1958年生于四川新都的张定华从小身体不好,高中时期甚至因严重的胃病休学了一年多,他的梦想就是考上医学院,当个治病救人的医生。然而,命运的安排却大相径庭,1977年,录取他的竟然是西北工业大学飞机工艺专业。
“当时由于我不是应届生,中间做了一年民办教师,对于高考没什么信心,甚至打算放弃。”张定华回忆往昔,感慨良多:“我母亲鼓励我说,一个准考证5毛钱,你就当花个5毛钱去长长见识。”
正是这5毛钱,改写了张定华此生命运,也许也改写了中国航天发动机制造的历史进程。
“拿到录取通知书的时候,我甚至都不知道西工大在西安,还以为她在兰州。我也不知道具体是学什么的——飞机,在那时候看来很神秘的,后来到学校以后才知道学的是飞机工艺。”张定华说:“从此,我与西部结下了不解之缘。”
张定华没有想到,从1978年2月开始,这一待,就是30年。
缘系西工大
在西工大的学习生活,用张定华的话来说,“非常简单、平淡”。1977年,刚刚恢复高考的第一年,大家都希望弥补失去的光阴,教师严谨,学生勤奋。“那个时候我们都是抢教室,天天学习到很晚。”张定华的年龄相比同班同学较小,他的才华和勤奋很快使他的成绩名列前茅。
大学毕业后,他顺利考上飞行器制造工程专业的硕士研究生,由于学业特别优秀,学成后被留校在飞行器制造工程系任教,在1987年时晋升为讲师,后来又直接由讲师破格晋升为教授。
1996年,他赴美留学3年。张定华出国的目的十分明确,就是为了解决国内制造的涡轮叶片精确控形问题——当时,张定华正在参与国内首台自主研制的中等推力的发动机研制,他们主要负责涡轮叶片的数据处理、形状设计、铸造模具的设计和加工。“结果铸造出来的涡轮叶片,由于中间是空心的,为了控制形状、检验质量,必须进行铸造模具的分析和CT扫描。”就是为了解决这个问题,张定华赴美国Cornell大学。由于航空发动机涡轮叶片制造技术在国际上属高度机密的核心技术,张定华便从注塑模具入手研究模具分析技术。后又转入Rochester大学专修三维CT技术。
整整3年半的时间,国际一流的实验室对张定华开出了留下来的条件——美国Rochesterd大学高薪挽留。面对国外优厚条件的吸引,张定华并没有动摇出国的初衷和报效国家的决心,毅然决然地携全家回国。“出国了才知道爱国。外国人老说中国不行,我就不认那个理!”他说:“那个时候的感觉十分强烈。我必须回来,中推发动机涡轮叶片的问题我们必须要解决!”
“回国之后面临着比较艰难的选择。”张定华坦言。回国是肯定的,当时清华、北航、上海交大都给张定华发出了邀请,他最终依然选择了自己的母校,这个大西北里的学校。妻子对他痴心归国后到西工大工作的行为不能理解,婚姻开始亮起了红灯,甚至提出了离婚。
妻子的想法可以理解:北京、上海肯定比西安生活条件优越,更重要的是女儿能够接受更好的教育。但张定华的坚持更为强硬——“西工大培养我,这是做人的最基本情感问题。西工大有我自己的团队,做了这么多年,不能把团队和学生都抛了自己跑了。还有我的导师杨彭基,他给我写了封信使我下定决心10月份回来,但很可惜他在我们回来之前一个月去世了,这是一辈子的遗憾。”
张定华的导师杨彭基教授,是上世纪30年代比利时列日大学的中国留学生,回国后大半辈子奉献给了大西北,成为我国航空宇航制造学科的奠基人之一。“他对我们的影响很大,他在抗战的时候回国,航空救国。尽管那个年代国内没有给他们施展才华的机会,他就从事航空教育。他70多岁了还积极要求入党。老先生的爱国热情和报国情怀对我们学生影响很大。”张定华回忆起他的老师感慨良多。最终,张定华事业上的成就和西工大的理解、照顾,使妻子逐渐理解了他的坚持,终于化干戈为玉帛。
“西工大是事业留人、感情留人。待遇留人其实谈不上。”张定华说:“到了我们这个年龄真的对待遇、对金钱追求那么多吗?其实不是,我们还是看重一个成长的环境、一个地方的生态。按理来说,西工大的资源和其他学校相比相对较差,但我在这一块,我的资源相对好一些,我在这里上学、工作,我的团队在这里。到目前来看,这是一个无悔的选择。”
摘取“皇冠上的明珠”
在西工大现代设计与集成制造技术教育部重点实验室的展厅里,张定华指着一个其貌不扬的涡轮叶片对记者说:“这是以单晶制造技术生产的某航空发动机涡轮叶片,这种叶片还被收藏于北京中华世纪坛。那里收藏着100件代表20世纪我国国家级技术水平的物件,这是其中之一。”
这是张定华团队为“工业之花”、“皇冠上的明珠”呕心沥血的结晶——航空发动机被誉为“工业之花”,涡轮叶片则被誉为航空发动机“皇冠上的明珠”,价值胜于黄金。然而,涡轮叶片精铸模具设计制造中,却有着跨学科的难题。
张定华还给记者介绍了他的另一项研究成果。他指着一个像风扇一样的零件说:“这是我们加工出来的航空发动机的整体叶盘,它是新一代航空发动机实现结构创新与技术跨越的核心部件,可以说,没有整体叶盘就没有新一代高性能发动机,也就没有第四代战斗机。”国际上,于上世纪90年代开始研制和使用这种新结构,并且严密封锁相关技术。
这种整体叶盘的结构十分复杂,它将传统的轮盘和几十个叶片设计成一个整体,通道窄、叶片薄、弯扭大、易变形,材料多为钛合金等难加工材料,其综合制造技术属国际性难题,当时在国内几乎是空白。
张定华和团队成员明白,现代战争没有强大的航空,就没有强大的国防。作为当时国内唯一的航空宇航制造工程国家重点学科团队的他们,无时不感到责任的沉重。
张定华从创建实验环境开始,经过近10年研究,先后突破了10余项关键技术,系统地解决了研制全过程的主要工程技术难题,建立了具有自主知识产权的整体叶盘加工理论、工艺规范、专用软件,形成了产学研结合、专业化协作的数字化制造技术体系,建成了国内唯一的整体叶盘快速试制基地。实现了复杂整体结构件加工技术的跨越,与传统工艺相比,加工精度明显提高,加工时间缩短60%,叶片变形扭转角仅为传统工艺的1/10,实现了整体叶盘的高效精密加工。该成果属国内首创,其综合技术达到了国际先进水平,其中大尺寸闭式整体叶盘加工等多项技术达到国际领先水平,使我国成为世界上具备整体叶盘制造能力的少数几个国家之一。
“A4纸大小的整体叶盘最厚2毫米,最薄处只有0.2至0.3毫米,我们能按照指标要求加工出来。我们用的不是行业中最好的设备、但做的活儿绝对像工艺品一样漂亮。”
“听到发动机点火成功的消息时,我们悬着的一颗心才能放下。多少年来,牵肠挂肚、如履薄冰、寝食难安,长期积蓄的压力得以最终释放,那是怎样一种想哭的欢畅、陶醉和说不出来的痛快啊!”张定华说。
打磨“金刚钻”
从上学时算起,张定华扎根西工大已整整30年。从莘莘学子到两鬓斑白,30年时间里,他突破了严重制约我国新概念航空发动机实现结构创新和技术跨越的核心部件制造瓶颈难题,实现了航空发动机复杂薄壁整体结构件冷加工技术的跨越;他提出了“从重大工程项目的工艺过程中提炼科学问题”的发展思路;他发展了涡轮叶片精铸模具的优化设计与制造新技术;他开拓了跨学科研究领域和工业CT应用新方向;他参加了我国航空发动机先进制造技术战略研究,主持完成了我国航空发动机行业数字化工程顶层设计和技术方案设计。他在发动机研制技术上取得的突破使西北工业大学成为我国自行研制的涡扇500发动机主要参研单位中唯一的高校,使得西北工业大学成为某新型高性能发动机研制行政总指挥系统中唯一的高校。
在学术梯队建设、人才培养等方面,他取得了同样突出的成绩。张定华率团队成员们一次又一次创造出的我国发动机研制史上的奇迹和神话,印证了他们的光荣与梦想,也印证了无悔的青春岁月,更印证了一句富于哲理和启示的话——“千淘万漉虽辛苦,吹尽狂沙始到金。”
这背后,到底蕴藏着一种怎样的精神?
“在瞄准国家国防重大科技问题、与自己的团队一起向航空发动机制造技术制高点发起攻坚的过程中,我们咬定青山不放松,逢山开路、遇水搭桥、冲破重重难关、终于十年磨剑破青峰,抢占了航空发动机制造关键技术制高点;带出了一直扎根西部、艰苦奋斗、献身国防、勇于登攀的高素质团队,形成了作风过硬、团结协作、敢于攻坚、敢于打仗的精神。”
张定华对记者说:“你说这是一种什么精神?我把它叫金刚钻精神!”
张定华简介
张定华,男,博士、教授、博士生导师。1958年11月6日生, 四川成都人。西北工业大学机电学院院长,现代设计与集成制造技术教育部重点实验室主任,航空宇航制造工程、机械制造及自动化学科博士导师。1981年毕业于西北工业大学飞行器制造工程系,1984年获飞行器制造工程硕士学位,1989年获航空宇航制造工程博士学位,1991年12月由讲师破格晋升教授,1996~1999年先后在美国Cornell大学和Rochester大学做高级访问学者。兼任中—美锥束体积CT图像工程中心中方主任,ASME高级会员、原国防科工委标技委委员、《航空学报》编委、《航空史研究》,《机电产品开发与创新》编委。
《科学时报》 (2008-9-25 西北工业大学柒拾周年校庆)