【文/觀察者網(wǎng) 王世純】11月18日，2021年兩院院士增選結(jié)果正式揭曉，共有149人當(dāng)選。中國(guó)科學(xué)院增選院士65人，中國(guó)工程院增選院士84人。其中，中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司沈陽(yáng)飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所的王向明新當(dāng)選中國(guó)工程院院士。

王向明是航空工業(yè)沈飛設(shè)計(jì)研究所項(xiàng)目總設(shè)計(jì)師、“鶻鷹”飛機(jī)常務(wù)副總設(shè)計(jì)師、航空工業(yè)集團(tuán)增材制造首席專家。

他是我國(guó)飛機(jī)機(jī)體平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的領(lǐng)軍人物和學(xué)科帶頭人，在飛機(jī)結(jié)構(gòu)方面創(chuàng)新成果豐碩。王向明的一系列研究大幅度降低了多型戰(zhàn)機(jī)結(jié)構(gòu)重量、增加了飛機(jī)壽命，減少了危險(xiǎn)部位，并創(chuàng)新性率先將。此外，王向明提出“協(xié)同設(shè)計(jì)/制造前移”的快速試制模式，減少了新型戰(zhàn)機(jī)的研制時(shí)間。

飛機(jī)結(jié)構(gòu)學(xué)科帶頭人 創(chuàng)新成果豐富

作為飛機(jī)機(jī)體平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的領(lǐng)軍人物，王向明新當(dāng)選中國(guó)工程院院士實(shí)至名歸。

據(jù)“沈陽(yáng)發(fā)布”2019年報(bào)道，2012年10月31日10時(shí)31分，我國(guó)中型四代戰(zhàn)機(jī)“鶻鷹”呼嘯著滑出跑道，一飛沖天?！苞X鷹”戰(zhàn)機(jī)有多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)走在世界前列，其帶頭人就是王向明?！苞X鷹”快速試制創(chuàng)造并保持了多項(xiàng)紀(jì)錄：全機(jī)重量控制精度提高一個(gè)數(shù)量級(jí)；危險(xiǎn)部位減少一半；結(jié)構(gòu)件/工裝減少一半，設(shè)計(jì)制造縮短1/4。

中國(guó)科技新聞學(xué)會(huì)主辦的《科學(xué)中國(guó)人》雜志今年8月刊的封面人物就是王向明，其中詳細(xì)介紹了王向明的科研歷程。

王向明指出，無(wú)論哪一代戰(zhàn)機(jī)，都離不開機(jī)體結(jié)構(gòu)。機(jī)體結(jié)構(gòu)構(gòu)成了飛行和裝載平臺(tái)，是影響飛機(jī)戰(zhàn)技性能和飛行安全的關(guān)鍵因素?！帮w機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)創(chuàng)造性工作，沒(méi)有什么是一成不變的”。

現(xiàn)代戰(zhàn)機(jī)結(jié)構(gòu)普遍存在著兩類棘手的問(wèn)題——新機(jī)研制普遍超重、服役型號(hào)頻繁開裂。其中結(jié)構(gòu)超重會(huì)降低飛機(jī)戰(zhàn)術(shù)、技術(shù)指標(biāo)，使飛機(jī)變得笨重、航程變短、掛載武器減少；疲勞開裂則會(huì)直接影響飛行安全，降低服役戰(zhàn)機(jī)的完好率、出勤率。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)伴隨四代戰(zhàn)機(jī)已走過(guò)70多年，經(jīng)歷了經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)（繼承設(shè)計(jì)）、等代設(shè)計(jì)、精益設(shè)計(jì)。半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)/分析方法、計(jì)算機(jī)/數(shù)字化技術(shù)、先進(jìn)材料/制造技術(shù)發(fā)展迅猛，但結(jié)構(gòu)自身發(fā)展較慢，相對(duì)滯后，超重、開裂仍是設(shè)計(jì)師們最為頭疼的問(wèn)題。

王向明和中型四代戰(zhàn)機(jī)“鶻鷹” 圖源：航空工業(yè)官方微信號(hào)

王向明曾在原總裝先進(jìn)制造技術(shù)專業(yè)組做專家20余年，多年研究工作的積累使他深刻認(rèn)識(shí)到，飛機(jī)結(jié)構(gòu)的研制長(zhǎng)期采用串行“孤島”模式，設(shè)計(jì)與制造脫節(jié)，閉門造“圖”，設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展沒(méi)有原動(dòng)力，被迫借鑒、繼承老舊結(jié)構(gòu)，超重、開裂周而復(fù)始?！拔也幌嘈?，用老舊飛機(jī)結(jié)構(gòu)能搞出新一代戰(zhàn)機(jī)！”王向明如是感慨。

為了解決戰(zhàn)機(jī)結(jié)構(gòu)帶來(lái)的難題，王向明提出基于先進(jìn)制造量身定做“四化”創(chuàng)新結(jié)構(gòu)，即新概念結(jié)構(gòu)——大型整體化、構(gòu)型拓?fù)浠?、梯度?fù)合化和功能結(jié)構(gòu)一體化，以實(shí)現(xiàn)高減重、長(zhǎng)壽命、多功能、低成本、敏捷制造，進(jìn)而支撐新一代戰(zhàn)機(jī)型號(hào)研制。

王向明提出基于先進(jìn)制造的整體主承力部件多約束設(shè)計(jì)方法，發(fā)明了無(wú)接頭連接的翼-身整體大部件、鉸鏈?zhǔn)狡轿膊考?，突破結(jié)構(gòu)重量、壽命等極限束縛；提出基于增材制造的飛機(jī)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)、有關(guān)艦載機(jī)的結(jié)構(gòu)損傷搶修設(shè)計(jì)方法，建立多種增材創(chuàng)新主承力結(jié)構(gòu)和功能結(jié)構(gòu)，開辟了增材構(gòu)件在飛機(jī)上工程化應(yīng)用先河，單機(jī)用量（重量）達(dá)到復(fù)合材料的1/7（3%）；提出了“協(xié)同設(shè)計(jì)/制造前移”的快速試制模式等等，大幅度縮短了研制時(shí)間，在新一代殲擊機(jī)平臺(tái)研制中發(fā)揮了核心作用。

據(jù)王向明介紹，飛機(jī)戰(zhàn)損/戰(zhàn)傷比為1∶20，結(jié)構(gòu)戰(zhàn)傷占近90%，若無(wú)法及時(shí)搶修即相當(dāng)于戰(zhàn)損。對(duì)此，他提出了補(bǔ)強(qiáng)幾何應(yīng)力集中/填充復(fù)合應(yīng)力集中最小的修理設(shè)計(jì)方法、浪涌偏差修正方法，建立“四快”修復(fù)流程與數(shù)據(jù)庫(kù)——設(shè)計(jì)、評(píng)定、制造、修復(fù)。主持完成了3類材料、9類構(gòu)件的地面靜態(tài)、搖擺動(dòng)態(tài)環(huán)境下的工程驗(yàn)證，為保持艦載機(jī)完好率提供技術(shù)途徑。

“鶻鷹”上的翼-身整體大部件 圖源：社交媒體

王向明的一系列成果，使我國(guó)成為唯一實(shí)現(xiàn)增材制造構(gòu)件在飛機(jī)上規(guī)?；瘧?yīng)用的國(guó)家。王向明領(lǐng)銜的“基于增材制造的飛機(jī)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)與工程應(yīng)用”項(xiàng)目由此獲得了國(guó)防科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

王向明在國(guó)家科技獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì) 圖源：《科學(xué)中國(guó)人》雜志