破译飞机寿命之谜的人

1、破译飞机寿命之谜的人1995 年 6 月，空军某研究所飞机研究室高级工程师张 福泽，收到中国工程院院长朱光亚的来信，信中写道：“我十分荣幸地通知您，您于 1995 年 5 月当选为中国工程院院 士，当选名单已经国务院批准，特此通知，顺致祝贺。”时年 59 岁的张福泽捧着这封信， 泪水盈盈。 他怎能不 激动呢 ?中国工程院院士是国家设立的工程科学技术方面的 最高学术称号，是科学家终身的荣誉。而他，又是人民空军 历史上第一位当选院士的高级专家。张福泽是怎样的一个人呢 ?是怎样攀登上科技之巅的呢 ? 让我们寻觅他成功的足迹.苦读、苦读再苦读张福泽出生在辽宁省岫岩县一个贫困的农民家庭。祖父 辈由于家乡

2、发大水， 逃荒闯到关东。 他的父母亲都没上过学， 为了摆脱贫穷，一年四季拼命干活。春秋农忙季节，全家不 分男女老幼，能干活的全部下田。夏季，男人们到离家 30 里外的河滩上淘金；冬季，到深山老林打窑烧炭，张福泽的 童年就是在这种求生存的苦斗中渡过的。1948 年冬，张福泽的父亲病故在炭窑中。 家中的“大梁” 断了，两个年幼的哥哥不得不顶着风雪去离家40 里外的矿山做苦力， 12 岁的张福泽被迫停止小学的读书生活， 下田干 农活。由于他学习成绩优异，学校保留他的学籍，农闲季节 他可插班学习。于是，张福泽走上了边干农活、边求学的道 路。小学毕业时，两位哥哥见他学习成绩出奇的好，就决定 供养他学下去

3、，结果他以优异成绩考入岫岩县最好的一所中 学。 1957 年报考大学时， 张福泽第一志愿报的是长春汽车拖 拉机学院拖拉机专业，因为他知道农民没有机械的苦处，但 学校推荐他报考了北京航空学院。高考结果，数、理、化三 门平均 96 分，被北航飞机设计专业录取。由此，他成为家 乡张家堡子有史以来第一位大学生。后来，学校因故多次调 整专业，很多同学到其它专业去学习了，老师几次征求他的 意见，他始终坚持学飞机设计不动摇，原因是他崇拜苏联著 名飞机设计师图波列夫和米高杨。大一的第二学期他突然病倒，住了近两个月的医院。在 工科大学里， 一个学期有两个月误课， 一般是无法跟上班的。 张福泽病愈后努力追赶，结果

4、各科考试全部通过，同学们无 不为之惊讶。大二开学前，系里决定他到新生班当辅导员， 负责新生入学、上课、生活等方面的工作。这是北航当时的 传统做法，新生入学没有专职辅导员，每年从上年级的班干 部中选一名做这项工作。由于这项工作很繁琐，一般当上辅 导员后就无法跟上原班的课了，只能跟新生班一起毕业。张 福泽是个例外，没有留到下一年级，同学们无不为之惊奇。张福泽在大学的后三年中，除学好当年的课程外，还挤 时间学其它相关专业的课。他说，他后来从事的飞机疲劳寿 命研究，就是当年业余时间钻研清华大学杜庆华教授的材 料力学得到启蒙的。他的学习秘诀是：狠抓基本概念的理 解，对同一概念至少找三本参考书进行对比，多

5、与同学、老 师讨论，甚至争论； 不要在乎考试分数高低， 而应注重学深、 学活。 开创、开创再开创1962 年，张福泽以优异成绩从北京航空学院毕业， 分配 到空军某研究所飞机研究室当了一名技术员。1967 年春节前一天， 张福泽买好了回老家的火车票， 正 在宿舍收拾行李。这时，研究室负责人推门进来，说： “上 海空军飞机修理厂把一架乌米格 15 飞机修好了， 但出不了 厂，你去了解一下情况。”张福泽点点头，踏上了驶向上海 的列车。乌米格 15是前苏联生产的双座喷气教练 /攻击机。 到工厂后张福泽才清楚，飞机出不了厂的原因是没有总寿命 时间，厂方不敢签字。他想，收音机到寿命了，不响；汽车 到寿命了

6、，开不动这不会有什么危险。飞机到寿命了， 如果还往天上飞，后果不堪设想；飞机没到寿命而停飞，又 必定造成巨大浪费。他还了解到，因为飞机没有总寿命，像厂方不敢签字出 厂的这种飞机，全空军还有数百架。其时，我国从前联引进 的图 4、乌米格 15 等飞机多数达到了使用期限，东南沿 海局势紧张，但我空中力量没有后继，军委、空军首长心急 如焚。乌米格 15 飞机从前苏联进口时，初步定的使用期限是 1700小时左右。 这是不是它的真实寿命？它能不能解燃眉之 急，继续保卫祖国领空？“这么多飞机急需定寿，我不能空手而归。 ”张福泽默 默地告诫自己。张福泽是学飞机设计专业的，对飞机定寿知之不多。 这是自找苦吃的

7、选择。领导并没有让他研究给飞机定寿 的问题，而只是让他来了解一下情况。这是冒险的选择。他清楚上级早就给所里下达乌米格15 飞机定寿任务， 所里已组织力量进行了多年攻关， 还做了 飞机的静力试验，但一直没有结果。这一选择使他在上海一蹲就是 3 个月，春节也是在工厂 过的。张福泽琢磨着：要给飞机定寿就得通过疲劳试验来确 定飞机的使用寿命。影响飞机寿命的主要因素，是机体结构 材料的疲劳损伤。国外发达国家给飞机定寿，一般采用整架 飞机疲劳试验的办法，这需要昂贵的设备，耗资巨大，我们 能否通过做主要部件的疲劳试验来确定飞机寿命？张福泽凝视着被分解的飞机，眼前突然一亮：一个人能 站起来主要靠脊梁、腿骨支撑

8、，飞机也应该是这样！如此看 来飞机定寿的关键就在机身大梁和机翼大梁了！重大的科学 设想往往孕育在普通的逻辑推理之中。张福泽有了一个大胆 设想：做机身大梁和机翼大梁疲劳试验！ “大梁是个纲，纲 举目张。”张福泽把这一想法和修理厂的师傅们一说，师傅 们的脑袋摆得像货郎鼓： “不可能、不可能，这些东西最结 实，从来没有坏过。 ”但张福泽没有动摇决心，马上跑图书 馆查资料，找专家请教咨询，蹲车间进行分析 克服重重技术障碍。 3 个月后，一份定寿方案和大梁疲劳试验草图摆 在了研究所领导的案头。所领导高度重视，立即派人去飞机制造厂实地考察，张 福泽一同前往。飞机制造厂曾做过歼五飞机的大梁疲劳试验，但做了几

9、 次都失败了。 “他们失败不等于我们失败。 ”张福泽指出了其 试验的不合理性。所领导认为张福泽试验方案的方向对头， 又是空军急需解决的难题，便通过了他的试验方案，并让他 担任课题组长，牵头攻关。张福泽选择办公楼底层的一段走廊为试验室，又从航天 部某院的废料堆里找到两根 2 米长、粗细不均的铁柱子，用 马车从其它地方拉来所需的材料，在车间亲自加工，开发出 我国第一台一次可以试验 3 个部件的自身平衡的疲劳试验设 备，在走廊里做起了飞机的疲劳试验。为了做好试验，他组织人力实测载荷参数，边学边干， 加班加点，终于编出我国第一个用于全尺寸部件的疲劳载荷 谱；与此同时，他又自己动手研制出疲劳试验用的加载

10、系统 和自动控制系统；他和战友们一起还制订出领先监控使用和 工厂延寿修理等一整套飞机延寿定寿工程的路子。 1976 年和 1980 年，张福泽和他的战友们在国内首次给出乌米格 15 和米格 15 比斯两个机群的延寿结论， 将两个机群的总使用 寿命分别延至 3700 飞行小时和 3200 飞行小时。两个机群飞 机经过延寿后，不仅给国家创造了 1 千多架飞机的使用价值， 保证了我空中力量的加强， 而且为我国飞机定寿工程开拓出 了一条新路。该成果荣获全国科学大会奖。追新、追新再追新张福泽认为：一个国家，一个民族，没有独立自主、开 拓创新的精神和行动，就永远是落后的国家和民族；一个科 技工作者在自己的

11、工作中，没有自力更生、勇于探索、开拓 创新的意识和行动，就永远处于被动，永远创造不出一片属 于自己的“天地” 。1972 年 5 月，航空兵某师一架歼五飞机在飞行中由于机 翼疲劳折断，造成机毁人亡。事故惊动了军委、空军和航空 部的领导，决定研究所再生产一套张福泽研制的疲劳试验设当时张福泽正忙着完成其它任务，如果再生产一套原有 的疲劳试验设备，只要交出图纸就行了。但张福泽没有图省 事。他认为，既然要重新造一套设备，就应该再向前发展一 步。他向领导提出改进原来的疲劳试验设备，把支持件改成 试验件。他苦干 3 个月，设计了一套一次可以试验 4 个机翼 主梁和 2 个机身主梁的卧式疲劳试验设备图纸，这

12、种试验设 备不仅试验件数由 3 件提高到 6 件，而且取消了原设备的承 载支持部件，使 6 个试验件巧妙地构成一个自身平衡系统， 使试件受力更确切，设备更轻便，使用更方便。后来，在这 个新设备上，进行了几个机型飞机的疲劳试验，试验后的结 果与实际飞行的结果完全吻合。该设备荣获国家发明奖。张福泽搞课题不只是以完成具体任务为目标，而始终把 眼光瞄准国际学术前沿，着力在飞机疲劳理论研究上有新的 突破。因此，一有空闲，他就泡在图书馆里，把能找到的全 世界有关飞机疲劳研究的前沿资料都认认真真琢磨一番。一 旦发现问题，他就苦苦进行探讨，先后发表了 50 多篇高水 平论文，逐步形成了他独树一帜的飞机疲劳理论

13、体系。他建立了飞机（机械）裂纹形成寿命及裂纹扩展寿 命两个类比计算模型，解决了经典理论未能解决的分散性问 题。他创造的“裂纹形成寿命类比计算法”和“裂纹扩展寿 命类比计算法” ，把疲劳与断裂两个学科的问题统一到一种 计算模型中， 这两个公式写进了我国 飞机强度和刚度规范 中。 1985 年，他关于这两个模型的论文在航空学报发表 后，被美国著名学术杂志 AD 报告全文转载。他对比研究了飞机续飞载荷谱与程序块载荷谱的 疲劳分散性规律，出了独到的见解。 1987 年 11 月，在澳大 利亚召开的“第一届环太平洋国际航空宇航学术会议”上， 张福泽宣读了自己的论文， 被大会誉为 “80 年代高质量的论

14、文”，是疲劳研究领域里的“一次壮丽的日出” ，美国权威学 术刊物 SAE 予以全文转载。他研究了疲劳分散系数的分类及其取值，澄清了国 内飞机疲劳规范中含糊不清的概念，计算出了我国航空用的 各类分散系数具体数值，被我国飞机强度和刚度规范采 用。其论文 1991 年在国际宇航会议上发表，不久又被美国 著名学术刊物SAE全文转载。登攀、登攀再登攀张福泽作为造诣很深的飞机可靠性工程专家，对成千上 万架飞机的疲劳定寿问题称得上了如指掌， 但是对他自己身 体的疲劳状况，却几乎到了无知的程度。一次在做飞机的疲劳试验时，张福泽由于疲劳过度，晕 倒在实验室，被送进空军总医院。治疗中，张福泽反复向医 生讲，飞机疲

15、劳试验正处于关键阶段，自己确实离不开实验 室，医生只好放他回研究所。张福泽挺着疲劳的身体做飞机 的疲劳试验，一不小心左手食指和中指被机器砸得皮开肉 绽，鲜血直流还有一次，张福泽住院后，因疲劳过度，上厕所时鞋子 掉了，但他却毫不知觉。 他光着脚回到病房后， 满屋子找鞋。 研究所政治部主任去看他，见到这一幕，紧紧握住他的手， 久久说不出话来长期以来，张福泽形成了一个习惯，每天下午别人下班 了，他还要工作一段时间。他说这段时间办公楼非常安静，最有利于科研。1984 年前，张福泽一家三代 4 口挤在一间不足 16 平米 的房子里，一住就是十几年。晚上，他常常在家人睡着了以 后，再继续坐在小马扎上开灯看

16、书、写论文。1988 年，张福泽作为高级访问学者赴美讲学， 美国几所 著名大学竭力挽留他，说： “这里有一流的环境，为世界最 先进的飞机定寿， 您可尽展才华。 ”张福泽笑笑， 说：“谢谢！ 但我不能留下。我的事业在中国。 ”平时，张福泽家的桌子、茶几、墙壁、卧室都放着、贴 着许多小纸条，这是他随时记载智慧火花的一种形式。据他 的老伴讲，他常常半夜三更突然醒来， “沙沙沙”地在纸条 上写些什么，就又躺下睡着了。1986 年，张福泽到机关帮助工作时， 得知我国自行研制 的各型飞机都没有给出明确的寿命，直接影响到部队作战、 训练，空、海军和航空工业部曾多方努力申请定寿科研经费， 但都没有得到解决。张

17、福泽感到，自己作为一名航空科研工 作者，应该靠科技解决这一尖锐而紧迫的问题。否则就是失 职，就是犯罪。每当他听到部队发生因飞机寿命不详，导致 机毁人亡时，他的心就收得很紧。“七五”期间，国家拨给空军一笔经费，搞 3 个在研机 型的定寿， 张福泽任总工程师。 张福泽想到了 “四两拨千斤” 这句话，就与有关同志一起捧着这笔经费苦苦思索， 寻找“在 研”与“在用”一揽子解决的良策。天不负人。经过日夜攻关，张福泽创立了“系列飞机定 寿法”新理论及工程方法，在一个飞机疲劳寿命专业会议上 提了出来， 受到到会专家的赞同， 建议把 “系列飞机定寿法” 作为我国各系列飞机定寿的指导方法。为了把这个多领域、 多学科、 技术密集的系统工程搞好， 空军专门成立“可靠性办公室” ，任命张福泽牵头攻关。张 福泽在机关领导和支持下，联络了全国飞机疲劳界的众多专 家，大家齐心协心，拼搏 10 年，终于用 3 个在研机型定寿 的有限经费，为全军十几种机型、数千架飞机科学地定出了 真实寿命，产生了巨大的社会、经济效益，为国家节约装备 购置费、修理费和定寿、延寿研究费数十亿元。该课题 1995 年荣获国家科技进步一等奖。解放军报为此发表消息： 空军飞机定寿工作效益巨 大。时任总参谋长的迟浩田上将读罢，立即写信给空军领 导：“真有为之一振和豁然开朗之感。在国家困难、军费紧