破译飞机寿命之谜的人

郭　凯　陈家宝

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，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，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，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备。

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、军费紧张拿不出足够的钱购买飞机的情况下，空军创出了一条勤俭持家的新路子，办了一件利国利军的大好事……衷心地希望能将这个经验推而广之，并向为此作出贡献的同志表示敬意。”

1990年，张福泽被评为国家级有突出贡献的中青年专家，1991年享受政府特殊津贴。当选为中国工程院院士后，他壮志不已，在飞机定寿领域又有重大突破，于1996年分别荣获全军专业技术重大贡献奖和香港第三届何梁何利科学技术基金奖。1999年，张福泽成功地发现金属腐蚀温度与腐蚀时间规律，并推导出了类似疲劳寿命中的Miner理论公式，在解决飞机日历寿命这一世界性难题的道路上开拓前进。