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在“制造名城”株洲,有这样一批青年科学家群体,面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康,他们踔厉奋发、笃行不怠,用汗水和智慧浇灌科技攻坚之路,用激情和热写了青春之歌,像一汪江河,热情地奔涌着。
株洲市委宣传部策划推出《大家风范株洲人物》之青年科学家系列报道,选取他们中的一些代表,讲述他们的精彩故事,展示他们勇攀高峰、刻苦钻研的精神。
历史的画卷,在砥砺前行中铺展;时代的华章,在接续奋斗中书写。“制造名城”期待更多的青年科学家!
李坚,男,中国航发动研所研究员,博士生导师,目前担任结构强度研究部党总支书记。工作以来他主要从事发动机结构强度研究工作,主持国家某专项基础研究项目等省部级以上课题5项,并获国防科技进步奖等省部级科技奖励7项,同时受聘为《南京航空航天大学学报》 (中.英文版)青年编委、哈尔滨工业大学及南京航空航天大学研究生导师等社会职务,近年来获得了中国航发集团人才成长奖、十大杰出青年、优秀党务工作者以及株洲市科技人才托举等重要荣誉。
在李坚办公室书柜的显眼位置,用相框摆放着一副画笔略显粗糙、文字略显稚嫩的航空发动机图,那是他大女儿8岁时勾画出的自己心目中爸爸每天加班在忙着研究的东西——航空发动机。
“画笔里能看到女儿对科学的想象与向往,铅字里能感受到女儿对我的崇拜与深爱”,扶了扶镜框,李坚打趣,科学的种子,也许在女儿心里已经生根。就如同年少的他,立志投身到逐梦蓝天事业中。
谈及儿时的梦,性格沉稳的李坚,慢慢打开了话匣子。他出生成长都在洞庭湖畔的沅江,打小就对飞行充满疑惑和兴趣,怎么才能让“铁翼”在空中翱翔,是他想要去解析的秘密。
2007年,本科毕业于西北工业大学的李坚,保送到上海交通大学攻读博士研究生,读博期间,受国家公派留学资助,李坚到国外大学从事了一年的博士联合培养,也更加坚定了他从事航空事业的决心,也埋下了与株洲结缘的初心。2013年2月,博士毕业后,李坚马不停蹄便来到株洲工作。
最令李坚难忘的是2011年11月11日,他在留学期间见证了国产歼-20飞机首飞事件在海内外掀起的持续半月有余的关注热潮。作为整个当时教研室唯一的中国人,他也见证了来自美国、法国、印度尤其是日韩同学的从最初的质疑到最终的羡慕与赞扬。
“这些声音和态度转变,让我对国家的航空技术进步充满了信心与骄傲。”李坚说,留学期间,他也感受了我国与发达国家在航空运输业和通航产业发展上的差距。正是在那个时候让他坚信,国内的通航市场前景广阔,更需要有志之士,一同参与其中,提供“热能”。
出国前,李坚原本已经找好工作,并签了三方就业协议,但海外经历与行业对比思考,让他对个人未来职业发展道路越来越清晰,更坚定了自己赶紧回国的想法,未来要在航空报国、通航市场以及返湘工作三者间找到平衡。
“能进入所里工作,满足了我对事业发展的所有愿望。”李坚说,他庆幸个人的发展与航发事业、研究所及株洲经济社会发展的脉搏恰好同步,国家级发动机专项研究计划的实施和湖南三高四新战略的落地,研究所科研型号及株洲市人才托举项目等,助力他工作十年取得不俗成绩,也初步成长为行业青年技术骨干。
“我的初心,就是投身到国家航空事业的发展中,仍未改变。来株洲的第一个十年,我未曾浪费光阴。”李坚说,他期待,下一个十年,依旧大有所为。
科技工作者的队伍里,从来就不缺“工作达人”,而李坚,就是同事眼中各项工作的“超级达人”。
该所负责人感慨,李坚参加工作以来,在型号攻关中兢兢业业,身先士卒。在发动机寿命管理、复合材料结构设计等方向带领团队创新突破,主持省部级以上重大课题多项。
犹记得2021年伊始,他负责的某装备在外场高寒试飞中出现故障,李坚果断中断元旦休假,第一时间赶到试飞现场及时处理,每天白天组织排故验证措施讨论及工作推进,为了赶在每天天亮前,气温最低的试验时间窗口,李坚每天凌晨4点起床搭车赶到机场,在现场及时排除故障,将影响降到最低。而这,只是他日常科研工作中忙碌奔波的冰山一角,各种极端试验及工作现场,总能看到他奔波的身影,也练就了一身过硬本领。
除了自身工作努力,他还以身作则,从思想到行动影响带动部门其它研究人员,2020年,李坚担任结构强度研究部党总支书记,他在部门党建工作中主动作为大胆创新,短短三年时间,将部门打造成集团示范基层党组织,并荣获了中央企业青年文明号、集团先进基层工会、集团党课一等奖等重要荣誉。
在他的精心组织和亲自参与下,支部年轻人在创新创业大赛等多方面取得了亮眼成果,开发了“青年夜校”等一系列具有专业特色的品牌工作做法,同时他个人也被评为集团优秀党务工作者及集团十大杰出青年称号,这也是他以热忱的事业心铸就航空动力心的最好注脚。
2022年元旦,装有陶瓷复合材料涡轮叶盘的某发动机在株洲芦淞机场搭机首飞,各项指标运行良好,成为我国首个飞上蓝天的陶瓷基复合材料转子零件。
李坚介绍,航空发动机有三高:高温、高压、高速,这是发动机结构研制中需要攻克的“三大难关”。发动机涡轮转子位于燃烧室之后,直接承受着燃烧室高温高压燃气的冲击,工作环境十分恶劣,而涡轮转子材料承温能力直接影响发动机性能。
目前,涡轮转子使用的大都是最好的高温合金材料,而全世界公认陶瓷基复合材料未来应用潜力更大,亟待开展攻关。如何在新材料领域实现突破,为此,中国航发动研所专门组建了一支由李坚牵头的年轻化攻关队伍,专门开展陶瓷基复合材料涡轮叶盘的工程应用研究。项目团队于2017年组建,以青年技术人员为主,35岁以下青年占比超过80%。团队发挥“小团队、大协作”优势,既分工明确又相互补位。
李坚说,陶瓷基复合材料由涂层、基体、界面和纤维四部分组成,各自的功能分别类似于人体的皮、肉、筋、骨。其中纤维骨架结构直接决定着复合材料的力学性能,也是复合材料可设计性的精髓所在。起初他们用传统的纤维骨架结构做了一个陶瓷盘,但在轮盘旋转试验中以盘体爆裂失效。
偶然的机会,他们从自然界蛛网结构中获得了灵感。蛛网结构具有对损伤不敏感的特点,局部蛛丝的破损,并不会造成整体结构的崩溃而是会通过载荷的重新分配,来实现结构整体协同承载。此外,蛛网中心和外缘分别具有沿周向和径向的连续蛛丝结构,这与我们陶瓷盘纤维骨架结构设计要求正好相契合。项目团队参照蛛网结构设计了一种全新的纤维骨架结构,该结构可保证在轮盘的周向和径向都具有连续的承载纤维,此外周径两向纤维互相缠绕交叠,可保证结构的整体协同承载。
团队成员联合国内纺织专家对蛛网布编织工艺进行了攻关。整个编织过程十分复杂,要求陶瓷盘的基体足够致密。他们结合多种工艺,研发出了一种适用于大厚度、高致密度构件的基体制备工艺。通过对比可见采用新工艺后轮盘内部孔隙得到明显减少。由于陶瓷基复合材料与金属材料热膨胀系数差异大,采用传统的盘轴紧配合连接方式,会在连接处产生较大热应力,为此,项目团队在盘轴间引入一个金属传扭器,避免了连接处的应力集中。经过一系列改进后,陶瓷盘破裂转速提高增幅近一倍,一举获得2020年中国航发第三届青年创新大赛“百团大战”金奖并由集团董事长现场亲自颁奖。