摘要:在航空工业领域,航空发动机被誉为“工业皇冠上的明珠”,其研制能力是国家科技实力的重要象征。中国工程院院士、中国航空发动机集团有限公司(简称“中国航发”)原董事长曹建国,正是这位在“明珠”上雕琢的核心人物。从航天系统仿真技术专家到航空发动机产业领军人,他用三十余
一、引言:解码“工业皇冠上的明珠”领军人
在航空工业领域,航空发动机被誉为“工业皇冠上的明珠”,其研制能力是国家科技实力的重要象征。中国工程院院士、中国航空发动机集团有限公司(简称“中国航发”)原董事长曹建国,正是这位在“明珠”上雕琢的核心人物。从航天系统仿真技术专家到航空发动机产业领军人,他用三十余年的科研与管理实践,书写着我国高端装备自主创新的奋斗篇章。
二、科研生涯:从航天尖兵到航空拓荒者
(一)航天领域的系统仿真技术深耕
曹建国的科研生涯始于航天领域,他早年毕业于北京航空学院(现北京航空航天大学),此后在航天系统仿真技术领域开启了漫长而卓越的深耕之路。在航天科工集团任职期间,他凭借扎实的专业知识和卓越的领导才能,迅速崭露头角。作为多个重点型号项目的总指挥,曹建国主导构建了以目标为牵引的工程管理体系,这一创新体系的建立,如同为航天项目的开展绘制了精准的导航图,使得项目执行过程更加高效、有序,各环节紧密相扣,极大提升了资源利用效率和项目推进速度。
在技术攻坚方面,曹建国带领团队突破了复杂系统仿真的关键技术瓶颈。复杂系统仿真犹如在虚拟世界中搭建一座精密的航天大厦,每一个细节都关乎成败。他和团队成员深入研究,不断尝试新方法、新技术,经过无数次的试验和调整,终于攻克了这一难题,为航天产品的精准制导与可靠性提升奠定了坚实的技术基石。精准制导技术让航天产品能够更加准确地命中目标,可靠性的提升则确保了产品在复杂的太空环境中稳定运行,大大增强了我国航天武器装备的实战能力和威慑力。
他主持的科研项目成果丰硕,荣获国家科技进步特等奖、国防科技进步一等奖等多项殊荣。这些荣誉不仅是对他个人科研成就的高度认可,更是我国航天系统仿真技术迈向世界前沿的有力见证。在他的努力下,我国航天系统仿真技术从追赶者逐渐成为引领者,在国际航天舞台上赢得了尊重和话语权。他也因此成为我国航天系统仿真领域的领军者,激励着无数航天人投身于科技创新的浪潮中。
(二)临危受命:扛起航空发动机自主研制大旗
2016年,对于曹建国来说,是职业生涯的一个重大转折点,他调任中国航发董事长、党组书记,接棒我国航空发动机自主研制的“攻坚棒”。彼时,我国航空发动机产业面临着前所未有的挑战,技术封锁让我们难以获取国外先进技术,基础薄弱使得我们在研发过程中困难重重,人才短缺也制约着产业的发展速度。航空发动机被誉为“工业皇冠上的明珠”,其研制难度极大,涉及众多学科领域和复杂的技术环节,每一个细微的进步都需要付出巨大的努力。
面对困境,曹建国没有丝毫退缩,他展现出了卓越的战略眼光和坚定的决心。他带领团队迅速确立了“自主创新、协同发展”战略,这一战略犹如一盏明灯,为我国航空发动机产业的发展指明了方向。自主创新是核心,只有掌握自主知识产权的关键技术,才能摆脱对国外技术的依赖;协同发展则强调整合全国优势资源,打破行业壁垒,形成强大的研发合力。
为了实现这一战略目标,曹建国积极推动建立“产学研用”一体化创新体系。他四处奔走,与高校、科研机构和企业展开广泛合作,将各方的优势资源充分整合起来。高校拥有丰富的科研人才和前沿的学术研究成果,科研机构具备专业的研发设备和深厚的技术积累,企业则有着强大的生产制造能力和市场洞察力。通过“产学研用”一体化创新体系,各方紧密合作,实现了知识创新、技术研发、产品制造和市场应用的有机衔接,加速了航空发动机技术的研发和产业化进程。在他的带领下,中国航空发动机产业开启了从 “跟跑” 到 “并跑” 的突围之路,逐渐在国际航空发动机领域崭露头角 。
三、核心成就:突破“卡脖子”的三大攻坚方向
(一)技术攻坚:破解 “五高” 难题筑牢产业根基
航空发动机的研制,堪称是一场与极致环境和顶尖技术的较量,其面临的 “高温、高压、高转速、高载荷、高可靠”(简称 “五高”)难题,一直是横亘在全球制造业面前的巍峨高山,也是我国航空发动机产业发展道路上的巨大挑战。曹建国院士深知,要想实现我国航空发动机技术的突破,就必须直面这些难题,啃下这些 “硬骨头”。
他亲自挂帅,牵头组建了一支由材料学、工程力学、机械制造等多学科顶尖人才组成的攻关团队。这支团队犹如一支精锐之师,汇聚了各方智慧和力量,他们紧密协作,在材料、结构设计、制造工艺等多个关键领域展开了协同创新,向着 “五高” 难题发起了总攻。
在材料领域,团队成员日夜奋战,经过无数次的试验和改进,成功推动了单晶高温合金、陶瓷涂层等关键材料的研发。这些新型材料具有优异的耐高温、高强度性能,能够在极端的高温环境下保持稳定的结构和性能,为航空发动机的高性能运行提供了坚实的材料基础。其中,涡轮前温度突破 1800℃,这一关键指标的提升,使得我国航空发动机的热效率大幅提高,推力得到显著增强,接近国际先进水平,标志着我国在高温材料领域取得了重大突破。
结构设计方面,团队大胆创新,研发出空心气冷涡轮叶片技术。这一技术的关键在于通过微米级流道设计,实现了高效冷却。空心的叶片内部设计了复杂的流道,冷却气体在其中流动,能够迅速带走叶片表面的热量,有效降低叶片温度,从而提高叶片的可靠性和寿命。通过这一创新设计,叶片寿命成功提升 30%,大大延长了航空发动机的维护周期,降低了使用成本,提高了航空发动机的整体性能和可靠性。
制造工艺上,团队引入了增材制造(3D 打印)技术。这一新兴技术为航空发动机复杂零部件的制造带来了革命性的变化,它能够直接根据设计模型,通过层层堆积材料的方式制造出复杂的零部件,解决了传统制造工艺难以实现的复杂零部件成型难题。利用 3D 打印技术,不仅能够制造出形状复杂、精度高的零部件,还能大大缩短关键部件的研制周期,相比传统制造工艺,研制周期缩短了 50%,极大地提高了研发效率,加快了航空发动机的研制进程。
(二)产业布局:构建数字化智能制造新生态
在全球制造业数字化、智能化转型的浪潮中,曹建国敏锐地捕捉到了这一历史机遇,他深知数字化和智能制造将是推动航空发动机产业高质量发展的关键力量。在 2023 世界智能制造大会上,曹建国提出 “数智赋能航空发动机高质量发展” 战略,犹如在航空发动机产业的发展蓝图上,描绘了一幅充满希望和活力的数字化画卷。
他全力推动建立全产业链数字化体系,从研发、生产到供应链管理,全面融入数字化技术,打造一个高效、协同、智能的产业生态系统。在研发环节,建成了国内首个航空发动机全流程仿真平台。这个平台犹如一个虚拟的航空发动机实验室,集成了先进的仿真软件和高性能计算资源,能够对航空发动机的设计、性能、可靠性等进行全面的虚拟验证。通过在这个平台上进行大量的仿真试验,工程师们可以在实际制造之前,对各种设计方案进行优化和验证,提前发现潜在问题并加以解决,大大减少了实物试验的次数和成本,研发效率提升 40%,为航空发动机的快速研制提供了有力支持。
生产制造环节,打造了叶片加工、发动机装配等智能生产线。这些智能生产线配备了先进的自动化设备、工业机器人和智能控制系统,实现了生产过程的高度自动化和智能化。关键工序自动化率达 90%,生产线上的设备能够根据预设的程序和指令,精确地完成各种加工和装配任务,产品精度误差控制在 0.001 毫米级,确保了产品质量的一致性和稳定性。同时,通过引入工业物联网技术,实现了生产设备之间的互联互通和数据共享,生产过程中的各种数据能够实时采集、分析和反馈,生产管理人员可以通过监控中心,实时掌握生产线上的设备运行状态、生产进度和质量情况,及时做出调整和决策,提高了生产效率和管理水平。
为了进一步整合产业链资源,推动协同创新,曹建国联合华为、航天科工等企业共建 “航空发动机数字化创新中心”。这个创新中心汇聚了各方的技术优势和创新资源,共同开展 5G、工业互联网在航空发动机制造场景的深度应用研究。通过 5G 技术的高速率、低延迟特性,实现了生产现场数据的实时传输和远程控制,工程师可以在千里之外对生产设备进行实时监控和操作;工业互联网则将航空发动机产业链上的各个环节紧密连接起来,实现了信息的共享和协同工作,提高了产业链的整体效率和竞争力。
(三)战略视野:夯实 “双循环” 下的产业竞争力
作为全国政协委员,曹建国不仅在科研和产业领域发挥着重要作用,还在国际舞台上积极发声,为我国航空发动机产业争取发展空间和话语权。在达沃斯论坛等国际场合,他多次强调 “核心技术买不来、讨不来”,这一观点振聋发聩,深刻揭示了我国航空发动机产业必须走自主创新之路的重要性和紧迫性。
在他的主导下,中国航发实施 “两端发力” 策略,全面提升我国航空发动机在 “双循环” 格局下的产业竞争力。在军用领域,全力保障国产战机 “中国心” 的稳定供应。他深知,军用航空发动机是国防安全的重要保障,是维护国家主权和领土完整的关键力量。因此,他带领团队加大研发投入,优化生产流程,提高产品质量和可靠性,推动涡扇系列发动机批量装机,实现了关键装备的自主可控。如今,我国多款先进战机装备了国产航空发动机,翱翔在祖国的蓝天,展示着我国强大的国防实力。这些国产发动机不仅性能卓越,而且具备高度的自主性和可靠性,摆脱了对国外发动机的依赖,为我国空军的战斗力提升提供了坚实的动力支持。
在民用市场,曹建国同样展现出了卓越的战略眼光和前瞻性思维。他积极布局大涵道比涡扇发动机研发,瞄准 C919 等国产大飞机的配套需求,努力打破欧美企业在民用航空发动机领域的垄断。大涵道比涡扇发动机是民用大飞机的核心动力装置,其技术难度高、研发周期长、市场竞争激烈。然而,曹建国和他的团队并没有退缩,他们迎难而上,加大研发力度,整合国内外优势资源,开展产学研合作,攻克了一系列关键技术难题。同时,积极参与国际适航认证,按照国际标准和规范,对发动机进行严格的测试和验证,提高产品的国际认可度和竞争力。通过这些努力,我国民用航空发动机产业逐渐崭露头角,为我国民用航空事业的发展注入了强大动力,也为我国在全球民用航空市场中赢得了一席之地 。
四、行业影响:从技术攻坚到生态构建
(一)人才培养:打造 “大国工匠” 蓄水池
航空发动机产业的发展离不开人才的支撑,曹建国深知这一点,他将人才培养视为产业发展的核心任务,全力打造人才 “强磁场”,构建起 “科学家 + 工程师 + 技能大师” 的立体化人才体系。他的理念是,只有汇聚各方人才,发挥各自优势,才能为航空发动机产业注入源源不断的发展动力。
依托博士后科研工作站、院士专家工作站等平台,曹建国积极推动高端人才的引进与培养。这些平台犹如人才的摇篮,吸引了众多优秀的科研人才和工程技术人员。他们在这里潜心研究、实践探索,不断提升自己的专业能力和创新水平。在他的引领下,中国航发培育出了以 “李志强班” 为代表的一批高技能团队。“李志强班” 成员们凭借精湛的技艺和顽强的拼搏精神,在航空发动机零部件加工等关键环节发挥着重要作用,成为行业内的佼佼者。他们的成功,不仅为中国航发树立了榜样,也激励着更多年轻人投身于航空发动机事业。
在曹建国的努力下,中国航发累计培育国家级专家 200 余名。这些专家涵盖了材料、设计、制造等多个领域,他们是中国航发的中流砥柱,为解决航空发动机研制中的关键技术难题贡献着智慧和力量。如今,中国航发已形成了老中青衔接的科研中坚力量。老一辈专家凭借丰富的经验和深厚的学术造诣,为年轻一代提供指导和支持;中年专家正值事业巅峰,承担着重要项目的领导和实施工作;年轻一代则充满活力和创新精神,不断为产业发展注入新的思想和理念。三代人相互传承、相互促进,共同推动着中国航空发动机事业不断向前发展 。
(二)标准引领:掌握国际竞争话语权
在全球航空发动机产业竞争日益激烈的背景下,标准成为了衡量企业技术实力和国际竞争力的重要标志。曹建国深刻认识到标准的重要性,他积极推动中国航发在标准制定领域的探索与实践,努力掌握国际竞争的话语权。
在他的推动下,中国航发牵头或参与制定国际 / 国家标准 27 项。这些标准涵盖了航空发动机的设计、制造、测试等各个环节,为我国航空发动机产业的规范化发展提供了重要依据。例如,在航空发动机可靠性标准的制定过程中,中国航发团队深入研究国内外先进技术和实践经验,结合我国航空发动机的实际情况,制定出了一套科学、严谨的可靠性标准。这一标准的发布,不仅提高了我国航空发动机的可靠性水平,也为我国航空发动机在国际市场上赢得了更多的认可和信任。
主导建立航空发动机可靠性、仿真技术等领域的 “中国规范”,是曹建国的又一重要贡献。这些规范的建立,标志着我国在航空发动机关键技术领域已经具备了自主创新能力和国际竞争力。以仿真技术规范为例,中国航发通过多年的技术积累和创新,建立了一套完整的航空发动机仿真技术体系,包括仿真模型的建立、验证和应用等方面。这一体系的建立,大大提高了我国航空发动机的研发效率和质量,为我国航空发动机产业的快速发展提供了有力支持。
曹建国本人担任国际标准化组织(ISO)相关技术委员会主席,这一身份使他能够在国际舞台上更加积极地推动中国标准走向世界。他带领中国航发团队,积极参与国际标准的制定和修订工作,将我国在航空发动机领域的先进技术和创新成果融入到国际标准中。通过与国际同行的交流与合作,中国航发不仅提升了自身的国际影响力,也为我国航空发动机产业在全球市场的拓展奠定了坚实的基础 。
(三)科普赋能:点燃青少年科技强国梦
曹建国始终坚信,科技强国的梦想需要从青少年时期开始培育,科普工作是激发青少年对科学技术兴趣和热爱的重要途径。因此,他一直高度重视科普工作,积极推动航空发动机知识的普及与传播,努力点燃青少年心中的科技强国梦。
在他的推动下,中国航发组织编写了《航空发动机通识读本》。这本书以通俗易懂的语言和生动形象的图片,深入浅出地介绍了航空发动机的基本原理、发展历程、关键技术等内容。它不仅是一本普及航空发动机知识的科普读物,更是一扇让青少年了解航空发动机世界的窗口。通过阅读这本书,青少年可以更加直观地感受到航空发动机的魅力,激发他们对航空发动机的兴趣和探索欲望。
发起 “中国心・强国梦” 科普公益活动,是曹建国推动科普工作的又一重要举措。该活动走进中小学,开展航空发动机科普讲座,为青少年带来了一场场精彩的科技盛宴。在讲座中,曹建国和他的团队成员用 “涡轮叶片为什么像艺术品” 等生动有趣的话题,吸引着青少年的注意力。他们通过展示航空发动机的实物模型、播放科普视频等方式,让青少年更加直观地了解航空发动机的结构和工作原理。这些讲座不仅丰富了青少年的科学知识,也激发了他们对高端制造的兴趣和热爱,为他们树立科技强国的梦想埋下了种子。
曹建国还积极推动航空发动机科普基地的建设,为青少年提供了一个近距离接触航空发动机的平台。这些科普基地配备了先进的展示设备和专业的讲解人员,青少年可以在这里参观航空发动机的实物展品,了解航空发动机的发展历程和最新成果。通过亲身参与和体验,青少年能够更加深入地了解航空发动机产业,增强他们对科学技术的感性认识,培养他们的科学精神和创新意识 。
五、结语:在“卡脖子”前线书写科技自立自强答卷
从航天到航空,曹建国的职业生涯始终与“国之重器”紧密相连。他用工程师的严谨、企业家的格局和战略家的视野,在航空发动机这一“最难攻克的领域”蹚出了一条自主创新之路。正如他在达沃斯论坛所言:“中国制造业的韧性,在于永远敢于直面‘卡脖子’,永远相信‘没有过不去的坎’。” 这位 “中国心” 领军人的故事,不仅是个人的奋斗史,更是我国高端装备制造业从追赶到超越的时代缩影。曹建国院士的科研生涯与管理实践,深刻诠释了 “把论文写在祖国大地上” 的科技工作者精神。从航天到航空,他始终站在技术攻坚的最前线,用创新突破为 “中国智造” 装上更强劲的引擎。这正是科技博主需要传递的核心价值 —— 以人物故事展现产业进步,以专业视角解读大国重器。
来自:科技名苑
长三角G60激光联盟陈长军转载
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来源:江苏激光联盟