(shù)的經(jīng)驗和教訓成了課題組成員安撫內(nèi)心最有效的藥劑。一切就緒,大家神情嚴肅,進入倒數(shù)……5,4,3,2,1,開始!短短的幾秒鐘之內(nèi),軌道上的原型飛機完成了啟動、加速、脫軌、撞擊靶板的全過程,試驗成功了!
然而,這幾秒鐘對于親歷這個項目的課題組成員來說如同度過了幾年。完成了最后一次試驗,所有人懸著的心終于踏實了下來。
后續(xù)的幾個月里,課題組成員們結(jié)合理論分析、數(shù)值模擬計算和豐富試驗數(shù)據(jù)開展了全面深入的研究工作。
經(jīng)過不斷地推導和數(shù)據(jù)驗證,最終提出了國內(nèi)自主的飛機撞擊載荷工程計算模型,避免了國際上理論公式復雜的載荷計算過程,為工程應(yīng)用提供了重要的工具。這項歷時六年多的研究終于畫上了圓滿的句號!
項目的順利完成承載了太多的酸甜苦辣。近六年的時間里,新同志熬成了技術(shù)骨干,青年同志熬成了中堅力量,老同志們也終于了卻了一樁心愿。無悔的付出終換來了圓滿的回報!一段“旅途”的結(jié)束意味著一段新的征途的開始,參與項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。