破譯飛機(jī)壽命之謎的人

郭　凱　陳家寶

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(xiě)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?！?img align="left" src="https://cimg.fx361.com/images/2000/07/28/qkimageshkzshkzs2010hkzs201001-1-l.jpg">

時(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(chēng)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(zhuān)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)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(shū)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，結(jié)果他以?xún)?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(chē)拖拉機(jī)學(xué)院拖拉機(jī)專(zhuān)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(mén)平均96分，被北航飛機(jī)設(shè)計(jì)專(zhuān)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(zhuān)業(yè)，很多同學(xué)到其它專(zhuān)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(zhuān)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(zhuān)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(shū)進(jìn)行對(duì)比，多與同學(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?xún)?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(mǎi)好了回老家的火車(chē)票，正在宿舍收拾行李。這時(shí)，研究室負(fù)責(zé)人推門(mén)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(chē)。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(chē)到壽命了，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?！睆埜赡馗嬲]自己。

張福澤是學(xué)飛機(jī)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)的，對(duì)飛機(jī)定壽知之不多。

這是自找苦吃的選擇。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，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?！睆埜砂堰@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)?！钡珡埜蓻](méi)有動(dòng)搖決心，馬上跑圖書(shū)館查資料，找專(zhuān)家請(qǐng)教咨詢(xún)，蹲車(chē)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)，但做了幾次都失敗了?！八麄兪〔坏扔谖覀兪　！睆埜芍赋隽似湓囼?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(chē)從其它地方拉來(lái)所需的材料，在車(chē)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)備。

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(shū)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(lèi)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(lèi)比計(jì)算法”和“裂紋擴(kuò)展壽命類(lèi)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(xiě)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(lèi)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(lèi)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(zhuān)家，對(duì)成千上萬(wàn)架飛機(jī)的疲勞定壽問(wèn)題稱(chēng)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(mǎn)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(huà)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)燈看書(shū)、寫(xiě)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?！睆埜尚πΓf(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(xiě)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(huà)，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(zhuān)業(yè)會(huì)議上提了出來(lái)，受到到會(huì)專(zhuān)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(zhuān)門(mén)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(zhuān)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(xiě)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)緊張拿不出足夠的錢(qián)購(gòu)買(mǎi)飛機(jī)的情況下，空軍創(chuàng)出了一條勤儉持家的新路子，辦了一件利國(guó)利軍的大好事……衷心地希望能將這個(gè)經(jīng)驗(yàn)推而廣之，并向?yàn)榇俗鞒鲐暙I(xiàn)的同志表示敬意。”

1990年，張福澤被評(píng)為國(guó)家級(jí)有突出貢獻(xiàn)的中青年專(zhuān)家，1991年享受政府特殊津貼。當(dāng)選為中國(guó)工程院院士后，他壯志不已，在飛機(jī)定壽領(lǐng)域又有重大突破，于1996年分別榮獲全軍專(zhuān)業(yè)技術(shù)重大貢獻(xiàn)獎(jiǎng)和香港第三屆何梁何利科學(xué)技術(shù)基金獎(jiǎng)。1999年，張福澤成功地發(fā)現(xiàn)金屬腐蝕溫度與腐蝕時(shí)間規(guī)律，并推導(dǎo)出了類(lèi)似疲勞壽命中的Miner理論公式，在解決飛機(jī)日歷壽命這一世界性難題的道路上開(kāi)拓前進(jìn)。