为中国“飞天”梦保驾护航

青年报·青春上海记者 唐骋华/文 受访者/图
航天器在太空中的每一次转身、对接、采样,都离不开一个关键部件——运动机构。而在极端高低温、真空辐照的环境下,要保证它动得了、转得稳,靠的是一层肉眼几乎看不见的润滑薄膜。深耕航天表面工程技术十余年,鞠鹏飞的主攻方向之一,就是研发保障这些精密动作的润滑材料。他带领团队钻研“表面功夫”,为我国空间站、探月工程、运载火箭等重大航天任务提供了可靠支撑。
透过“表面”做文章
航天表面工程技术,一门普通人“不明觉厉”的“黑科技”,原理其实并不复杂。“就是在材料基底上做一层薄薄的膜,赋予材料本身不具备的功能,比如抗腐蚀、耐磨、导电、热控等。”鞠鹏飞介绍,“古代工匠给陶瓷上釉,也可以算是表面工程。”
就这么简单?就这么简单。正所谓大道至简。然而众所周知,给航天器“上釉”的难度远高于陶瓷。因为真正难的,是将“大道”落到实处。
“经历了无数次失败,始终达不到预期性能。”提起自己打得最漂亮的一场攻坚战,鞠鹏飞首先想起的是种种不容易。
当时,载人航天、探月工程、深空探测、长寿命卫星等新一代航天器开始研制,它们面临环境更极端、寿命更长久、动作更复杂的新挑战。而作为航天器功能实现的核心,运动机构在极端空间环境下极易润滑失效。长期以来,应用于空间环境的特种润滑材料面临巨大挑战,这主要是因为,常规的润滑材料在高真空、强辐照、宽温域、微重力的环境下,容易冷焊、侵蚀氧化、脆化。而新一代型号面临着高承载强冲击、宽温域强辐照等极端工况,现有空间润滑材料无法满足要求,急需开发适应性强、稳定性高的长寿命空间特种固体润滑材料。于是鞠鹏飞主动请缨,带领团队开展空间固体润滑材料的攻关。
团队查阅了大量文献,照此反复测试,却始终复现不出材料应有的性能。单次测试要花10到14个小时,每次失败,都意味着要从头再来。就这样折腾了有半年,鞠鹏飞坦言:“非常痛苦,非常痛苦。”
不通则变。后来鞠鹏飞换了一个思路:放弃文献里的均质掺杂思路,改用梯度渐变结构设计,优化界面结合与空间环境适应性能。新方案理论上可行,但工艺上很难实现,他又调整设备参数和配方,最终做出的样品,性能比上一代材料提升5倍以上。
这项自主创新的润滑薄膜技术,成功应用于多个空间探测器的运动机构,在-180℃至150℃的极端温差下保持稳定润滑,确保机构动作精准、运行可靠。这也是国际上首次实现空间运动机构百万转级长寿命可靠服役,经过国内同行专家鉴定,其性能达到国际先进水平。
鞠鹏飞深知,航天型号谱系多、需求差异大,必须形成体系化能力。于是他带领团队进一步拓展材料体系,围绕不同机构、不同工况、不同环境,开展定制化研发,逐步构建起一套完整的空间固体润滑材料设计与制备方案。

与“冷门”结缘
一次关键技术的突破,绝非一时之功,而需要长期积累。算起来,1987年出生的鞠鹏飞,与表面工程这一“冷门”专业结缘已将近二十年了。
鞠鹏飞本科学的是材料科学与工程,大三那年,一门表面工程的概论课让他产生了浓厚兴趣。“通过一些处理,能让同一种材料具备不同功能,这比单纯开发新材料有意思。”大四选毕设课题,他选了表面工程方向,师从国内材料腐蚀与防护著名学者左禹教授,之后又跟着导师读了硕士和博士,整天泡在实验室里,一待就是六年。
其间,鞠鹏飞系统学习铝合金、不锈钢、镁合金等多种材料的表面处理技术,先后参与海洋环境金属、非金属、复合材料的腐蚀防护等多项研究,全面接触不同材料体系与应用场景,打下了扎实的理论和实验基础。
2013年,博士毕业的鞠鹏飞加入上海航天设备制造总厂有限公司。彼时,该公司正在筹建热处理与表面处理中心,要把分散在各个单位的表面处理能力整合起来。他参与了中心的规划和建设,用近两年时间,把航天表面工程涉及的近百个子技术逐一梳理清楚。“国内是什么水平,国外同行做到什么程度,后续应该怎么发展”,他心里有了一本账。
早期,鞠鹏飞主攻装备防腐蚀技术。针对高温高湿高盐雾的严苛环境,他全程参与海基装备特种防护涂料攻关,多次赴外场开展试验,积累了大量一手数据,为提升海基装备环境适应性提供了关键支撑。他还牵头攻克镁合金易腐蚀难题,突破镀镍、微弧氧化等多项工艺,全程参与镁合金从选型、试用到批量生产的全过程,解决航天器轻量化与耐腐蚀的核心矛盾。
这些从工程中来、到型号中去的实践,让鞠鹏飞认识到技术创新不能只停留在实验室,必须落地应用。他由此树立起信念:做技术的既要擅长攻关,也要重视成果沉淀与转化,让“从0到1”的创新走向“从1到100”的工程应用。
正是基于这样的思路,在空间润滑材料技术突破后,他没有止步于样品成功,而是秉持“一类场景、一种材料、一套工艺”的理念,推进标准化、批量化。他带领团队建立规范工艺流程和全流程质量管控体系,实现多型号、大批量稳定交付。目前,相关材料已批量应用于多个型号。

托举青春力量
在鞠鹏飞看来,个人的努力有天花板,科研要突破离不开团队支持,中国的航天事业更需要一代代青年接续奋斗。作为创新工作室带头人和企业技术负责人,他始终把青年人才培养放在重要位置,用务实作风带动团队、用真诚态度帮带成长,打造出一支能攻关、肯实干、有活力的航天技术队伍。
鞠鹏飞的创新工作室目前有20多名技术人员,其中90后占了一半。如何和擅长“整顿职场”的90后打交道?鞠鹏飞的秘诀是:躬身入局。
“从来不把自己当成发号施令的带头人。”鞠鹏飞说。遇到难题,他和团队成员一起分析数据、平等讨论、调试设备,用同频共振的状态凝聚团队。他经常对年轻人说,做科研要沉得下心,失败并不可怕,每一次试验数据都是宝贵的财富,关键要善于思考、及时总结、找准方向。
在人才培养上,鞠鹏飞看重三点品质:积极向上的态度、独立思考的能力、善于沟通协作的意识。他鼓励青年主动走向型号一线,对接真实需求,不坐等指令、不闭门造车,在实践中积累经验、提升能力。他也注重成果共享,凡是团队成员参与的攻关项目,都会充分体现大家的贡献,在专利、论文、荣誉申报等方面向一线人才倾斜,为年轻人成长铺路搭桥。
近年来,鞠鹏飞先后培养出国家级人才2人、上海市东方英才10人。近两年创新工作室成员在企业青创班中脱颖而出。他带领团队构建了国际先进的空间固体润滑材料体系,相关成果荣获上海市技术发明奖一等奖,也推动轻质防热涂层等成果应用于长征五号、长征六号等多型运载火箭,实现了制造周期缩短、结构减重及成本下降的显著效益,相关成果荣获上海市科技进步奖特等奖。
对有志于投身航天领域的年轻人,鞠鹏飞的建议非常实在:当前航空航天已被列为新兴产业支柱,无论是重大工程还是商业航天,都在高速发展,机遇空前。“年轻人要抓住35岁前的黄金成长期,扎根一线、扎实积累,在实干中实现个人价值与航天使命的交相辉映。”他语重心长地说。
青年报·青春上海记者 唐骋华
编辑:郭佳杰
来源:青年报
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