摘要 高玉魁教授,2008年獲中國航空研究院博士學位,現任同濟大學教授、博士生導師。主要研究方向為材料力學行為(側重研究固體材料的疲勞斷裂)、表面強化工藝(噴丸強化、激光沖擊強化、滾壓、...
高玉魁教授,2008年獲中國航空研究院博士學位,現任同濟大學教授、博士生導師。主要研究方向為材料力學行為(側重研究固體材料的疲勞斷裂)、表面強化工藝(噴丸強化、激光沖擊強化、滾壓、擠壓、復合強化等)、結構完整性評價(裂紋萌生與擴展壽命及耐久性)、表面完整性分析(顯微組織、殘余應力、表面形貌、表層梯度性能設計)、航空航天飛行器關鍵件的壽命預測與延壽技術等。高玉魁教授曾在北京航空材料研究院從事航空航天零部件的表面強化與表面完整性研究十余年,并于2010年4月~2011年2月期間在丹麥科技創新部DANIDA項目全額資助下到丹麥科技大學(DTU)RisΦ校區風能實驗室進行訪問學習和從事納米材料梯度特性研究。2012年調入同濟大學到航空航天與力學學院工作。2009年和2012年曾2次被中國工程院聘為國家咨詢項目和國家重大咨詢項目專家。
現主持的主要科研項目有:國家自然科學基金面上項目“激光沖擊作用下金屬材料殘余應力場的響應規律和強化效應”、國家冷軋板帶制備及工藝工程技術研究中心開放課題“TWIP鋼軋制過程組織及殘余應力演化規律研究”和中央高校基本業務費專項資金資助項目“航空高強度結構材料的表面強化理論和實驗驗證”和“高強度鈦合金和鋁鋰合金的表面強化與殘余應力研究”、“航空鈦合金材料噴丸及孔擠壓強化處理”、“航空高強鋼強化處理及強化層殘余應力研究”等。
先進制造業:高教授您從事航空航天領域這些年,取得了巨大成就。您能介紹一下這些成果,以及它們對航空航天事業的意義和價值嗎?
高玉魁:謝謝您這么說,航空航天領域很大而且所涉及到的專業面也很廣,說我取得了巨大成就真的不敢當了,這些年來我只想在自己的專業領域踏踏實實做些事情。具體來說,我的工作就是對航空航天關鍵零部件和重要核心件進行定壽和延壽。正如人有一定的壽命一樣,零部件在服役條件下也有壽命,因此零部件的服役壽命的確定以及對關鍵零部件和核心重要件開展延壽工作具有重要的研究意義和應用價值。
我多年來的研究重點一直放在表面強化工藝技術上,具體來講就是針對零部件易發生失效的部位----表面進行強化處理,以改善表面完整性,從而提高零部件的服役壽命,確保航空航天零部件的安全性、可靠性、耐久性和經濟性(可簡稱四性)。有些術語也許太專業了,簡單來講就像是給人看病和治療一樣,我是航空航天零部件的醫生,專門研究預防零部件失效和延壽的。
眾所周知,確保飛行器關鍵件的四性是國內外飛行器設計、制造和使用等過程中始終圍繞的主體,因此有關定壽理論和延壽技術的研究意義重大,具有重要的工程應用價值。
先進制造業:高教授你從事航空航天領域多年了,可以介紹下中國這些年航空航天領域的發展情況以及它未來的發展前景嗎?
高玉魁:這個問題問得我有些不好回答的,雖然自己從事航空航天領域的研究已有十余年,但我僅僅知道有關自己研究方向的某些發展情況。對于不是自己研究方向的其他領域,我是不敢妄言和瞎談的,以免誤人子弟和誤導別人。下面僅從我自己的研究領域來談一下個人的一些體會,不妥之處還請大家予以批評指正。
中國航空航天領域的研究首先立足國防然后惠及民生,因此在不同的時期或階段,國內存在了各種型號的飛機、火箭、衛星和其他空天飛行器,并逐步形成了自己的。從增強國防實力的角度來講,當然希望我們的航空航天飛行器作戰力強、飛行效率高、多功能化和經濟實用,但核心問題就是如何確保執行飛行任務的安全可靠以及成本的經濟和性能的穩定及功能的多樣化。從民用飛行器的發展形勢來看,大型商用飛機、低空飛行器、水上飛機、水陸兩用飛機、地效機都是未來不錯的發展方向,但關鍵問題仍然涉及到四性的基礎研究及其相關的數據庫。未來航空航天的發展前景很廣闊,但核心的問題還是圍繞重點領域突破技術瓶頸,只有自主創新才能實現超越,從而真正實現我國的航空航天強國夢。
先進制造業:高教授您覺得中國在航空航天領域如果發展更好,還需要做哪些方面的努力?
高玉魁:其實在回答您上面的問題時,我已經稍微談了一些這個方面的問題。中國的航空航天能夠發展到今天這種樣子,坦率地說,已著實不易。新中國成立之初,中國的航空航天真的是一窮二白。在國家的大力重視下,錢學森等老一輩科學家嘔心瀝血,奠定了中國航天事業發展的基石,也涌現出一批優秀的科技人才和取得了突出成果,典型的如兩彈一星。中國的航空事業也是經過了艱難的探索,才逐步走出了仿制,自主研制出各種型號和性能的飛行器,并從購買國外飛機到出口自己生產的飛機。近段時間大家通過央視看見了各種型號的飛機井噴一樣出現,其實這也是前期大量積累和眾多探索研究的結果和成果。
雖然我們的航空航天事業建國以來到今天取得了巨大的成績和進步,但還應該清楚地認識到我們的基礎研究還是很不夠的,主要問題是我們的制造技術還是落后的傳統制造,對先進的制造技術研究不夠,而且我們的飛行器關鍵零部件的實驗數據還不是很充分,整個飛行器從制造生產到服役及維護過程中關鍵數據的研究也不充分,大數據庫的建立也已經提到了日程。
由于貴刊是《先進制造業》,我就針對制造技術談一下自己的粗淺看法和淺顯認識。中國雖然已是世界制造大國也是世界建造大國,也早已成為世界的加工工廠,但中國還不是制造強國,究其原因就是我們缺少自己的制造技術體系和創新能力。我們的制造起步于仿制,而且制造出來的產品性能不穩定,這反映了我們缺少足夠的基礎研究。此外,我們仿制的結果就是比葫蘆畫瓢,本身就比別人差很多,導致出現了“引進---仿制---落后---再引進”的惡性循環。從整體的制造水平而言,我國航空航天產品的制造還是處于成形制造,主要目的還是為了完成形狀尺寸要求所需的加工工序,而不是為了確保某些性能去特意采用特種的工藝來進行加工,因此導致我們的產品還處于低中級水平,距離高端產品還差不少,也體現在產品的性能不穩定可靠性差等方面。因此先進的制造技術就是確保產品性能的制造技術,制造強國要有自己的制造技術體系和檢測系統,才能達到別人可以制造的我也能制造別人制造不了的我還可以制造,這才是真正的制造強國和大國,也是我們的制造中國夢,否則我們一味仿制缺少創新很難達到別人的水平更談不上超越別人,何來制造強國?這其實也是制造業將來調整的方向和進行結構轉型的關鍵,只有先進的制造技術才能加工出先進的產品。“一代制造,一代制備”,這不僅體現在航空航天領域,其實在別的行業也是如此。為了推動先進制造技術和工藝,我一直在從事改性制造技術研究,也非常有幸參加了中國工程院牽頭的有關核心制造技術的國家咨詢項目和國家重大咨詢項目,為目前突破我國制造所存在的瓶頸問題提出了一些建議。本月初,也很高興自己的第一本涉及加工制造的專著《表面完整性理論與應用》在國家出版基金的資助下由化工出版社印刷,我特別希望這些工作對推動先進制造和提升我們制造水平有所幫助。
關于您問題中提到的需要努力的方向,其實很多,但關鍵問題還是人才和體制。人才的培養和專業的培育對任何行業來講都是頭等大事,尤其是我們目前的高等教育體系多是趨于功利化的,對學生而言說白了就是讀了什么專業好找工作,而不是從學生自身的素質培養和激發學生事業心的角度來設置,我認為這種教育有時不僅是誤人子弟甚至是毀人不倦。中國的航空航天事業需要有激情的開拓性創新研究和工程類人才,而我們現在的培育體制是兩個極端,要么就是讓學生成為空談的理論家,要么就是成為沒有理論指導的實踐者。我希望航空航天類高校的老師能夠有航空航天企業或航空航天科研院所的經歷,否則很難給學生講明白各個飛行器零部件的設計特點、選材特性、制造技術和使用維護等系統知識,這樣使學生不僅很難有總體認識更談不上某些具體的細節問題了。這不是僅僅因為我在航空航天研究所工作過后的認識和體會,而是調入高校后從學生目前的現實情況進行的思考。很多學生畢業了還不知道起落架采用什么材料和如何加工,發動機核心件的關鍵制造技術是什么,這都反應了我們對人才的培養是不系統和有待完善的。
我們不能忽略對人才培養重要性的認識,更不能忽視了對基礎研究的重視。我們總希望從國外搞到或買來先進的技術,但這是不可能的。因為先進的技術或工藝是買不來了,即使別人買給你設備,也是落后的工藝技術所使用的設備。我們的科研不能只看論文,更應側重加強在理論指導下的工程應用項目,這對推動航空航天領域的發展是至關重要的。
先進制造業:高教授您在與國外航空航天領域的交流中,覺得中國與西方國家可以進行哪些方面的學習和互補?
高玉魁:中國的優勢是集中力量可以辦大事,有能力組織多部門協調攻關難題,缺點是體制中的領導不一定是技術專業方面的精英,對科學問題的認識和技術難點的瓶頸不一定能夠把握得很準確或認識很到位。
西方國家側重基礎研究和工程應用相結合而不是脫節,而且企業可以到高校來做講座教授,學校教師也要到企業去做一段研究,我覺得這樣的研究不僅有意思而且也比較科學。如國內剛剛開始重視零部件的使用性能控制技術,但國外早在上個世紀七十年代花費了幾十年時間并集中了高校、研究所和企業優秀人才聯合起來搞控性技術研究,建立了零部件的控性制造技術體系和數據庫。
因此我們需借鑒西方的創新思維和科學研究體制,同時加強多學科跨行業的協作,在自主研發的基礎上結合集成優勢,我們的科技實力和水平可以明顯提高,我國的航空航天發展也會進步更大。
先進制造業:高教授您在培育中國航空航天領域年輕一代的問題上,有什么意見和建議嗎?
高玉魁:我自己已經不知不覺步入了不惑之年,但對未來發展和未知世界還是像個孩子一樣充滿了好奇,也許正是這種好奇心讓我興趣盎然去做事和驅使我不斷發現新問題,并企圖去從理論機理上來解釋和從工藝技術上來解決這些問題。
我現在作為高校老師,在培養航空航天領域年輕一代時仍然覺得興趣才是最好的老師,沒有研究激情和不甘愿奉獻的人是無法從事航空航天事業的,沒有團隊合作意識和沒有創新思維的人也是很難在航空航天領域取得很大進展的,因此我對航空航天年輕一代的期盼是年輕人可以充滿激情地探索,像饑餓的饞貓一樣地吸取各種知識和經驗,在團隊中不斷完善自己和拓展實力并不斷超越自己。這只是我個人對年輕一代的期許,因為他們現在多是獨生子女,團隊意識不強,而且現在的年輕人都比較注重自我,但在航空航天領域個人的單打獨斗是很難取得進展的,這也許與數學、力學或物理化學等領域的最大不同,很難想想沒有合作,一個人怎么來完成龐大的航空航天飛行器系統設計、選材和制造呢,因此我希望年輕一代在競爭的同時更要加強合作,培養自己的團隊意識和合作能力。
以上所談都是自己的粗淺認識和個人體會,很多地方由于自己的專業所限和水平問題,難免存在“井底之蛙”的拙見,哪怕我是“井底之蛙”,也期許自己的“蛙聲”能夠引入大家的思考和對先進制造技術的發展起到一些推動作用,更希望將來大家有共識后“聽取蛙聲一片”,那時也許我們的制造水平已經真正邁上了一個新的臺階。