深瞳工作室出品
通訊員?相錚 科技日報記者?楊侖?葉青?龍躍梅?策劃 趙英淑?滕繼濮?林莉君
航空輪胎對沖擊、承載、生熱和耐磨等技術指標有著極為苛刻的要求，要實現技術全鏈條自主可控，并真正地進入良性軌道，具有市場競爭力，獲得商業(yè)化成功，必須要闖過材料研發(fā)、工程化和市場化“三道關”。
視覺中國供圖
9月的嶺南，古樹陰翳下仍覺得非常潮熱。
從黃埔軍校舊址向東北出發(fā)25公里，就能遠遠地看見矗立在黃埔區(qū)新龍鎮(zhèn)一座輪胎形狀的建筑——這里是即將建成的航空輪胎大科學中心。
與天氣同樣“火熱”的，是科研人員們激動而按捺不住的心情。在這里，先進試驗設備——航空輪胎高加速試驗臺的“日程表”，早已被排得滿滿當當。伴隨著尖銳刺耳的巨大聲響，短短幾秒鐘內，輪胎運轉時速加速至300公里/小時。這模擬了飛機起飛的全過程，輪胎的各項數據通過傳感器、攝像頭被全方位記錄下來，以備進一步分析。
像這樣的大型試驗設備一共有七套，眼下，它們要做的就是評估航空輪胎裝在飛機上是否安全可靠。
小小的輪胎有啥了不起？
公開資料顯示，我國輪胎產量占到了全球四成左右，是名副其實的輪胎大國。但單條輪胎的利潤卻低得可憐?！巴瑯有吞枴⒁?guī)格、用途的汽車輪胎，國產名牌輪胎的價格不足米其林、固特異等國外輪胎品牌的一半，有些企業(yè)生產一條輪胎的利潤僅有二三十元?！?在行業(yè)內摸爬滾打近20年的黃埔輪胎（廣州）有限公司總經理王林龍告訴科技日報記者。
汽車輪胎尚且如此，作為行業(yè)最尖端的產品——航空輪胎的情況自不必說?！昂娇蛰喬ィ瑖a的？”聽到這個問題，幾位資深飛機維修工程師都紛紛表示，至少在民航領域“聞所未聞”。
航空輪胎對飛機的安全性和可靠性至關重要，對沖擊、承載、生熱和耐磨等技術指標有著極為苛刻的要求。放眼全球，航空輪胎行業(yè)的核心技術長期掌握在國外少數的大公司手中，對后來者而言，進入該領域門檻極高。闖出一條路，唯有靠科技創(chuàng)新。
在試驗臺上進行測試的輪胎。受訪者供圖
勇闖材料研發(fā)、工程化和市場化“三道關”
“我們就像在一間黑屋子里，連門在哪里、有沒有門都不知道?！边@是中國科學院長春應用化學研究所（以下簡稱長春應化所）所長楊小牛剛承擔任務時真實的想法。
照貓畫虎，生產出一條航空輪胎不難，通過偶爾的測試也不難。但要實現工業(yè)化生產、質量追上甚至超越國外品牌，技術全鏈條自主可控，并真正地進入良性軌道，具有市場競爭力，獲得商業(yè)化成功，必須要闖過材料研發(fā)、工程化和市場化“三道關”。
正應了楊小牛常常警醒團隊成員的一句話：科學，沒有捷徑可以走，沒有彎道可以超。
橡膠材料，是研發(fā)航空輪胎亟須攻克的第一道難關。
橡膠被譽為“黑色黃金”，作為重要的戰(zhàn)略物資和工業(yè)原料，橡膠在國防軍工、航空航天、交通運輸等諸多領域具有不可替代的地位。
從某種意義上來說，橡膠改變過人類的歷史進程。1941年12月7日，珍珠港事件爆發(fā)；六周后，日本攻占東南亞地區(qū)，掌握了世界90%以上的橡膠供應，迫使美國爆發(fā)“橡膠危機”。時至今日，來自東南亞的頂級天然橡膠，仍是生產航空輪胎的重要原材料。
要實現穩(wěn)定供給、大規(guī)模工業(yè)化生產、自主可控的目標，則非人工合成橡膠這個辦法莫屬。長春應化所在此領域有著悠久、深厚、光榮的歷史和積淀。1950年，新中國第一塊合成橡膠——氯丁橡膠就誕生于此；該所20世紀70年代研制成功的鎳系順丁橡膠生產技術，至今仍處于世界領先水準。
如今，長春應化所研究員白晨曦帶領團隊接過前輩手中的火炬，致力于高性能仿生合成橡膠的制備和工程化工作。要達到航空輪胎的使用標準，需要讓人工合成橡膠具有天然頂級煙片膠類似的性能。其關鍵是在合成橡膠分子鏈上以特殊的方法嵌入蛋白質和磷脂。
“我們就像在無人之地奔跑，有目標，路卻需要自己走?！卑壮筷卣f。從技術路線到配方選擇，從合成裝備到仿生枝接……數年時間彈指一揮，他和團隊成員埋頭尋找材料的最優(yōu)解。
北國春城捷報頻傳：小試、中試成功；百噸級、千噸級開車成功，材料配方迭代了很多次，還將根據未來技術和產業(yè)發(fā)展的需要繼續(xù)迭代下去。
長春應化所的科研人員們在無人的荒野中蹚出一條康莊大道。
正在建設中的航空輪胎大科學中心。視覺中國供圖
全鏈條自主可控國產航空輪胎走出實驗室
自東北一路南下，3000公里之外的廣州，大科學裝置的建設如火如荼。
除了投入使用的高加速試驗臺，廣東粵港澳大灣區(qū)黃埔材料研究院（以下簡稱埔材院）研究員崔榮耀向記者介紹了每一處場地的功用——即使現在只是一座座鋼筋交織、空蕩蕩的基坑。他興致盎然地描繪著圖景，仿佛真的有起落架從高空砸下，產生了輪胎的形變、起落架的擺振。
思維敏捷、話語中充滿對未來希望的崔榮耀，其實已經退休多年。他與眾多科研工作者有一個共同的目標：解決航空輪胎工程化問題。
標準，是一款產品適用與否的關鍵。但航空輪胎的標準就像一個“盲盒”：現有測試數據、評價標準大多由國外材料翻譯而來，知其然卻不知其所以然?！昂娇蛰喬恿W大裝置就是要解決這個問題。”崔榮耀說。
一系列先進的試驗裝置，可以還原在真實使用場景中輪胎的表現，搜集并建立包括航空輪胎、汽車輪胎、特種輪胎等幾乎所有下游產品的數據庫，利用數字孿生、模擬地面動力學等實驗裝置，實現由基礎理論、硬核科技共性技術再到工業(yè)產品研發(fā)的突破。
舉例來說，航空輪胎需要對其對抗沖擊、大承載、低生熱和高耐磨等多個矛盾性參數進行綜合設計，充分平衡它們之間的性能關系，實現高可靠要求。這需要模擬實際工況進行測試，預測出輪胎一共能完成的起降次數。
在實踐中，航空輪胎有時會經受零下50—60攝氏度的低溫環(huán)境，以及降落時升至150攝氏度的溫度劇變；有時則需要在短時間內達到起飛速度；有時則需要在干燥、結冰的跑道上起降……
“為了實現航空輪胎的高可靠性，我們需要了解其全生命周期的表現，希望將其壽命末期出現爆胎控制在特定部位，甚至精準到哪一次出現?！睏钚∨Ｕf。
傳統(tǒng)意義上，輪胎尤其是航空輪胎迭代的鏈條、周期較為漫長；如今，幾乎可以保持動態(tài)更新。巨大的跨越，源于顛覆性的核心算法、完全獨立自主的數字輪胎工業(yè)軟件。在軟件中，輪胎的各項數據、受力情況等要素一目了然，大大縮短了原有的流程和開發(fā)時間。
負責軟件開發(fā)的項目研究員葉峰表示，該軟件從核心算法上進行了顛覆性的創(chuàng)新，使用了基于等幾何原理的底層算法求解策略，同步實現輪胎結構設計與性能預測，加速了產品制造的迭代進程，形成多個規(guī)格型號的航空輪胎產品的并行開發(fā)能力。
從材料到產品，全鏈條自主可控的國產航空輪胎走出了實驗室，變成了看得見、摸得著的樣品。
受訪者供圖
技術外溢助推行業(yè)高質量發(fā)展
一年365天，登門找技術的企業(yè)就有近400家，埔材院的門檻幾乎被企業(yè)踏破了。該研究院是長春應化所與地方政府共同建立的新型研發(fā)機構，建成了以航空輪胎動力學大裝置為核心的高端輪胎研發(fā)及制造平臺和芯片化學材料研發(fā)及制程驗證平臺。
“1+1+X是我們目前的發(fā)展模式。”埔材院副院長、研究員王杰告訴記者。第一個1，就是航空輪胎。航空輪胎是輪胎行業(yè)皇冠上的明珠，在材料、工程制備等方面沉淀下來的技術，有極佳的應用轉化前景。
王杰舉了個簡明易懂的例子：新能源汽車輪胎有加速更快、滾阻更小、承載更大、噪音更低的要求，而對掌握了航空輪胎全鏈條技術的團隊來說，新能源汽車輪胎正是可以大展拳腳的領域。
去年底，在黃埔區(qū)政府的支持下，埔材院與當地企業(yè)共同成立了注冊資本達20億元的黃埔輪胎（廣州）技術有限公司，第一批新能源輪胎產品有望今年下線。
特種輪胎、前沿技術也在這里快速成長。非充氣輪胎被業(yè)界認為是輪胎的二次革命，有望解決充氣輪胎在舒適性和操控性上的矛盾，徹底將“爆胎”變成歷史名詞。在國際上，也僅有一家企業(yè)在這方面進行探索。
在埔材院，年輕的研究員趙曉禮正帶領團隊針對非充氣輪胎進行關鍵技術攻關?！拔覀兊臉悠芬呀浬下窚y試，目前要解決的問題是提升最高行駛速度和高速下的連續(xù)行駛能力。”談起項目，趙曉禮信心十足。
風乍起，吹皺一池春水。
破除機制“藩籬”，先進而卓有成效的科技創(chuàng)新體制被埔材院“復制粘貼”了過來，在生物醫(yī)用、高分子材料等諸多領域得到了創(chuàng)新性的應用，成果轉化的“X”有些應用絕對“出人意料”。
90后科研工作者袁黎光，博士期間研究方向是聚氨酯材料。相比“時髦”的材料，聚氨酯多少顯得有點“老態(tài)龍鐘”。
“我查了近年來的行業(yè)期刊，發(fā)現聚氨酯大都作為‘配角’出現，一度擔心自己能不能畢業(yè)?！痹韫庑χf。
如今，他卻在工廠里忙得腳不沾地。作為高分子摩擦材料中心負責人，袁黎光把一項技術成果轉化成了汽車的隱形車衣。
這完全是一次偶然的機會。驚訝于隱形車衣產品的價格，袁黎光對市面上的產品做了一點功課——上門買邊角料。“車衣需要高透、耐磨和高韌性，以達到彰顯原車漆、抵抗剮蹭、防止穿刺劃傷的目的，這不是巧了么？”
他原本的研究方向，就是以聚氨酯為原材料、應用于尖端裝備的涂層技術。廣州一家企業(yè)聞訊趕來，最終決定投入3000萬元，購買高耐磨聚氨酯材料技術進行成果轉化。目前，該產品已經迭代了數次，很快就將出現在市場上。
另一項有趣的成果轉化，出現在智能穿戴設備上，當地一家企業(yè)與埔材院就此達成長期戰(zhàn)略合作。該項目負責人張通告訴記者，這項技術的來源，是輪胎測試中經常用到的標定輪胎形變的接地印痕陣列傳感器，應用到智能穿戴設備上，可以更精準地對心率和血壓等參數進行實時測試。
一批青年才俊成為獨當一面的骨干
仿生合成橡膠航空輪胎這一項目自啟動以來，僅用兩年半的時間，基本實現了全流程技術鏈條貫通。
無論是退休返崗的老專家、正值壯年的科研骨干還是初出茅廬的青年科研工作者，都從不同角度，表達了這次項目有點“不一樣”。
用楊小牛的話說，項目的“指揮棒”變了。項目瞄準的不再是論文、獎項和“帽子”等指標，而是圍繞著航空輪胎這一國家需求，在布局伊始就進行了一體化的設計，高效配置全產業(yè)鏈上的科技力量和創(chuàng)新資源，實現產學研用各界心往一處想、勁往一處使，各種知識與想法匯集，所有數據和成果共享，最終匯聚成了關鍵核心技術攻關的強大合力。
體制機制的創(chuàng)新，使得整個項目生機勃勃?！霸诮M織模式方面，強化產品導向、應用導向，形成了研究所+企業(yè)+地方三方面聯合攻關模式；在人才方面，賽馬制、揭榜掛帥等制度已經在項目中得到廣泛應用?！睏钚∨Ｕf。
作為仿生合成橡膠航空輪胎項目的總負責人，最令楊小牛欣喜的不僅是成果，更是在實戰(zhàn)中凝聚的這支人才隊伍。1981年出生的郇彥，擔任專項的副總工程師，對不同專業(yè)領域深入鉆研，開展統(tǒng)籌協調，已成長為跨學科跨領域全面發(fā)展的復合型人才，在重大任務中展現了自己的才華；?1987年出生的葉峰，則是工業(yè)軟件的核心科學家；更有一批90后的青年才俊，在項目中成長為獨當一面的骨干。
在楊小牛的辦公室里，一張壓在亞克力板中的責任狀放在顯眼的位置。他一邊指給記者，一邊脫口背出上面禁止性條款。簡單說，參與專項期間，不允許申報獎項、也不能申報其他項目了。
“科學沒有捷徑，科學研究必須腳踏實地?！睏钚∨Ｕf。在他看來，禁止性條款幫助科研工作者摒棄雜念，心無旁騖，全心全意地投入到專項的科學研究工作中，攻克一項又一項核心技術。
國產航空輪胎也就在此良性循環(huán)中，跑出了中國“加速度”。
