驚“碳”一躍破格局 點到“即”止奏凱歌

劉建軍

2017年1月9日，國家科學技術獎勵大會在人民大會堂隆重舉行，由中航工業(yè)西安航空制動科技有限公司（以下簡稱：“中航工業(yè)制動”）與西北工業(yè)大學自主創(chuàng)新的產學研項目——“碳陶飛機剎車功能復合材料的研制與應用”，榮獲國家技術發(fā)明二等獎，受到黨和國家的表彰。

該項目是將中航工業(yè)制動的碳/碳剎車材料制備技術與西北工業(yè)大學的陶瓷基復合材料應用技術科學結合，發(fā)明的一種領先世界的新型復合材料——“碳陶飛機剎車功能復合材料”，簡稱“碳陶剎車材料”。它是產學研合作取得的一項飽含“中國創(chuàng)造”智慧的自主技術創(chuàng)新碩果。

其實，早在2008年中航工業(yè)制動用此材料制作的飛機剎車盤——“碳陶剎車盤”就在殲10某型飛機上實現(xiàn)了成功首飛。此后，碳陶剎車盤成熟地應用在我國艦載機、殲擊機、運輸機等10多種先進機型上，使我國成為世界上第一個將碳陶剎車盤成功應用于飛機上的國家。碳陶剎車材料，改寫了剎車材料的歷史，彰顯了碳陶剎車技術領跑世界的中國力量。

如今，關乎飛機起降安全的碳陶剎車盤授此大獎，實至名歸。這項新型材料融合了粉末冶金剎車材料和碳/碳復合剎車材料的優(yōu)點，具有重量輕、硬度高、剎車平穩(wěn)、耐高溫、耐腐蝕、環(huán)境適應性強等優(yōu)點，被公認為性能優(yōu)異的新一代剎車材料。

在產業(yè)界“一輩子只做剎車”的中航工業(yè)制動董事長、黨委書記向克陽激動地說：“今天的獲獎，就好比一個孩子高考考上清華、北大。關鍵是‘父母基因強大，才修成正果?！?/p>

“找對了合作方比什么都重要”，西北工業(yè)大學領銜合作項目的中國工程院士院張立同更是情不自禁，“這讓我們更加堅定了產學研合作自主技術創(chuàng)新的信心和決心?！?/p>

從2005年雙方合作到2008年碳陶剎車盤裝機首飛成功，再到榮獲2016年國家技術發(fā)明獎。作為產學研主體的中航工業(yè)制動和西北工業(yè)大學同甘共苦，肝膽相照。在新材料研制領域，共同突破了世界制備技術的三大難題，形成了五個重大技術發(fā)明點，獲得了19項國家專利。

科技的成色，產業(yè)的金色，成就了含金量十足的“中國顏色”。

飛機剎車盤從“跟跑”到“領跑”

翻開中國飛機剎車盤研制歷史，這是一部布滿荊棘的辛酸史，更是一部漫長且艱苦的奮斗史。

機輪剎車系統(tǒng)隸屬于飛機起降系統(tǒng)，主要承受飛機在地面的靜動態(tài)載荷、沖擊載荷、吸收剎車能量，并對飛機起飛、著陸、滑行、轉彎、制動進行有效控制。據統(tǒng)計，飛機發(fā)生在飛機滑行和起降階段的不安全事件占飛機所有不安全事件的60%以上。因此，作為剎車系統(tǒng)上起關鍵作用的剎車盤就顯得尤為重要。歐、美、俄等航空工業(yè)強國，歷來極為重視航空起降制動系統(tǒng)的發(fā)展。

目前，飛機剎車盤的制造材料發(fā)展經歷了有機粘結劑剎車材料、粉末冶金剎車材料、碳/碳復合剎車材料和碳陶復合剎車材料四個階段。有機粘結劑剎車材料是早期飛機使用的剎車材料，剎車溫度低、壽命短、起落架次少，目前已基本淘汰。粉末冶金剎車材料在20世紀60年代發(fā)展起來，但存在高速摩擦系數低、高速制動力不足，以及使用壽命低等問題。

碳/碳復合剎車材料是上世紀70年代歐美發(fā)達國家率先使用的飛機剎車盤制作材料。長期以來，這項技術被美、英、法三國牢牢掌握。

1972年，中航工業(yè)制動發(fā)現(xiàn)和瞄準了這一尖端技術，向國家申請立項研制。1977年，研制出國內第一套扇形片結構的航空碳剎車盤；1987年，碳剎車材料制備工藝和防氧化技術獲得成功；1993年，碳/碳復合材料剎車制備技術獲得國家發(fā)明專利；1994年，碳/碳復合材料防氧化技術獲得國家發(fā)明專利；1998年，碳/碳剎車盤在殲-10飛機上首飛成功；2003年，碳/碳剎車盤獲得中國第一個TSOA技術標準批準書，并隨著新舟-60飛機飛出國門，國際航線上終于有了中國產的碳/碳剎車。中航工業(yè)制動的這一創(chuàng)舉，不僅徹底改變了西方大國對此技術的壟斷局面，而且在全國范圍內催生出10多個碳剎車企業(yè)，引領了中國碳/碳剎車材料產業(yè)的蓬勃發(fā)展。

有學者評價，如果沒有碳/碳材料產業(yè)化的成功，就沒有今天中國機輪剎車領先于世界的精“碳”一躍。碳/碳剎車盤最大的特點是對飛機減重效果十分顯著，這對飛機來說無疑是最大的利好。

先進的成果必然承受更多異樣的眼光。在中航制動攻關技術的過程中，遭到了很多所謂專家的反對。他們批駁和質疑碳/碳剎車材料的種種不是。然而，當碳/碳材料在國內大量軍、民機上成功使用時，曾經的“反碳/碳”派專家，又開始想方設法地“臨摹”這一新技術。

如今，在事實與業(yè)績面前，流言無影無蹤。

那么，為什么又要發(fā)展另一種新材料？因為飛機作業(yè)的環(huán)境復雜多變，不同的自然環(huán)境對剎車材料有不同的要求。碳/碳剎車盤的吸潮性強，在濕態(tài)環(huán)境會導致飛機剎車性能大幅度衰減，從而危及飛行安全。裝備發(fā)展呼喚著一種新型剎車材料的問世。

產學研的根本是為了自立

2005年，中航工業(yè)制動與西北工業(yè)大學簽訂合作協(xié)議，提出以國防建設為需求，著眼航空產業(yè)發(fā)展中遇到的重大難題和難點，發(fā)揮彼此優(yōu)勢，立志打一場高科技的現(xiàn)代科學戰(zhàn)。

合作的雙方，一個是國內最早從事碳材料研究和產業(yè)化的“元老”，一個是陶瓷基復合材料研究的“新貴”。強強結合，優(yōu)贄互補，強大的碳材料基因和高科技血統(tǒng)充分融合，就會誕生出“中國籍”的世界級產品。

雙方合作的訴求，一個想做好，把產品做出來；一個想做強，把產品做到世界級。作為飛機剎車產業(yè)的“國家隊”，中航工業(yè)制動想得到的顯然是通過合作提升專業(yè)自主創(chuàng)新能力，徹底解決飛機在濕態(tài)環(huán)境下剎車性能衰減的問題，保證飛機起降安全萬無一失。肩負起強軍富民的使命，履行共和國長子的神圣職責。西北工業(yè)大學想通過科學技術產業(yè)化的道路，讓科研成果與產業(yè)的互補性、融合性得到發(fā)揮，實現(xiàn)科技報國的追求。

“看準合作對象，關鍵是看他們是不是干實事的人?！睆埩⑼菏康脑u價標準是“三個有利于”：有利于國家、有利于產業(yè)、有利于企業(yè)，通過事看擔當。在她看來，中航工業(yè)制動幾任領導者，都是做實事的人，從上任的袁毅東到現(xiàn)任的向克陽、付鵬鋒等人，“他們都是干實事的人，自主創(chuàng)新勁頭十足”。

產學研一體化，說起來容易，做起來“頭大”?！爱a”是龍頭，“學”是龍身，“研”是龍尾。技術是產業(yè)合作的最好底色。

“產學研的根本是什么？出發(fā)點又是什么？”中航工業(yè)制動總經理付鵬鋒說，“產學研的根本是為了產業(yè)自立，學會獨立走路。自立的終極目標，是為了超越?！?/p>

“院校+企業(yè)”的產業(yè)化模式，看似簡單，做起來卻艱難。因為任何一項科技不突破，產業(yè)化都有可能全部歸零。每一項制造工藝、技術都是革命性的，沒有先例可循。同時，從材料研究、工藝配方到產品驗證，每一個環(huán)節(jié)都要達到最高標準。只有這樣，產品才有可能成為“國家級”成果、世界級產品。中航工業(yè)首席專家、中航工業(yè)制動項目主持者田廣來認為。

院校對高科技成果的“想法”與企業(yè)產業(yè)化路徑的“做法”如何實現(xiàn)互補？“我們將兩支團隊融為一體：教授們紛紛到企業(yè)上班，成為企業(yè)的‘榮譽職工；工匠們則隨時進入西北工業(yè)大學習，融入知識的海洋”，中航工業(yè)制動研發(fā)團隊的技術專家張曉偉這樣說。

產業(yè)化過程中，中航工業(yè)制動負責碳/碳坯體的生產與加工，然后送到西北工業(yè)大學進行陶瓷化處理，最后返還中航工業(yè)制動裝配?！罢l也不能單獨完成這件事，大家必須相互支撐，同舟方能共濟”，西北工業(yè)大學項目參與者成來飛、范尚武的感受是。

上世紀90年代，德國采用“反應熔體浸滲法”制備了碳陶剎車盤，但由于使用溫度低，僅可用于轎車和跑車；美國采用“碳化硅有機前驅體浸滲熱解法”在碳/碳中引入碳化硅，至今未見在飛機上使用的報道。

中國有句老話，自立才能自強。原始創(chuàng)新的高科技成果與自主研發(fā)的高科技產品，成就了“中國高度”。小剎車盤連接著國家的“大國防”

2006年以來，在我國航空基地，戰(zhàn)機清晨“出操”時出現(xiàn)了多起次、多批次飛機沖出跑道、剎不住車的重大事故癥候。上至空軍司令員，下至飛行員，談“剎”色變。

究其原因，原來是飛機剎車盤材料吸潮性強，導致剎車性能衰減所致。剎車好不好，不僅關系到飛機的安全、飛行員的安危，更關系到戰(zhàn)斗力的集成。無論從國家安危的戰(zhàn)略高度，還是從產業(yè)的安全度，飛機剎車已經關系到國家安危與戰(zhàn)略。

向克陽常說，一個國家一個民族甚至小到一個企業(yè)，如果沒有創(chuàng)新精神，衰敗沒落是必然的。自滿自足，貪圖自己份內的安寧享樂，就會漸漸墮落，對外部事務毫無興趣，這是最大的風險。敢于冒險，善于挑戰(zhàn)，勇于征戰(zhàn)，才是企業(yè)永立于不敗之地的真諦。

據了解，我國相關科研機構的科技成果能夠簽約轉化的不到30%，轉化后也只有10%的科研成果能取得經濟效益。國家安危，匹夫有責。而部隊和國家對高性能飛機剎車材料的迫切需求，也促使中航工業(yè)制動與西北工業(yè)大學產學研合作進入了“快車道”。

中航工業(yè)制動和西北工業(yè)大學產業(yè)化實踐證明，產學研的戰(zhàn)略訴求點必須建立在國家戰(zhàn)略需求的政策引導上，大學科技資源轉化的自身訴求上，行業(yè)問題導向的“痛點”上，經濟社會發(fā)展的雙贏上，綜合構建“三位一體”的產業(yè)化集群模式。

自主創(chuàng)新是做強技術做大產業(yè)的必由之路

過去，西方國家掌握了行業(yè)的源頭技術并緊緊地把持市場。而今，中國不斷創(chuàng)新的技術碾碎了西方國家的壁壘。以中航工業(yè)制動為例，過去，國際上飛機碳/碳剎車盤40～50萬元/副；碳/碳產品國產化后，價格兩年間降到每副10萬元以內。如今，一些國外競爭者甚至主動找上門來，尋求合作。實力最終贏得了競爭對手的尊重。

中航工業(yè)制動改變的，不僅僅是技術，更是技術內殼里不易被人察覺的“精神”。“大家對新科技以及新生事物有‘天生的敏感性：任何飛機剎車的前沿技術出現(xiàn)，大家會第一時間‘撲上去、‘抓回來、慢慢咀嚼消化”，中航工業(yè)制動項目團隊成員周蕊這樣形容科技人員技術創(chuàng)新的勁頭。

在新材料的技術攻關與產業(yè)化合作過程中，西北工業(yè)大學通過產業(yè)化實現(xiàn)了資本積累，中航工業(yè)制動通過科技化完善了技術底蘊。目前，中航工業(yè)制動已完成400多爐次碳陶剎車盤的批產考核，生產了10多個機種10000余件碳陶剎車盤，慣性臺試車考核10000余次。已批量裝機碳陶剎車盤120余架份，累計安全飛行10000余個起落。無論科技含量、產品質量和配套機種，均名列世界前茅。

同時，該剎車盤還廣泛應用于高檔轎跑車、重型汽車、坦克、重型機械和高速列車等領域，可形成年數10億元經濟效益的產業(yè)規(guī)模，推動我國交通運輸等相關行業(yè)的技術進步和產業(yè)升級。

啟示錄：新技術與產業(yè)界如何互動

每一次科技進步，都遠非三五年之功，沒有十年甚至更長時間的執(zhí)著“長跑”，不可能取得突破。中航工業(yè)制動和西北工業(yè)大學的實踐證明，只有靜得下心來，堅守信念，執(zhí)著追求，才有可能實現(xiàn)真正意義上的重大突破。

啟示一：自主創(chuàng)新要合力，嘉禾更需沃土育。創(chuàng)新難，潛心研究更難。攻克技術難，實踐推廣更是難上加難。碳/碳剎車問世時，來自同行業(yè)的上下質疑，幾乎讓第一個“吃螃蟹”的中航工業(yè)制動喘不過氣來?！凹夹g吃透了嗎？”一切懷疑的眼神和不屑的眼光幾乎將新材料的“幼苗”誅滅。

近年來，碳/陶剎車盤的市場逐步開闊，曾經的反碳/碳材料“專家”又演變成新的反對力量——碳陶“反對派”。他們列舉出碳/陶材料的種種不是：掉塊、微裂等9大問題，甚至出現(xiàn)“國外都沒有應用的技術，我們能用嗎”的滑稽言論。

李克強總理說過，假如我們自己都不用自己人研制的新技術新產品，能寄希望別人先用嗎？

在科技新成果面前，敢為天下先，善于嘗試，這才是對待科技的態(tài)度。中航工業(yè)制動欠缺的技術，西北工業(yè)大學深度補充到位。學校不具備制造所需要的設計、生產、工藝以及檢測等綜合能力，特別是在飛機上做驗證的能力，中航工業(yè)制動有足夠多的飛機項目進行驗證，強強聯(lián)合，優(yōu)勢互補。

啟示：信任尊重做基礎，團隊協(xié)作結碩果?！安话牙娣旁诘谝晃?，而把信譽放在第一位”。作科技良心的張立同院士和把剎車當事業(yè)做的向克陽，用科技報國和產業(yè)強國的抱負，找到了彼此的“共同語言”：把成功當作唯一的標準，不把利益放心間。

中航工業(yè)制動和西北工業(yè)大學在彼此尊重雙方原有的核心知識產權的同時，對突破的三大關鍵技術和五大發(fā)明點的知識產權，依據研制團隊實踐實情都明確了各自的歸屬，是企業(yè)的歸企業(yè)，是院校的企業(yè)無異議，是一起攻克的，雙方共同擁有。我中有你，你中有我。相濡以沫，共同成長。

中航工業(yè)制動前任總工程師田廣來激動地說：“如今，中航工業(yè)制動和西北工業(yè)大學以產學研的合作模式發(fā)明了飛機碳/陶剎車盤，摘取了國家發(fā)明獎，領跑世界飛機剎車行業(yè)。這項創(chuàng)新技術是國家的、民族的，更是人類的！我相信在不久的將來，就會掀起碳/陶剎車熱。誰主沉浮，將拭目以待！”

（作者單位：中航工業(yè)制動）