——记中航工业制造所副所长曾元松

本刊记者　钱朝军　特邀记者　王明涛　闫丽莉

　　
　　题记：伴随着中国航空工业“井喷”式发展，曾元松在金属塑性加工技术领域已奋斗了二十余载。从漫长的求知求学，到独立承担重点项目、再到带领团队解决重大关键技术问题……在这一步步的历练中，他完成了从知识的积累到工程的实践。伴随中国航空工业一路前行，他在航空工业塑性加工技术领域取得了一系列技术突破，为我国航空工业的发展做出了重要贡献，然而，现已经成长为中航工业首席技术专家的曾元松却谦逊地说：“我只是在有限的目标中步步为营罢了。”
　　
初露锋芒　管件弯出世界水平
　　
　　2000年前后，某飞机任务开始立项，其中小弯曲半径管加工这项新技术成为了中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所（以下简称中航工业制造所）承担的攻关任务之一。这时，年仅28岁的曾元松担任了这项与俄罗斯合作任务的中方负责人，迎接他的是一场严峻的考验。
　　小弯曲半径管是飞机管路系统的关键零件，它的弯曲半径小，特别适合飞机的复杂管路系统，但加工工艺复杂、成形条件苛刻，在研制过程中经常受阻。遇到这样非常棘手的技术难题，不仅成形不成合格的零件，而且造价昂贵的球形芯轴不断被压坏。经过细心分析，大胆假设，曾元松提出调整芯轴位置、增大芯轴接触面的建议，未曾想遭俄方专家断然否定，认为绝对不可行。因为俄方专家不能承认，也不能接受中国人能攻克连自己都无法解决的技术难题。为了能使方案付诸实践，执著的曾元松一头扎进主机厂厂房和工人们反复分析、试验，用准确的实验数据和合格的零件对自己的方案进行了无可辩驳的论证，及时完成了小弯曲半径壁管零件的研制，保证了系统试验的顺利进行。在攻关成功的基础上，曾元松又苦心钻研、不断创新，研制了具有自主知识产权的小弯管成形设备和滚压无扩口连接设备。这项技术填补了国内空白，并跻身国际先进水平。此后小弯曲半径管成形技术还由加工铝合金成功推广到钛合金、不锈钢和高温合金等难加工材料。
　　
攻坚克难　为“翔凤”翱翔添羽翼
　　
　　有人说：“没有民机制造的航空工业不是完整的航空工业，没有自己民机工业的国家，更谈不上航空强国。”为了让ARJ21飞机早日翱翔在祖国的蓝天，曾元松带领攻关组不辞辛苦、倾尽全力、放手一搏，创造了一个又一个奇迹。
　　如果把发动机称作飞机的“心脏”，那么机翼就是飞机的“翅膀”，没有一双羽翼丰满的翅膀，飞机就永远飞不上蓝天。ARJ21飞机研制成败的关键在机翼，而机翼制造的关键在机翼整体壁板成形，它是ARJ21飞机在制造工艺上最大的“拦路虎”。当时，国内由于整体壁板数控喷丸成形技术起步晚、基础薄弱、外加国外对我国技术封锁，使课题正式立项后几乎没有任何参考资料，也没有如何进行数控喷丸成形超临界机翼整体壁板的概念和思路，同时也没有先进的数控喷丸成形设备。然而，飞机设计总师系统要求ARJ21飞机超临界机翼整体壁板只能采用喷丸成形的原则不容商量。
　　曾元松积极调动攻关组集体的聪明才智，经过深入调研分析、充分讨论，创新性地提出了“施加弹性预应力，以预扭预弯为先导完成喷丸成形”的技术指导思想，随后又从下中壁板中曲面最复杂的局部区域入手确定模拟件。终于，曾元松带领团队在成功模拟出单个弹坑直至7个弹坑的应力分布的基础上，提出采用施加温度场的方法模拟喷丸成形过程，并应用到平板件和结构件的变形模拟，最终形成了自己的喷丸成形数值模拟方法，为喷丸成形数值模拟技术在飞机研制上的应用打下了良好的基础。在随后的研究中，面对没有前车之鉴、完全靠自己摸索的局面，曾元松带领团队又利用CAD数模分析方法和CAE仿真技术，实现喷丸轨迹的数字化设计和成形工艺参数的优化，并结合一系列基础实验，优选出一套切实可行的成形方案，降低了研制成本和风险，最终解决了ARJ21飞机超临界机翼制造的重大关键技术问题，成功研制出了合格零件，同时建立起了国内先进的数控喷丸成形科研和生产体系，为该项技术进一步拓展和应用奠定了基础。
　　
再攀高峰　助大飞机展翅腾飞
　　
　　能否成功研制大飞机标志着一个国家的工业制造能力与综合国力。由于没有自主研发的大飞机，在抗震救灾中我们经常会看到国外运输机的身影。航空人深感责任重大，希望能早日圆梦大飞机。
　　2006年，国家将大飞机项目列为国家重大专项，自此，航空人开启了大飞机圆梦之路。作为大飞机重要零件的机翼壁板，具有尺寸大、结构复杂的特点，采用传统的压弯等方法不可行，而喷丸成形方法成为了设计的首选。历史如此的相似，攻克机翼整体壁板成形技术难题的重任又一次交给了中航工业制造所，落到了曾元松的身上。
　　“既是航空人，就知责任重，既做新装备，就得多辛苦。”有过ARJ21的攻关历程，曾元松带领团队再一次启航。他默默地告诉自己：“一定要努力为大飞机插上腾飞的翅膀”。然而，这条路走的无比艰辛。相比于ARJ21壁板，其外形结构、零件尺寸变化巨大，之前的经验显得苍白无力。曾元松带领团队开展了大量基础试验件的喷丸试验，从最基础的数据开始积累摸索。最终经过团队的不懈努力，全尺寸的零件接近成功。
　　然而，由于该飞机机翼壁板厚度变化明显，喷丸之后的零件出现了外形尺寸畸变。前所未有的技术难题摆在了曾元松面前。对任务进度紧逼的情况下，他临危不乱，对喷丸全过程进行了冷静分析，对各个环节进行大量测量工作，分析找到了零件外形尺寸畸变的原因，并对成形和强化工艺过程进行了优化。功夫不负有心人，经过几次试验后，有效解决了零件尺寸畸变问题，成功制造出了国内尺寸最大、结构最复杂的整体壁板零件，解决了我国大飞机研制的一个关键技术难题。
　　
扎实预研　时效成形填补国内空白
　　
　　曾元松时刻把握专业发展的最前沿，为此申请多项预研课题，以求为金属塑性加工领域拓宽道路。
　　蠕变时效成形技术在国外已经成功应用于A380客机的机翼上壁板，而在国内相关成果还是一片空白。曾元松抓住这个突破口，开始了“十一五”的蠕变时效成形研究工作。他带领课题组先后开展并完成了典型外形和结构时效成形基础试验、时效成形过程的有限元模拟、时效成形对零件材料性能及组织的影响研究、成形工装模具的设计制造以及典型整体壁板模拟件时效成形等试验。
　　经过近五年的集智攻关，他们突破了时效成形过程中材料组织性能控制技术、壁板零件时效成形外形精度控制技术、模具结构设计和制造技术、大型壁板零件的真空热压和密封技术等关键技术。此外，基于蠕变时效成形工艺特点，他们建立了基于实际零件回弹量和变形传递函数的模具型面优化方法，建立了针对大型壁板的卡板式时效成形工装的设计方法，并最终成功研制出大型的壁板零件，为我国时效成形技术工程化应用奠定了坚实的基础。
　　
不断创新　蒙皮拉形创国际一流
　　
　　创新是曾元松在科研事业上的执著追求。早在法国南特中央理工大学做博士后研究期间，曾元松在一次技术会议上捕捉到柔性多点模具的一些信息，凭借敏锐的技术专业视角，他相信如果将这项技术应用到我国航空蒙皮拉形上，将会提升我国蒙皮制造能力，为新型飞机的研制提供有利的技术储备。为此，他马上收集资料、开拓思路，并于2004年回国后先后成功申报了“十五”和“十一五”国防重点项目，在国内率先开展了柔性多点模具蒙皮拉形工艺的研究。
　　然而，研究工作并不一帆风顺，拉形成形精度问题极大地困扰着课题组。曾元松和课题成员经过大量拉形试验与分析，提出了改变垫层厚度和硬度的想法，并利用计算机软件开发了“基于回弹补偿的蒙皮拉形预测分析”方法。他带领课题组在2006年和2009年分别成功研制出了柔性多点模具工艺验证原型机和工程验证机，首次实现了柔性多点模具蒙皮拉形工艺，完成了工程化验证试验，使得柔性多点蒙皮拉形技术达到世界一流水平。
　　
结束语
　　“修身、齐家、治国，平天下”，学以致用，报效祖国，这是曾元松刻苦钻研、严谨治学最根本的追求，这一追求催促他在科研的道路上渐行渐远，戮心戮力，高歌前行。他用他的智慧报效祖国，报效航空，以“航空报国”的激情和“强军富民”的责任，创造了一个又一个奇迹。
　　科研无止境，曾元松的探索也不停息。他并没有抱着荣誉裹足不前，而是以更加饱满的自信和热情投身到新的科研工作中去。面对未来，他斗志昂扬，随时准备迎接一个又一个挑战，不断攀登科学技术的新高峰，为航空制造技术翻开新的篇章，为中国航空工业全面振兴，为祖国航空事业早日比肩欧美做出不懈努力。
　　
专家简介：
　　曾元松，中航工业制造所副所长、研究员，博士生导师。1971年5月生，1997年毕业于哈尔滨工业大学，获工学博士学位；2002-2003年于法国南特中央理工大学完成博士后研究工作。现为中航工业塑性加工技术首席技术专家，国家百千万人才工程人选，全国劳动模范；长期从事飞机蒙皮和壁板成形技术、先进导管成形与连接技术、表面强化技术和钣金零件数字化成形技术的研究开发。荣获各类科技成果奖12项，其中国家科技进步奖二等奖1项、国防科学技术奖一等奖2项、航空科学技术奖一等奖3项；荣获第8届光华科技奖青年奖、第11届中国青年科技奖、第11届茅以升北京青年科技奖、第九届中国航空学会青年科技奖、航空报国突出贡献奖、首届“中航工业十大杰出青年”、“国防科技工业优秀博士、硕士学位获得者”称号等。在国内外专业刊物发表论文70余篇，授权发明专利9项。