李晨希 莊梁

大運全機強度試驗
今年是中華人民共和國成立70周年,作為典型的航空基礎科研院所,強度所半個多世紀的發展歷程,既是一部波瀾壯闊的科研院所奮斗史,也是新中國砥礪前行的生動縮影。
2015年9月29日,歷時兩年半,強度所上海分部順利建成并正式交付運營,大飛機事業,將強度所推向了改革發展的最前沿。強度所從三秦大地走向黃浦江畔,形成“一個總部、兩個中心”的運行格局:總部位于西安市高新技術產業開發區,在閻良國家航空產業基地設有軍機科研中心、上海浦東新區設有民機科研中心。
作為我國唯一的航空強度研究與驗證中心,強度所肩負著國家強度專業研究的使命,具有代表國家對新研與改型飛機給出強度結論的職能,業務已涉及航空、航天、兵器、軌道交通等多個領域。尤其近年來,強度所以戰略規劃為指引,改革發展取得顯著成效,先后被中共中央、國務院、中央軍委授予“貢獻獎”,榮獲全國五一勞動獎狀、中央企業先進集體、陜西省先進集體等榮譽稱號,知名度與社會影響力持續提升。

航空強度積木式驗證體系
2018年6月29日,歷時6年的大運全機靜力試驗在強度所圓滿收官,這項目前國內規模最大、試驗項目最多、技術難度最高的靜力試驗順利完成,標志著我國航空強度驗證水平邁上了新臺階。
強度驗證是飛機設計、制造、試驗、試飛四大環節中不可或缺的第三棒。建所以來,強度所聚焦型號研制主業,在推動航空武器裝備發展中實現了型號研制的兩大跨越:由強度試驗一元為主向強度規劃、手冊編制、優化分析、物理試驗和虛擬試驗的系統化支撐跨越發展;由驗證性試驗一元為主向研究性、研制性和驗證性的全鏈條積木式體系化試驗跨越發展,為我國航空型號研制與部隊列裝起到了錘煉筋骨、保駕護航的重要作用。
科學構建國際一流驗證體系。強度所已形成了國際一流的地面強度驗證體系,覆蓋了靜強度、耐久性/損傷容限、振動、沖擊、聲學、熱強度、起落裝置強度、復合材料強度、力學性能表征、氣候環境適應性、結構/機構可靠性、發動機強度等多個方面,強度鑒定與驗證能力達到國內領先、國際一流水平。同時,基于該驗證體系,形成了從指南手冊、標準規范、優化設計、分析工具、物理驗證、虛擬試驗的多維度業務覆蓋,有力支撐了多類型號的研制任務。
全力保障國家重器研制進程。強度所肩負著為型號“把關”“號脈”的使命,“確保型號研制后墻不倒”更是強度所的立足之本。從20世紀60年代承擔國內首架全機靜力試驗——轟6全機靜力試驗起,強度所完成了包括四代機、大運、殲10、殲11、預警機,以及ARJ21-700、C919、AG600等各型全機及部件、元組件試驗,有力保障了各型號的如期首飛、順利定型,為我國航空武器裝備研制及民用飛機產業發展作出了突出的貢獻。近年來,強度所強度鑒定/驗證試驗能力已覆蓋到三種類型(研究、研制、驗證)、四個層級(全機、部件、組件、元件)、十余個核心專業,涉及機型數十種,數量之大、類型之多,創造了世界航空史的新紀錄。
創新發展飛機強度試驗技術。強度所始終致力于強度試驗技術攻關及驗證能力提升,通過試驗新技術、新方法的研究,試驗技術體系從試驗效率、試驗精度等方面進一步完善和發展。強度驗證手段發展到自動化階段,突破了一體化整體加載框架設計、起落架隨動支持與加載、集中大載荷施加、海量數據管理與處理等關鍵技術,并逐步向智能化邁進;在強度驗證技術上,秉承一代飛機、一代試驗技術思想,在部件級及整機級試驗項目上均實現了技術跨代,尤其是第三代平直壁板壓剪試驗設備國際領先;隨著虛擬試驗、全機落震試驗、氣候試驗等專業的逐步成熟,強度驗證體系更趨于完整,C919和AG600開創了我國航空強度領域物理試驗與虛擬試驗有機結合的先河,全機落震試驗和氣候試驗填補了國內空白;同時,從試驗組織管理、試驗質量控制、試驗安全管理等方面進一步完善了試驗管理體系,全機試驗技術實現跨越發展。

虛擬實驗
2018年3月29日,強度所申報的“基礎科研院所‘一體兩翼技術創新體系建設”成果在2018年全國企業管理創新大會上獲得最高獎項,標志著強度所技術創新驅動產業發展的理念邁入新階段。
建所以來,強度所始終履行國家賦予的四大使命——強度理論的探索者、強度技術的創造者、強度工具的提供者、強度設計的驗證者,聚焦三新、深挖廣拓、打造平臺,支撐了型號研制,促進了專業發展。
技術體系不斷完善,厚積專業發展基礎。強度技術經歷了從單一的驗證技術,零散、自發式的應用技術到專業化、系統化、體系化發展的格局。建所初期,強度所以型號試驗為牽引,自發開展了強度試驗技術和分析方法等方面的創新研究,奠定了航空強度技術的基礎。20世紀80年代初,受型號牽引,強度所重點開展了靜強度、疲勞和振動等方面的技術研究,初步形成了以靜疲振噪為主體的技術體系。2000年開始,在航空科技發展的帶動下,強度所形成了涵蓋飛機靜強度、動強度、疲勞、噪聲和綜合環境強度等9大核心專業技術體系。十八大以來,強度所致力于飛機強度基礎技術及試驗新技術的研究,圍繞飛機安全性、穩定性、可靠性、舒適性等要求,融合優化形成了覆蓋飛機和發動機強度的14個核心專業技術體系。
承擔重大課題,彰顯科技創新主力軍價值。20世紀80年代,強度所承擔了計算機輔助設計、復合材料應用、疲勞理論與斷裂力學應用、相關標準規范研究等30余項預研課題,研究成果在殲7、殲8、殲9等機種改型與研制中發揮了重要作用,其中航空結構分析程序系統(HAJIF-Ⅲ)填補了我國大型非線性結構分析系統的空白,達到國外同期類似系統的先進水平;90年代,強度所承擔了飛機結構抗疲勞設計技術與可靠性(AFFD)、結構動力環境與振動控制技術、計算結構力學與集成化航空結構分析程序系統研制(HAJIF-X)、航空綜合環境對結構影響、航空結構強度試驗技術、復合材料結構分析與試驗技術、民機噪聲控制與聲疲勞(ANCF)等六大項60余項預研課題研究,其中復合材料結構分析與優化設計(COMPASS)系統研制成功并得以推廣應用,使我國飛機結構設計技術上了一個大臺階,成為我國航空界主要的結構優化設計軟件,在軍民機、無人機及其他飛機的設計中發揮了重要作用。21世紀以來,強度所履行國家使命,持續為航空強國發揮重要作用,共承擔各類預研項目百余項,形成了多項核心技術,為型號研制提供堅實的技術支撐。
形成系列科研成果,有力支撐重點型號研制。建所以來,強度所承擔了民機科研、國防基礎科研、國家自然科學基金、型號技術攻關等渠道的預研課題,結合強度專業領域的發展趨勢,形成了強度規范、分析軟件、設計手冊、分析方法等系列化的科研成果,有力推動了強度專業技術的發展,支撐了我國軍民機型號研制工作。其中知識產權中專利申請量達554項,專利授權量為282項,著作權登記量為106項;榮獲省部級以上科技成果獎300余項,其中自主研發結構非線性分析程序系統(HAJIF-Ⅲ)獲得國家科學技術進步一等獎;已發表科學技術論文1317篇,其中中文核心及以上期刊358篇。
加大科技攻關,為未來技術發展奠定基礎。強度所緊跟強度專業未來發展方向,從強度專業的研究對象、研究領域和研究手段等角度出發,制定了“大強度、新強度、數字強度”的專業發展思路。結合目前現有的14個核心專業技術體系,制定各個強度核心專業的發展方向和思路。尤其加大了強度專業“卡脖子”技術的攻關,例如,先進復合材料、新一代高溫合金、高強高韌合金、新型功能材料的力學性能表征技術研究;結構/功能高度集成的一體化結構的設計/分析/驗證技術研究;未來飛行器結構面臨的隱身材料、隱身結構以及耐高溫輕質結構等關鍵技術研究;先進支線飛機、單通道干線飛機、水陸兩棲飛機的適航驗證技術研究等,為未來強度專業技術發展奠定基礎。

羅陽青年突擊隊
2015年1月16日,強度所全資子公司擊敗包括美國某公司和國內多家知名企業,中標湖南博云新材公司SY01慣性試驗臺項目,項目以完全自主的知識產權和電慣量模擬技術領先優勢,打破國外壟斷,實現了從改造到建造的跨躍式發展,從跟蹤設計到自主研發的創造性飛躍,彰顯了強度所品牌。
然而,成功不會一蹴而就。20世紀80年代,隨著市場經濟的興起,軍工企業曾刮過一陣“軍轉民”之風,強度所也開始市場化的探索與嘗試,這一路既有豐收喜悅,也有荊棘坎坷。B超機、水處理設備、新型建筑材料、商業大廈……,這些看似與航空不搭界的行業與產品,卻在當時苦苦支撐著強度所的生存、保護著軍品任務的研制、穩定著航空強度這支隊伍。幾十年來,先后經歷了“軍轉民”“產業化”后,強度所對產業發展的理解與定位愈發清晰深刻。如何實現產業化、規模化,甚至資本化發展,是擺在強度所面前的一大考驗。
進入新時期,強度所從頂層對技術產業體系進行了梳理,將原“橫向科研”業務與原“產業化”業務進行了重組整合,構建了以“技術服務”和“產品服務”為主線的技術產業新架構,賦予了技術產業新的發展內涵。從此,強度所技術產業迎來了快速發展的黃金機遇期,駛上了高速發展的快車道。
擘畫技術產業發展戰略大格局。按照“技術同源、產業同根、價值同向”的原則,強度所以強度產業市場需求為導向,重點加強技術產業頂層布局與規劃,制定了“以航融航、服務大航空,以軍融軍、進軍大防務,以軍融民、支持大工業”的產業發展新思路,明確了技術產業發展的方向。目前,強度所以陜西為中心,布局華東、華南、西南、華北,全國一盤棋的技術產業大格局正在逐步形成。
開創技術服務新局面。強度所秉持“技術、客戶與服務”三位一體的市場開拓理念,以科技成果、核心技術和知識產權為抓手,以資本為紐帶,依托強度專業的技術優勢與積淀,在結構試驗、產品改裝、性能優化、CAE分析與軟件開發等技術服務方面持續發力,積極向航天、船舶、兵器工業等其他軍工系統領域邁進。突破了航天科技集團在試驗領域的市場壁壘;以兵器系統某型戰車降噪內飾改裝為突破,形成了新的產業方向。同時,打破軍民界線,面向全工業系統,進行大產業發展。在通用航空、軌道交通領域,向客戶提供從元件、典型件、組合件到全尺寸試驗件的一整套試驗服務流程以及全尺寸虛擬試驗等全方位技術服務,實現航空強度技術在民用工業領域落地生根。

強度所西安總部
實現產業服務跨越式發展。強度所各子公司依托航空強度技術積累,目前已形成了振動控制、環境振動、噪聲治理、非標測控、液壓維保等多個產業發展方向,具備減振器設計與生產、降噪工程、大型非標設備研制、實驗室建設的能力。其中,復合加載試驗設備國際先進,填補了國內空白,打破了國外壟斷;航空減振器產品研制綜合實力位居國內前列,已成功地將產品和服務銷往全國各地,在航天、電子、船舶等領域取得良好的市場業績和用戶好評,有效保障了軍工和民用的市場需求。振動與噪聲控制等技術國內領先,成為西北地區噪聲治理的權威單位,為服務地方工業發展作出了重要貢獻。在新技術新產品研發方面,強度所形成產業創新中心——創客空間——產品制造的項目孵化全流程管理。目前,在新材料、新技術、新領域方面進行了開拓性的設計研究工作,開展振動控制技術研究和新型減振器產品研發,做到了產研有機結合。構建了以非標測控工程和定型貨架產品銷售雙輪驅動的新業務模式,鎖定市場需求,開展了高鐵行李艙鎖、航空座椅液壓鎖等新產品的研發工作。
不斷改革產業發展體制機制。緊緊圍繞做實子公司,以現代企業法人治理結構改革為主線,簡政放權,全面推進產業發展體制機制改革。幾十年的發展實踐充分證明,技術產業現已成為強度所經濟發展的重要組成部分,有力保障了強度所宏觀經濟增長

強度所閻良新區俯瞰圖
2019年6月11日,某型民機全狀態飛機成功運抵強度所氣候環境實驗室,開展了相關氣候環境適應性試驗,也標志著我國首次進行全狀態飛機室內氣候環境試驗,填補了我國室內整機氣候環境試驗領域的空白。
技術進步、專業發展及型號研制離不開先進的科研試驗設施的支撐,而其需求又是能力建設的方向、契機動力。強度所的發展得利于持續的能力建設,通過近十年的建設,強度所得以長足發展,我國的航空強度試驗與研究能力跨上了一個新臺階,縮小了與世界航空發達國家的差距,極大地提高了我國型號研制與試驗能力。同時使強度所的科研試驗條件發生了巨大的變化,為國家重點型號試驗與技術研究提供了基礎支撐條件,為加速我國的航空事業和經濟發展起到積極的推進作用。
保障了型號研制。強度所“十一五”“十二五”期間的能力建設,為型號研制提供了有力保障,特別是在保障型號研制節點上發揮了重要作用。過去十年,國家型號研制任務呈現井噴式發展,隨之帶來型號任務密集、多任務并行、試驗周期緊張等特點,能力建設為強度所按節點優質完成四代機、大運、C919、AG600等飛機的強度試驗任務提供堅實的保障。
推動了技術進步。能力建設的投入,填補了全機落震、離散元撞擊、氣候環境試驗等能力的國內空白,為國內強度技術研究、型號飛機強度關鍵技術攻關提供了強有力的支撐,保障了重點型號研制、試驗關鍵技術攻關及預研項目的優質完成,同時提升了技術創新能力,推動強度技術發展。
優化了運行格局。通過規劃一期等建設項目,新建了閻良試驗基地,使我國的航空結構強度試驗與研究能力跨上了一個新臺階,同時也奠定了強度所發展基礎。通過上海試驗基地的建成并投入使用,保障了C919飛機的研制,完善了上海市大型客機研制產業鏈。閻良試驗基地的持續完善,上海試驗基地的投入使用,優化了我國航空工業飛機強度研制保障的布局,為強度所更好地發揮基礎專業研究機構優勢服務于全行業提供有力支撐。
支撐了專業體系。強度所持續的能力建設,積極促進了強度專業技術體系的發展。能力建設為完成相關的型號研制任務創造條件的同時,也為試驗技術的發展和強度專業預先研究的開展提供了硬件條件。強度所在飛機強度專業發展方面,在持續細化專業門類的同時深入研究交叉學科,目前,已形成了涵蓋靜強度、動強度、耐久性/損傷容限、熱強度、航空聲學和綜合環境強度等十多個專業領域,試驗技術水平、軟硬件條件、配套保障能力等各方面均得到了跨越式提升。
時間不會停止,腳步也不會停滯。近年來,強度所提出了“打造世界一流的航空強度研究與驗證中心”的愿景,全面開啟了新時代強度事業發展的新征程。不忘初心方能砥礪前行,牢記使命才會行穩致遠。未來,強度所將以習近平新時代中國特色社會主義思想和黨的十九大精神為指導,堅決貫徹落實集團公司“一心、兩融、三力、五化”的新時代發展戰略,為全面建設新時代航空強國貢獻卓越的強度力量,在奮斗追夢中創造無愧于偉大新時代的新輝煌!
(作者單位:航空工業強度所)