一根頭發(fā)絲的直徑大約100微米,一個(gè)新型加速度計(jì)中撓性結(jié)構(gòu)的厚度僅為10微米,由單晶硅材料加工而成,輕輕地吹一口氣,就會(huì)斷裂。
如此“薄脆”的結(jié)構(gòu),要從空中自由跌落,在瞬態(tài)過(guò)載600G條件下(航天員超重耐力試驗(yàn)通常達(dá)到8~9G),做到不斷、不裂、不損壞,這是什么“神仙試驗(yàn)”?它就是“跌落沖擊可靠性試驗(yàn)”。
這種極限指標(biāo)要求,成了制約新型加速度計(jì)應(yīng)用到航空裝備上的瓶頸。
“科研的起點(diǎn)是工程問(wèn)題,科研的終點(diǎn)是解決工程問(wèn)題。”航空工業(yè)自控所青年科技專家張習(xí)文博士,在無(wú)任何原型機(jī)可參考的情況下,完全依靠自主設(shè)計(jì),一舉破解了新型加速度計(jì)的瓶頸難題,將加速度計(jì)的研發(fā)周期,從過(guò)去的十年壓縮到三年,令人嘆服。
少年張習(xí)文是個(gè)“小軍迷”,凡是跟軍事有關(guān)的,他都感興趣、愛(ài)關(guān)注。
“1999年,以美國(guó)為首的北約,悍然轟炸中國(guó)駐南聯(lián)盟大使館,導(dǎo)彈劃破漆黑的夜空,大使館頃刻間火光沖天,頂樓被爆炸掀翻,地下室被炸穿,三人犧牲……”當(dāng)年電視新聞中播放的這些畫面,讓正念初三的張習(xí)文,感受到了深深的痛。
共和國(guó)50華誕的“世紀(jì)大閱兵”,“受閱的42種大型裝備中,新裝備占90%以上,絕大部分是自行設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的,高科技裝備已開(kāi)始成為主力。”這些信息對(duì)后來(lái)成長(zhǎng)為航空裝備產(chǎn)品設(shè)計(jì)師的張習(xí)文,產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。
“從國(guó)家發(fā)展需要出發(fā),做自己感興趣的事。”在研究生時(shí)期,張習(xí)文積極參與到導(dǎo)師和航空工業(yè)自控所的合作項(xiàng)目中,博士研究生畢業(yè)的時(shí)候,就如愿以償?shù)爻蔀橐幻昂娇杖恕薄?/p>
2013年,懷揣著“航空?qǐng)?bào)國(guó)”夢(mèng)想的張習(xí)文,入職航空工業(yè)自控所,當(dāng)時(shí)所里的導(dǎo)航系統(tǒng)已處于全國(guó)領(lǐng)先地位,這讓他對(duì)于導(dǎo)航核心傳感器之一的加速度計(jì)的專業(yè)水平,同樣自信滿滿,但這種自信很快就被打破了。在一次全國(guó)加速度計(jì)產(chǎn)品性能比測(cè)中與冠軍失之交臂,讓他不得不面對(duì)與國(guó)內(nèi)外加速度計(jì)先進(jìn)水平的差距。
“在我的內(nèi)心,總不愿服輸,不愿意接受加速度計(jì)專業(yè)落后的現(xiàn)實(shí)。”他暗暗地憋著一股勁兒,潛心專業(yè)研究,一個(gè)新型加速度計(jì)方案,在他和團(tuán)隊(duì)的自主設(shè)計(jì)中日漸完善。
2016年,新型加速度計(jì)技術(shù)攻關(guān)遇到了“跌落沖擊可靠性”的瓶頸難題。多輪跌落試驗(yàn)的失敗,讓工程應(yīng)用的設(shè)想充滿變數(shù)。有人甚至提出了適當(dāng)降低精度來(lái)提升抗沖擊能力的方案。張習(xí)文心里那股不服輸?shù)膭蓬^,讓他果斷地提出了“NO”。
在辦公室的桌子上,擺放著一排排在沖擊試驗(yàn)中跌落斷裂的試驗(yàn)件,每件上面都呈現(xiàn)出細(xì)微不同的斷裂口。張習(xí)文看著這些斷裂件,就像看著自己生病的孩子一樣,他每天冥思苦想,試圖盡快找到“病根”,期待著能從斷裂的角度、裂痕的方向,與仿真試驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比中,找到它們之間某些隱秘的關(guān)聯(lián)。
那是一個(gè)充滿陽(yáng)光的午后,張習(xí)文又下意識(shí)地觀察那些斷裂件,認(rèn)真比對(duì)著不斷迭代的仿真試驗(yàn)數(shù)據(jù),結(jié)合對(duì)機(jī)理規(guī)律的探究和思考,他敏銳地發(fā)現(xiàn)了裂口和沖擊方向間存在的規(guī)律!這個(gè)發(fā)現(xiàn)讓張習(xí)文興奮異常。他隨即展開(kāi)了進(jìn)一步的建模仿真和試驗(yàn)驗(yàn)證,終于明確了斷裂機(jī)理,并基于機(jī)理研究,提出了相應(yīng)工程解決方案,一舉破解了“神仙試驗(yàn)”的難題。
張習(xí)文帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員一起,在對(duì)設(shè)計(jì)工藝迭代優(yōu)化的同時(shí),不斷突破多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),實(shí)現(xiàn)了加速度計(jì)產(chǎn)品的型號(hào)應(yīng)用和批量交付,大幅提升了機(jī)載慣導(dǎo)系統(tǒng)在實(shí)戰(zhàn)復(fù)雜環(huán)境下的使用精度。與此同時(shí),團(tuán)隊(duì)獲批國(guó)家重點(diǎn)基金項(xiàng)目2項(xiàng),申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利20多項(xiàng),其中6項(xiàng)已獲得授權(quán)。
“從國(guó)家發(fā)展需要出發(fā),做自己感興趣的事。”少年張習(xí)文的初心,正引領(lǐng)著他,在10微米結(jié)構(gòu)上,踐行著“航空?qǐng)?bào)國(guó)、航空強(qiáng)國(guó)”的夢(mèng)想。(包秋紅)