一根頭發絲的直徑大約100微米,一個新型加速度計中撓性結構的厚度僅為10微米,由單晶硅材料加工而成,輕輕地吹一口氣,就會斷裂。
如此“薄脆”的結構,要從空中自由跌落,在瞬態過載600G條件下(航天員超重耐力試驗通常達到8~9G),做到不斷、不裂、不損壞,這是什么“神仙試驗”?它就是“跌落沖擊可靠性試驗”。
這種極限指標要求,成了制約新型加速度計應用到航空裝備上的瓶頸。
“科研的起點是工程問題,科研的終點是解決工程問題。”航空工業自控所青年科技專家張習文博士,在無任何原型機可參考的情況下,完全依靠自主設計,一舉破解了新型加速度計的瓶頸難題,將加速度計的研發周期,從過去的十年壓縮到三年,令人嘆服。
少年張習文是個“小軍迷”,凡是跟軍事有關的,他都感興趣、愛關注。
“1999年,以美國為首的北約,悍然轟炸中國駐南聯盟大使館,導彈劃破漆黑的夜空,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……”當年電視新聞中播放的這些畫面,讓正念初三的張習文,感受到了深深的痛。
共和國50華誕的“世紀大閱兵”,“受閱的42種大型裝備中,新裝備占90%以上,絕大部分是自行設計和生產的,高科技裝備已開始成為主力?!边@些信息對后來成長為航空裝備產品設計師的張習文,產生了深遠的影響。
“從國家發展需要出發,做自己感興趣的事。”在研究生時期,張習文積極參與到導師和航空工業自控所的合作項目中,博士研究生畢業的時候,就如愿以償地成為一名“航空人”。
2013年,懷揣著“航空報國”夢想的張習文,入職航空工業自控所,當時所里的導航系統已處于全國領先地位,這讓他對于導航核心傳感器之一的加速度計的專業水平,同樣自信滿滿,但這種自信很快就被打破了。在一次全國加速度計產品性能比測中與冠軍失之交臂,讓他不得不面對與國內外加速度計先進水平的差距。
“在我的內心,總不愿服輸,不愿意接受加速度計專業落后的現實?!彼蛋档乇镏还蓜艃?,潛心專業研究,一個新型加速度計方案,在他和團隊的自主設計中日漸完善。
2016年,新型加速度計技術攻關遇到了“跌落沖擊可靠性”的瓶頸難題。多輪跌落試驗的失敗,讓工程應用的設想充滿變數。有人甚至提出了適當降低精度來提升抗沖擊能力的方案。張習文心里那股不服輸的勁頭,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中跌落斷裂的試驗件,每件上面都呈現出細微不同的斷裂口。張習文看著這些斷裂件,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,與仿真試驗數據的對比中,找到它們之間某些隱秘的關聯。
那是一個充滿陽光的午后,張習文又下意識地觀察那些斷裂件,認真比對著不斷迭代的仿真試驗數據,結合對機理規律的探究和思考,他敏銳地發現了裂口和沖擊方向間存在的規律!這個發現讓張習文興奮異常。他隨即展開了進一步的建模仿真和試驗驗證,終于明確了斷裂機理,并基于機理研究,提出了相應工程解決方案,一舉破解了“神仙試驗”的難題。
張習文帶領團隊成員一起,在對設計工藝迭代優化的同時,不斷突破多項關鍵技術,實現了加速度計產品的型號應用和批量交付,大幅提升了機載慣導系統在實戰復雜環境下的使用精度。與此同時,團隊獲批國家重點基金項目2項,申請國家發明專利20多項,其中6項已獲得授權。
“從國家發展需要出發,做自己感興趣的事。”少年張習文的初心,正引領著他,在10微米結構上,踐行著“航空報國、航空強國”的夢想。(包秋紅)