破譯飛機壽命之謎的人

郭　凱　陳家寶

1995年6月，空軍某研究所飛機研究室高級工程師張福澤，收到中國工程院院長朱光亞的來信，信中寫道：“我十分榮幸地通知您，您于1995年5月當選為中國工程院院士，當選名單已經國務院批準，特此通知，順致祝賀。”

時年59歲的張福澤捧著這封信，淚水盈盈。他怎能不激動呢?中國工程院院士是國家設立的工程科學技術方面的最高學術稱號，是科學家終身的榮譽。而他，又是人民空軍歷史上第一位當選院士的高級專家。

張福澤是怎樣的一個人呢?是怎樣攀登上科技之巔的呢?讓我們尋覓他成功的足跡………

苦讀、苦讀再苦讀

張福澤出生在遼寧省岫巖縣一個貧困的農民家庭。祖父輩由于家鄉發大水，逃荒闖到關東。他的父母親都沒上過學，為了擺脫貧窮，一年四季拼命干活。春秋農忙季節，全家不分男女老幼，能干活的全部下田。夏季，男人們到離家30里外的河灘上淘金；冬季，到深山老林打窯燒炭，張福澤的童年就是在這種求生存的苦斗中渡過的。

1948年冬，張福澤的父親病故在炭窯中。家中的“大梁”斷了，兩個年幼的哥哥不得不頂著風雪去離家40里外的礦山做苦力，12歲的張福澤被迫停止小學的讀書生活，下田干農活。由于他學習成績優異，學校保留他的學籍，農閑季節他可插班學習。于是，張福澤走上了邊干農活、邊求學的道路。小學畢業時，兩位哥哥見他學習成績出奇的好，就決定供養他學下去，結果他以優異成績考入岫巖縣最好的一所中學。1957年報考大學時，張福澤第一志愿報的是長春汽車拖拉機學院拖拉機專業，因為他知道農民沒有機械的苦處，但學校推薦他報考了北京航空學院。高考結果，數、理、化三門平均96分，被北航飛機設計專業錄取。由此，他成為家鄉張家堡子有史以來第一位大學生。后來，學校因故多次調整專業，很多同學到其它專業去學習了，老師幾次征求他的意見，他始終堅持學飛機設計不動搖，原因是他崇拜蘇聯著名飛機設計師圖波列夫和米高楊。

大一的第二學期他突然病倒，住了近兩個月的醫院。在工科大學里，一個學期有兩個月誤課，一般是無法跟上班的。張福澤病愈后努力追趕，結果各科考試全部通過，同學們無不為之驚訝。大二開學前，系里決定他到新生班當輔導員，負責新生入學、上課、生活等方面的工作。這是北航當時的傳統做法，新生入學沒有專職輔導員，每年從上年級的班干部中選一名做這項工作。由于這項工作很繁瑣，一般當上輔導員后就無法跟上原班的課了，只能跟新生班一起畢業。張福澤是個例外，沒有留到下一年級，同學們無不為之驚奇。

張福澤在大學的后三年中，除學好當年的課程外，還擠時間學其它相關專業的課。他說，他后來從事的飛機疲勞壽命研究，就是當年業余時間鉆研清華大學杜慶華教授的《材料力學》得到啟蒙的。他的學習秘訣是：狠抓基本概念的理解，對同一概念至少找三本參考書進行對比，多與同學、老師討論，甚至爭論；不要在乎考試分數高低，而應注重學深、學活。

開創、開創再開創

1962年，張福澤以優異成績從北京航空學院畢業，分配到空軍某研究所飛機研究室當了一名技術員。

1967年春節前一天，張福澤買好了回老家的火車票，正在宿舍收拾行李。這時，研究室負責人推門進來，說：“上海空軍飛機修理廠把一架烏米格－15飛機修好了，但出不了廠，你去了解一下情況。”張福澤點點頭，踏上了駛向上海的列車。烏米格－15是前蘇聯生產的雙座噴氣教練/攻擊機。到工廠后張福澤才清楚，飛機出不了廠的原因是沒有總壽命時間，廠方不敢簽字。他想，收音機到壽命了，不響；汽車到壽命了，開不動……這不會有什么危險。飛機到壽命了，如果還往天上飛，后果不堪設想；飛機沒到壽命而停飛，又必定造成巨大浪費。

他還了解到，因為飛機沒有總壽命，像廠方不敢簽字出廠的這種飛機，全空軍還有數百架。其時，我國從前聯引進的圖－4、烏米格－15等飛機多數達到了使用期限，東南沿海局勢緊張，但我空中力量沒有后繼，軍委、空軍首長心急如焚。

烏米格－15飛機從前蘇聯進口時，初步定的使用期限是1700小時左右。這是不是它的真實壽命？它能不能解燃眉之急，繼續保衛祖國領空？

“這么多飛機急需定壽，我不能空手而歸。”張福澤默默地告誡自己。

張福澤是學飛機設計專業的，對飛機定壽知之不多。

這是自找苦吃的選擇。領導并沒有讓他研究給飛機定壽的問題，而只是讓他來了解一下情況。

這是冒險的選擇。他清楚上級早就給所里下達烏米格－15飛機定壽任務，所里已組織力量進行了多年攻關，還做了飛機的靜力試驗，但一直沒有結果。

這一選擇使他在上海一蹲就是3個月，春節也是在工廠過的。張福澤琢磨著：要給飛機定壽就得通過疲勞試驗來確定飛機的使用壽命。影響飛機壽命的主要因素，是機體結構材料的疲勞損傷。國外發達國家給飛機定壽，一般采用整架飛機疲勞試驗的辦法，這需要昂貴的設備，耗資巨大，我們能否通過做主要部件的疲勞試驗來確定飛機壽命？

張福澤凝視著被分解的飛機，眼前突然一亮：一個人能站起來主要靠脊梁、腿骨支撐，飛機也應該是這樣！如此看來飛機定壽的關鍵就在機身大梁和機翼大梁了！重大的科學設想往往孕育在普通的邏輯推理之中。張福澤有了一個大膽設想：做機身大梁和機翼大梁疲勞試驗！“大梁是個綱，綱舉目張。”張福澤把這一想法和修理廠的師傅們一說，師傅們的腦袋擺得像貨郎鼓：“不可能、不可能，這些東西最結實，從來沒有壞過。”但張福澤沒有動搖決心，馬上跑圖書館查資料，找專家請教咨詢，蹲車間進行分析……克服重重技術障礙。3個月后，一份定壽方案和大梁疲勞試驗草圖擺在了研究所領導的案頭。

所領導高度重視，立即派人去飛機制造廠實地考察，張福澤一同前往。

飛機制造廠曾做過殲五飛機的大梁疲勞試驗，但做了幾次都失敗了。“他們失敗不等于我們失敗。”張福澤指出了其試驗的不合理性。所領導認為張福澤試驗方案的方向對頭，又是空軍急需解決的難題，便通過了他的試驗方案，并讓他擔任課題組長，牽頭攻關。

張福澤選擇辦公樓底層的一段走廊為試驗室，又從航天部某院的廢料堆里找到兩根2米長、粗細不均的鐵柱子，用馬車從其它地方拉來所需的材料，在車間親自加工，開發出我國第一臺一次可以試驗3個部件的自身平衡的疲勞試驗設備，在走廊里做起了飛機的疲勞試驗。

為了做好試驗，他組織人力實測載荷參數，邊學邊干，加班加點，終于編出我國第一個用于全尺寸部件的疲勞載荷譜；與此同時，他又自己動手研制出疲勞試驗用的加載系統和自動控制系統；他和戰友們一起還制訂出領先監控使用和工廠延壽修理等一整套飛機延壽定壽工程的路子。1976年和1980年，張福澤和他的戰友們在國內首次給出烏米格－15和米格－15比斯兩個機群的延壽結論，將兩個機群的總使用壽命分別延至3700飛行小時和3200飛行小時。兩個機群飛機經過延壽后，不僅給國家創造了1千多架飛機的使用價值，保證了我空中力量的加強，而且為我國飛機定壽工程開拓出了一條新路。該成果榮獲全國科學大會獎。

追新、追新再追新

張福澤認為：一個國家，一個民族，沒有獨立自主、開拓創新的精神和行動，就永遠是落后的國家和民族；一個科技工作者在自己的工作中，沒有自力更生、勇于探索、開拓創新的意識和行動，就永遠處于被動，永遠創造不出一片屬于自己的“天地”。

1972年5月，航空兵某師一架殲五飛機在飛行中由于機翼疲勞折斷，造成機毀人亡。事故驚動了軍委、空軍和航空部的領導，決定研究所再生產一套張福澤研制的疲勞試驗設備。

當時張福澤正忙著完成其它任務，如果再生產一套原有的疲勞試驗設備，只要交出圖紙就行了。但張福澤沒有圖省事。他認為，既然要重新造一套設備，就應該再向前發展一步。他向領導提出改進原來的疲勞試驗設備，把支持件改成試驗件。他苦干3個月，設計了一套一次可以試驗4個機翼主梁和2個機身主梁的臥式疲勞試驗設備圖紙，這種試驗設備不僅試驗件數由3件提高到6件，而且取消了原設備的承載支持部件，使6個試驗件巧妙地構成一個自身平衡系統，使試件受力更確切，設備更輕便，使用更方便。后來，在這個新設備上，進行了幾個機型飛機的疲勞試驗，試驗后的結果與實際飛行的結果完全吻合。該設備榮獲國家發明獎。

張福澤搞課題不只是以完成具體任務為目標，而始終把眼光瞄準國際學術前沿，著力在飛機疲勞理論研究上有新的突破。因此，一有空閑，他就泡在圖書館里，把能找到的全世界有關飛機疲勞研究的前沿資料都認認真真琢磨一番。一旦發現問題，他就苦苦進行探討，先后發表了50多篇高水平論文，逐步形成了他獨樹一幟的飛機疲勞理論體系。

——他建立了飛機（機械）裂紋形成壽命及裂紋擴展壽命兩個類比計算模型，解決了經典理論未能解決的分散性問題。他創造的“裂紋形成壽命類比計算法”和“裂紋擴展壽命類比計算法”，把疲勞與斷裂兩個學科的問題統一到一種計算模型中，這兩個公式寫進了我國《飛機強度和剛度規范》中。1985年，他關于這兩個模型的論文在《航空學報》發表后，被美國著名學術雜志《AD報告》全文轉載。

——他對比研究了飛機續飛載荷譜與程序塊載荷譜的疲勞分散性規律，出了獨到的見解。1987年11月，在澳大利亞召開的“第一屆環太平洋國際航空宇航學術會議”上，張福澤宣讀了自己的論文，被大會譽為“80年代高質量的論文”，是疲勞研究領域里的“一次壯麗的日出”，美國權威學術刊物《SAE》予以全文轉載。

——他研究了疲勞分散系數的分類及其取值，澄清了國內飛機疲勞規范中含糊不清的概念，計算出了我國航空用的各類分散系數具體數值，被我國《飛機強度和剛度規范》采用。其論文1991年在國際宇航會議上發表，不久又被美國著名學術刊物《SAE》全文轉載。

登攀、登攀再登攀

張福澤作為造詣很深的飛機可靠性工程專家，對成千上萬架飛機的疲勞定壽問題稱得上了如指掌，但是對他自己身體的疲勞狀況，卻幾乎到了無知的程度。

一次在做飛機的疲勞試驗時，張福澤由于疲勞過度，暈倒在實驗室，被送進空軍總醫院。治療中，張福澤反復向醫生講，飛機疲勞試驗正處于關鍵階段，自己確實離不開實驗室，醫生只好放他回研究所。張福澤挺著疲勞的身體做飛機的疲勞試驗，一不小心左手食指和中指被機器砸得皮開肉綻，鮮血直流……

還有一次，張福澤住院后，因疲勞過度，上廁所時鞋子掉了，但他卻毫不知覺。他光著腳回到病房后，滿屋子找鞋。研究所政治部主任去看他，見到這一幕，緊緊握住他的手，久久說不出話來……

長期以來，張福澤形成了一個習慣，每天下午別人下班了，他還要工作一段時間。他說這段時間辦公樓非常安靜，最有利于科研。

1984年前，張福澤一家三代4口擠在一間不足16平米的房子里，一住就是十幾年。晚上，他常常在家人睡著了以后，再繼續坐在小馬扎上開燈看書、寫論文。

1988年，張福澤作為高級訪問學者赴美講學，美國幾所著名大學竭力挽留他，說：“這里有一流的環境，為世界最先進的飛機定壽，您可盡展才華。”張福澤笑笑，說：“謝謝！但我不能留下。我的事業在中國。”

平時，張福澤家的桌子、茶幾、墻壁、臥室都放著、貼著許多小紙條，這是他隨時記載智慧火花的一種形式。據他的老伴講，他常常半夜三更突然醒來，“沙沙沙”地在紙條上寫些什么，就又躺下睡著了。

1986年，張福澤到機關幫助工作時，得知我國自行研制的各型飛機都沒有給出明確的壽命，直接影響到部隊作戰、訓練，空、海軍和航空工業部曾多方努力申請定壽科研經費，但都沒有得到解決。張福澤感到，自己作為一名航空科研工作者，應該靠科技解決這一尖銳而緊迫的問題。否則就是失職，就是犯罪。每當他聽到部隊發生因飛機壽命不詳，導致機毀人亡時，他的心就收得很緊。

“七五”期間，國家撥給空軍一筆經費，搞3個在研機型的定壽，張福澤任總工程師。張福澤想到了“四兩撥千斤”這句話，就與有關同志一起捧著這筆經費苦苦思索，尋找“在研”與“在用”一攬子解決的良策。

天不負人。經過日夜攻關，張福澤創立了“系列飛機定壽法”新理論及工程方法，在一個飛機疲勞壽命專業會議上提了出來，受到到會專家的贊同，建議把“系列飛機定壽法”作為我國各系列飛機定壽的指導方法。

為了把這個多領域、多學科、技術密集的系統工程搞好，空軍專門成立“可靠性辦公室”，任命張福澤牽頭攻關。張福澤在機關領導和支持下，聯絡了全國飛機疲勞界的眾多專家，大家齊心協心，拼搏10年，終于用3個在研機型定壽的有限經費，為全軍十幾種機型、數千架飛機科學地定出了真實壽命，產生了巨大的社會、經濟效益，為國家節約裝備購置費、修理費和定壽、延壽研究費數十億元。該課題1995年榮獲國家科技進步一等獎。

解放軍報為此發表消息：《空軍飛機定壽工作效益巨大》。時任總參謀長的遲浩田上將讀罷，立即寫信給空軍領導：“真有為之一振和豁然開朗之感。在國家困難、軍費緊張拿不出足夠的錢購買飛機的情況下，空軍創出了一條勤儉持家的新路子，辦了一件利國利軍的大好事……衷心地希望能將這個經驗推而廣之，并向為此作出貢獻的同志表示敬意。”

1990年，張福澤被評為國家級有突出貢獻的中青年專家，1991年享受政府特殊津貼。當選為中國工程院院士后，他壯志不已，在飛機定壽領域又有重大突破，于1996年分別榮獲全軍專業技術重大貢獻獎和香港第三屆何梁何利科學技術基金獎。1999年，張福澤成功地發現金屬腐蝕溫度與腐蝕時間規律，并推導出了類似疲勞壽命中的Miner理論公式，在解決飛機日歷壽命這一世界性難題的道路上開拓前進。