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飞机定寿和延寿、科研成果无偿推广、空军第一位院士

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飞机定寿和延寿、科研成果无偿推广、空军第一位院士

“不忘初心、牢记使命,建功新时代——展风采树楷模”宣传人物——张福泽,中国航空学会

人物简介:张福泽 空军装备研究院航空装备研究所研究员

人物详细介绍-

张福泽,1962年9月毕业于北京航空学院(现北京航空航天大学)飞机系,同年10日入伍,历任空军某研究所工程师、高级工程师,空军可靠办总工程师,空军首席专家,解放军总装备部科学技术委员会兼职委员、顾问。1995年当选为中国工程院院士,也是我国空军第一位院士。他先后荣获全国科学大会成果奖2项(排名第1和第4),国家科技进步一等奖1项(排名第1),军队科技进步一等奖4项(三项第1,一项第2)、二等奖3项(独自一人)。1990年被评为国家级有突出贡献的中青年专家,1992年评为全国l2名“科技英才”人物之一,1996年分别荣获首届全军专业技术重大贡献奖和第三届何梁何利基金科学与技术进步奖,2003年获首届空军专业技术重大贡献奖。

一、张福泽是我国大机群飞机定寿延寿的开拓者和奠基人,在他们疲劳团队共同努力下,创新奋战30年,把全军九个大机群万架飞机的寿命平均提高0.8倍,产生九千架飞机的巨大军事和经济效益,为我国各大机群飞机定寿延寿做出了历史性重大贡献,这在国际飞机定寿延寿史上也是史无前例的。其中:

1.乌米格-15延寿是我国第一个大机群飞机延寿,由于当时我国还没有条件通过试验进行飞机延寿,因此停滞多年无法前行,张福泽主动接受课题后,他独创一套试验设备,用这套设备进行疲劳试验,经过课题组成员10年苦战,最终终于把乌米格-15机群的寿命由1700飞行小时延至3700飞行小时,为军队新增600架飞机。1978年获全国科学大会奖,他排名第1。

2.米格-15比斯机群飞机延寿是我国第二个大机群延寿,为了解决当时急需,1977年张福泽接受任务后,他又自主创新研制出一套自身受力平衡的设备,用它进行疲劳试验,将比斯飞机从原寿命1700飞行小时延至3200飞行小时,为军队新增500架飞机。获国家四等发明奖(独自)和军队科技进步一等奖1项,他排名第1。

3.1986年,他任总工程师,对歼6大机群、歼7大机群、歼8大机群、强5大机群、轰5大机群、轰6、运8等7个大机群的万架飞机进行定寿延寿。这是一项全国性的重大工程难题,由于我国这些万架飞机在研制时,都没有疲劳定寿,1942年和1974年,连续2架飞机因疲劳寿命不足而摔掉,造成两起机毁人亡重大事故,引起全国上下共同关注。但由于当时国家经济不足,拿不出足够经费来支持,再加上又没有好的技术途径来推动,因此这项全国性重大工程项目,一直拖了10余年没有启动。在这期间,张福泽主动担当,利用业余时间,研究出一种“系列飞机定寿法”。他以这种方法为技术途径,在空军“可靠办”领导下,从技术上组织全国航空疲劳界共同奋斗,仅用3种飞机定寿的经费,创新奋战10余年,完成了这7个大机群的近万架飞机的定寿延寿任务,解决了新中国成立以来一直亟待解决而又未能解决的重大工程难题。该成果提供的定寿结论,不仅保证近万架飞机的飞行安全和长期保持部队战斗力起到了重大的作用,还产生了近8000架飞机的巨大军事效益和经济效益。该课题于1995年获国家科学技术进步奖一等奖,张福泽排名第一。

二、张福泽在各大机群定寿过程中,为我国飞机定寿需要,利用业余时间,还对该领域国际尚未解决的理论难题主动进行研究,取得了一批突破性的创新成果,填补了国际疲劳理论的一些空白和不足,使国际疲劳理论更完善,使疲劳定寿命更准确。他先后发表论文105篇,其中独自完成和发表的58篇,列举如下3例。   

1.他在国际疲劳领域,首创“裂纹形成寿命的类比计算法”,为国际疲劳界提供了一种新的裂纹形成寿命计算公式和方法,填补了国际疲劳理论在这方面的空白。被誉为“张氏裂纹形成寿命类比计算法”。1982年该篇论文在“航空学报”发表后,美国国家技术情报局主办的“AD”报告,当年译成英文全文转载。我国“飞机强度规范”的使用说明也全文引用。该项目获军队科技进步一等奖,他独自获得。

2.他在国际断裂学科领域,首创“裂纹扩展寿命的类比计算法”为国际断裂学科提供一种新的裂纹扩展寿命计算公式和方法,填补了国际断裂领域这方面的空白。1985年该论文在“航空学报”发表后,当年美国的“AD”报告译成英文全文转载,我国的“飞机强度规范”的使用说明也全文引用。被誉为“张氏裂纹扩展寿命类比计算法”。该成果获军队科技进步一等奖,他独自获得。

 3.他在国际飞机定寿领域,首先发明“代表起落谱”,解决了国际上一直无法解决的“载荷迟滞效应”和“随机载荷作用点控制”两大难题,被誉为“里程碑”和“张氏代表起落谱”。得到国内外广泛应用。该项目获军队科技进步一等奖,他独自获得。

三、张福泽在1985-2015年间,由于国际疲劳领域对疲劳分散系数的研究还不完善,因此在飞机定寿中,对疲劳分散系数的应用和取值经常出现无解、矛盾和错误的问题,这对飞机定寿的可靠性影响很大。为此张福泽在不同时段,针对不同的矛盾和问题进行研究,并发表论文给出答案。就这样,他拨乱反正,在6个方面,引领国际疲劳分散系数创新发展30年,使飞机疲劳定寿更可靠。

四、张福泽是我国第一部“疲劳强度规范”开拓者和编制者之一,也是我国第一部“航空产品可靠性规定” 开拓者和编制者之一,为我国各类飞机在疲劳强度和可靠性方面制定“宪法”,使我国各类飞机在疲劳强度和可靠性设计、制造方面,有法可依,使飞机的寿命更长、更可靠。

五、张福泽在国际飞机日历寿命研究中,首创一种新理论和确定的新方法,解决了国际几百年一直追求解决没有解决的大难题,这是世界性的突破。这不仅为世界各国飞机确定日历寿命提供了理论和方法,也将为世界各国在腐蚀领域减灾、灭灾给出中国方案,为全球人民造福。

日历寿命与疲劳寿命一样,都是飞机的寿命指标。但到目前,国际上对飞机日历寿命的确定仍不能通过试验和计算给出,因此导致摔飞机,这类事故国内外屡见不鲜。对此世界科技界己经研究了几百年,但由于金属腐蚀的影响因素太多太复杂,因此,自1813年法拉第定律创立205年来,至今仍没有找到一种有效的计算理论和试验方法给出飞机确定日历寿命。

    为了给飞机确定日历寿命,张福泽从60岁开始,主动担当,利用业余时间默默研究20余年(1996-至今)。现已取得了一套有效成果:①发现金属和涂层两种材料的4条腐蚀损伤规律曲线,为建立金属和涂层的新理论公式奠定基础;②创立出金属机件腐蚀损伤日历寿命的理论公式和确定方法;创立出金属涂层的日历寿命理论计算公式;④创立出机械(飞机)总日历寿命和各次翻修日历寿命的计算公式和确定方法;⑤创立出金属试验日历寿命的计算公式和确定方法;⑥研究出3维等损伤环境谱编制的新原理和方法;⑦研究出飞机日历寿命的“区域定寿法”;⑧飞机日历寿命可靠性处理方法。这是一套完整的机械(飞机)日历寿命确定体系。

上述成果,目前己在少部分飞机日历寿命确定中得到应用。为了使这项国际上一直没有突破的创新成果,尽快在我国飞机和其它机械日历寿命确定中得到应用,由中国航空学会主持,在全国各地区和相关单位举办“张福泽院士飞机日历寿命理论和方法培训班”,取得了很好的效果和很高的评价。

六、张福泽是我国工程再教育的积极倡导者和推动者。在人才培养上,他十分重视在职人员再提高,使全国各领域人员能迅速掌握新技术,更好为国家做贡献。

1.中国工程院的一项“中国高等工程教育改革”的战略咨询课题中,在课题分工时,张福泽主动承担工程再教育子课题。根据我国工业高速创新发展与相应配套人才短缺的矛盾,他向国务院建议:1.国家要重视并加强对现有在职工程技术人员进行再教育,使他们尽快跟上国家发展需要;2.国家在工程再教育方面要加大投入;……。这些建议,得到了国家的认可,对国家工程再教育起到推动作用。

2.张福泽在我国大机群飞机定寿中担任总工程师,他从技术层面上组织全国航空界数百人进行全军近万架飞机的定寿延寿。在当时,参与这项工作的大多数人是没学过疲劳的,对飞机定寿延寿完全不懂。为了解决这一矛盾,张福泽利用一切可以利用的时间和机会对这些人员进行工程再教育,使他们由不懂疲劳到懂疲劳,由外行到内行。在此基础上,大家齐心协力,创新实干10余年,用国家拨款搞3个机型飞机的经费,完成了17个机型近万架飞机的定寿延寿重大工程项目。

3.张福泽在我国机械日历寿命人才培养上,贡献更大,奉献更突出。由于他研究出的这套日历寿命理论和方法,是国际上急需解决而未解决的难题,因此我国很多相关单位邀请他去讲课,由于邀请的单位太多,无法全部满足,因此由中国航空学会主持,张福泽院士在全国分区域集中举办“飞机日历寿命理论和方法培训班”,由相关单位人员参加。自2018年6月至今,先后在沈阳、北京、西安、成都和南昌,举办了四期培训班,每期2个星期。这种培训班根据全国需要,还将在其它地区和单位继续举办。张福泽院士不收任何授课费、专利费,不收,不顾83岁高龄,东奔西跑,就这样无私地做奉献。

每期都有学员向张院士讨教,“您在日历寿命研究中,是如何攻克世界上几百年无解的大难题?”在回答这个问题时,张院士总是从怎么介入开始,然后再谈20年工作中的酸甜苦辣,有哪些成功的经验,有哪些失败的教训,再结合如何攻克我国万架飞机定寿难题和攻克疲劳理论一些难题的经验。他总结说:“要想为国为民做贡献,攻克难题,必备的四种精神:为国奉献的担当精神;破旧立新的创新精神;百折不挠的坚持精神;坚忍不拔的拼搏精神。这正是张福泽院士科学家精神的集中体现。

4.张福泽院士长期关注并积极投身青年航空科技人才培养。他是中国航空学会青年科技论坛、中国航空学会青年人才成长沙龙的常客,更是中国航空学会各主办期刊青年编辑的“偶像”。他作为中国航空学会青年人才托举工程的导师之一,从第一届开始就一直参与该项工作,为科研上刚起步的青年人才提供咨询、讲述科研心得,进行传帮带。张福泽院士文集中清楚地记录着,他将自己的主要科研论文都发布在《航空学报》上;80岁大寿,他在《航空学报》集中发表自己近十年的科研成果论文8篇,与青年人才交流讨论。

已经83岁高龄的张福泽院士在科研道路上,仍未停步,他现在正在致力于攻克世界上仍没有解决的金属腐蚀损伤容限的大难题,致力于毕生科研成果的普及和推广,致力于航空青年人才的培养!

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