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刘卫平:大飞机复合材料的“中国制造”师

作者:小 米

2016-12-14 14:51:01

  作为现代商用飞机先进技术水平的体现,复合材料一直是各国研制和发展大型客机的“兵家必争之地”。能让我国自主研制的大飞机披上复合材料的美丽外衣,真正体现“中国制造”的高端技艺水平,缺少不了复合材料学家的智慧结晶。

  近日,中国商飞上飞公司副总工程师兼复材中心主任、上海“千人计划”专家、上海市“白玉兰纪念奖”获得者刘卫平学长,接受了我刊的专访,让我们有机会近距离了解这位复材“制造大师”背后的故事。

  从小做起航空梦

  1963年9月,刘卫平出生在湖北一个普通教师的家庭。身为数学老师的父亲,从小对刘卫平的教育要求非常严格。在他读中学时,即便不是寄宿生,父亲仍要求他必须和寄宿学生一样,每天定点起床参加早锻炼,按时吃饭,准时进课堂。对他的学习成绩要求那就更不用说了。刘卫平从小成绩优秀,尤其对数学、物理、机械特别感兴趣。他的爱好跟其他小朋友不太一样,喜欢用叔叔从厂里带回的废旧轴承,东拆西装,拼搭出一辆辆小车来。

  1970年,中国第一颗人造卫星“东方红1号”发射成功,刘卫平所在的县城举行了声势浩大的庆祝活动,8岁的他第一次萌发了对神秘的航空航天事业的热烈向往。1981年,刘卫平以县理科状元的好成绩考上了北京航空航天大学。大学毕业后,他又到北京航空材料研究院继续攻读硕士学位。1988年,硕士毕业,因为成绩优异,他留在了北京航空材料研究院从事军机复合材料的研发工作。

  留学路暂受阻

  北京航空材料研究院是中国面向航空的综合性材料研究机构,也是国内最大的材料工程研究中心,科研实力雄厚。刘卫平硕士时期的“老板”范棠就是一位解放前留美的老专家,中国第一代8级工程师。当时院里有50多个博士,几乎都是留学生,是中航工业主要的留学生聚集地,还专门成立了欧美同学会的分支机构。“从那个时候开始,我就知道有一个欧美同学会组织。”刘卫平说。常常看到师哥师姐们参加欧美同学会的活动,刘卫平的心里充满了羡慕,渴望着出国留学的机会。

  但是,事不遂人愿,1989年的一场政治风波让很多学子的留学路遇阻。原本收到多伦多大学和普林斯顿大学访学邀请的刘卫平,也不得不暂时放弃自己的留学计划。

  这次的失意并未打击到刘卫平。在航材院,他继续施展着自己的才华。从助理工程师到工程师,他仅仅用了2年时间。不到30岁的刘卫平,逐渐成为研发的骨干力量。

  临危受命,成最年轻副总师

  令刘卫平意想不到的是,挑战来得这么突然。1992年,刘卫平的一位导师负责歼-X复合材料机翼的研制,这是中国第一次将复合材料用于战斗机的主承力结构上,是当时国内最大的复合材料研发项目。然而,因为一个失误,几百公斤价值昂贵的复合材料零件全部报废,噩耗传来,导师深受打击,突发高血压,卧床不起。作为团队中的一员,刘卫平是跟这个项目跟得最久的,也是最了解该项目的研究人员。为了不影响项目进度,院领导决定将重担交到这位只有3年半工作经历的小伙子肩上,由他来牵头该项目,重新攻关。

  临危受命,对刘卫平来说既是挑战,也是机遇。他带领着8个人的团队开始了技术攻关,他们加班加点,仅用了3个月的时间,不仅找出了零件报废的原因,而且做出的零件技术水平还有了很大改进。抢在装机试验之前按时交付零件,不仅弥补了之前的损失,而且让航材院的声誉得到了业内的更高认可。这一年,刘卫平荣获航材院第一届“十佳青年”的称号,他主持研发的“带整体油箱复合材料机翼”先后在1998年、1999年获得中国航空工业部科技成果一等奖和国家科技进步奖二等奖。

  之后,经过国家“八五”“九五”规划等科技攻关研究项目的磨砺,1998年,刘卫平成为北京航空材料研究院最年轻的副总工程师兼研究室主任,带领科研与生产团队近400人,完成了多项国家重点型号攻关任务。

  第二次终圆留学梦

  2000年,刘卫平带领的复合材料研究室不断成长,研究经费和生产经费都超1亿元,他本人的科研通道也是一片敞亮。

  然而,关于航空的留学梦一直牵绕着他。“当时航材院7个院长中有4个是留学回国,包括我的领导、同级以及下属,很多都是留学生。”身为研究室主任的他,也有很多接待国外专家的机会,他愈发感到,我国的复合材料研究与世界强国之间还存在着很大的差距,他决心要到国外继续深造。

  在工作上,航材院给了这位年轻的“高才生”很大的信任,对于他的深造计划,航材院也给予了很大支持。当时摆在刘卫平面前有两个选择,一个是到国外做短期的高级访问学者,另一个是到清华大学念MBA。他选择了前者,因为他更想在专业方面有更深地发展。

  机会总是给有准备的人。受益于国家鼓励留学的政策实施,刘卫平很快获得了到加拿大Concordia大学访学的邀请。这一次,他的留学梦顺利实现了,而且大大超出了他的预期。

  刘卫平在访学期间,表现出极强的航空材料科研能力,导师一心想收下他这个学生。原本1年的访学时间未到,Concordia大学就跟航材院商量,将刘卫平的访学计划变为攻读博士学位,学期4年。而且还有一个令人难以拒绝的附加条件,刘卫平的夫人也受邀赴该校攻读硕士学位。夫妻二人得以团圆。

  卖掉房子回国

  2006年,刘卫平顺利获得加拿大Concordia大学机械和工业工程系博士学位。此前,他的爱人已硕士毕业,顺利地进入到波音公司工作。两人在加拿大的生活顺风顺水,并很快置办了自己的房子。

  刘卫平先是在加拿大的一家英国工程机械设备公司担任部门经理和高级研发工程师。虽然收入不菲,但远离航空材料领域,这并不是他想要的。两年后,刘卫平进入Concordia大学复合材料研究中心,从事纳米材料改性的研发,形成专利技术后,与飞机制造商合作,应用于飞机复合材料的结构件,因为对纳米技术应用的重大推动,团队获得了加拿大魁北克纳米学术奖。刘卫平还参加了加宇航自诊断和自修复材料的研发,目的在于帮助自动修复卫星太阳能电池板因太空垃圾撞击等原因造成的损伤。

  在海外求学和工作,刘卫平时刻不敢忘记航材院的栽培和期盼。读博士期间,有一次回国,院领导对他说,航材院的大门一直为他敞开,副总工程师的职位虚位以待。他深感单位领导的殷切希望,但无奈博士学位尚未完成,爱人也刚刚进入波音工作,归程只得暂缓。

  出国留学,刘卫平是憋着一股气的。国内在整个飞机复合材料制造的管理体系、技术体系中存在的不足、技术人员向管理岗位转型时的捉襟见肘,他都非常清楚。他特别想看看国外怎么做,研究室是怎么管的,如果再次回到祖国后,希望能为祖国带来更大的改变。

  2009年,刘卫平卖掉了加拿大的房子,决心回国。为此,爱人没少“责怪”他,房子如果不卖,现在已经涨了好几倍了。但是,刘卫平心里清楚,当时的这个决定正是为了更坚定地回国。他动情地说:“老一辈的海归,在国外的生活比较优越,有事业,有房子,有车子,却并不一定感到幸福。在我所接触到的留学生圈子里,大多数人都希望回来,中国人寻根的思想从某种程度上说是与生俱来的。”

  上飞公司引进的第一个海外专家

  其实,最早接触刘卫平的,并不是中国商飞,而是江苏的一家民营企业。这家大型企业看中了他在航空材料领域的海内外专业背景和管理经验,希望引进他建立一个复合材料研发中心。回国洽谈聘用合同的刘卫平先到了上海,顺道与中国商飞的人事部见了一次面。彼时,中国商飞组建不久,复合材料研发尚是空白,急需引进高端人才。这次见面,“让中国的大飞机翱翔蓝天”的宏伟蓝图打动了他,帮助中国商飞组建复合材料研发中心、填补空白的想法,让双方一拍即合。

  然后,好事多磨。几个月过去了,刘卫平迟迟没有等到商飞的明确答复,他以为这事儿黄了。那家民营企业的合同邮寄到了加拿大,只等他回国签字。阴差阳错,正当他回国准备签约时,加拿大爆发了一场禽流感,刚回国的他被要求“隔离”。就在“隔离”的这段日子里,中国商飞的消息传来:经总办会决定,录用刘卫平为上飞公司副总工程师兼复材中心主任。就这样,刘卫平成为中国商飞引进的第一个海外人才。

  自2009年来到中国商飞后,让刘卫平感触最深的便是中国商飞公司领导对人才的重视与尊重,他感到在这种环境下更易实现自身价值。

  加盟中国商飞后,刘卫平迅速搭建起了民用飞机复合材料制造技术中心,组建了一个20多人的研发团队。为打破公司内部复合材料专业零基础的技术困境,他手把手、传帮带,深入浅出进行技术指导,将一群刚刚走出校门的年轻人逐步培养成上飞公司复合材料专业的技术骨干。经过7年的建设,上飞公司复材制造技术队伍已形成200多人的团队,其中博士12人,硕士60多人。

  量体裁衣,做高端“中国制造”

  一代材料,一代飞机。材料的性能在一定程度上决定了飞机的性能,大量应用复合材料已成为衡量新一代民机技术水平先进性的重要标志。2009年12月15日首飞的波音787客机,其复合材料用量已占总重的50%,将航空复合材料的应用提高到了一个新高度。

  “在西方人眼中,属于高端制造业的航空航天制造一直是他们的游戏”,而复合材料结构制造又是其中的核心技术,是限制向中国出口的。那在今天,中国人是否也能玩转这种高端制造业的游戏?这是刘卫平满脑子装着的问题。

  刘卫平说,其实复合材料不仅仅是材料,更多是结构。在今天全球化的背景下,不再是一针一线都要自己做,才算是“中国制造”,而是要利用全球化的资源配置优势,将最先进的原材料、零件、生产线等等整合起来。“买回来的这些碳纤维预浸料好比是布,如何设计成衣服,靠得才是‘中国制造’”。

  ARJ21-700和C919大型客机的研制,都是中国民机历史上的第一次,没有经验可供借鉴,每一个细节都需要反复摸索,每前进一步都需要耗费巨大的精力。

  在C919大型客机的研制中,刘卫平带领复材技术团队有针对性地展开技术攻关,先后解决了多项技术难题。其中多梁盒段共固化技术为国内首创,液体成型升降舵为国内首次将液体成型应用于民机领域,中央翼为国内首次将复合材料应用于民机主承力结构,一系列技术成果达到国内领先、国际先进水平,突破了民机复合材料制造领域关键技术,最终实现了C919首架水平尾翼装机件制造。同时,他还将科研成果转化应用,组织编制面向C919型号复合材料零件生产的工艺规范(CPS),为国内民机行业的复合材料零件制造制定了标准。

  在ARJ21-700型号的生产过程中,复合材料方向舵胶接性能不过关,长久以来一直找不到具体原因,严重影响型号进度。刘卫平带领复材技术团队通过规划验证试验并亲自组织实施,仅用了两周时间就确定了满足性能要求的工艺材料,彻底解决了方向舵胶接问题,并通过了适航审查方的检查,为ARJ21-700的适航取证扫清了一大障碍。

  工作是最大的业余爱好

  2009年10月1日,作为中国商飞海外专家代表,刘卫平参加了中组部组织的国庆观礼活动,受到了党和国家最高领导人的接见。2010年初,在胡锦涛总书记来中国商飞上飞公司视察期间,刘卫平受到了胡总书记的亲切接见。2016年9月,为表彰刘卫平中国商用飞机复合材料的应用以及制造技术的提升方面作出的卓越贡献,他被授予上海市“白玉兰纪念奖”。回想起那难忘的一幕幕,是激动,是自豪,更是责任和使命。

  当被问起,有什么兴趣爱好时,刘卫平由衷感叹,这几年在上海,工作真成了最大的业余爱好。

  他坦言,最辛苦的莫过于2014年。当时商飞公司浦东基地还未建好,C919的复材零部件交付时间紧,只能到其他飞机制造公司借厂房和设备做零件。1个月里面,他至少要飞两次哈尔滨、一次成都,回到上海,还要和供应商沟通产品细节和制作要求。那个时候,身在武汉的父亲被查出胃癌晚期,已然分身乏术的刘卫平,仍坚持每个周五晚上回到武汉,陪伴病中的父亲,周日再回上海。就这样,在度过了没有周末、异常繁忙的11个月后,他带领团队提前完成了零件交付任务。

  如今,刘卫平更多的工作时间在浦东基地,每天往返100多公里,乐此不疲。他肩负着自己的使命,一步一个脚印,坚定地向着他心中的目标砥砺前行,为实现中国梦、大飞机梦而努力着、奋斗着、快乐着。

  正如他自己所说:“我一直认为,真正要奉献的地方是中国,而不是加拿大或者英国。中国民机制造业处于一个快速发展时期,党和国家很重视。因此,不管是作为一个复合材料方面的专业技术人员,还是一个中国人,要做贡献都应该回到中国。对于这一点,我从来没有怀疑过,没有动摇过,也从来没有后悔过。”