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國家最高科技獎得主王澤山:一甲子書寫火炸藥傳奇
數九寒冬的南京,凌晨氣溫已接近零度。東郊紫金山下,是南京理工大學的校園。
每天這個時候,教師宿舍的一間窗戶就會透出一縷暖暖的光,老伴從燈光和起床的動靜中就能判斷,王澤山醒了。
即便已是82歲的高齡,王澤山依然保持這個作息規律,“這個時候很安靜,我才能靜下心來思考問題?!?/p>
作為我國含能材料(火炸藥)學科帶頭人,中國工程院院士、南京理工大學博士生導師王澤山所面對的火炸藥科研事業,是高溫高能的“熱”學問,但他卻一直保持著穩重冷靜的性格和堅忍不拔的精神甘坐“冷”板凳。在青年求學時代,他沒有追逐航天、物理等熱門專業,與火炸藥研究一結緣就相伴了六十二載;在六十多年的科研中,他選定一個課題就要做出成果,力求“每一口井都挖出水”,為國防事業和相關產業發展作出了巨大貢獻。
從率先攻克廢棄火炸藥再利用、發現低溫感含能材料、提高發射藥能量利用率,到發明高能量密度裝填方法、提高發射裝藥輸出功率,再到發明裝藥技術、解決國際軍械難題……王澤山圍繞著“火炸藥”一個靶心,在世界前沿的重大課題中不斷突破,三次獲得了國家科技大獎。今年,他又摘得國家最高科學技術獎。
中國工程院院士、南京理工大學博士生導師王澤山崢嶸歲月,矢志不忘強國夢
王澤山出生于1935年。小時候住在吉林市遠郊的樺皮廠鎮。他的童年生活處在一個混亂、大變動的年代,先后經歷了偽滿統治時期、國民黨管轄時期和解放初期。
王澤山的父親和母親都是中醫,家里還有兩個哥哥。雖然他的家庭處境貧困,但他父親固執地堅持“不買房子、不買地,只供孩子上學”的原則。為了供三個孩子讀書,父母必須勤奮地操勞和忙碌。母親為了生計,還兼著幫人接生。就連王澤山自己自小也學著幫做家務事。
“他有一種對問題有一針見血的認識方法。”王澤山至今不忘父母從小對我的教導,特別是他的父親總能把一個復雜的事物,用幾句話道出它的本質或要害。父親敏銳活躍的思想和深邃的洞察力,給了他思維方法的啟蒙教育。童年、少年的生活和環境,影響到他的性格養成:父母給予了他沒有遺傳缺陷的體質,造就他健康的體魄;父母的寬容讓他享受了曠野的恩惠并養成了活躍的思維;父輩勤奮操勞的熏陶和艱苦的環境,又潛移默化地磨練了他的刻苦精神和毅力。
他的父親思想活躍,對時局多有評論,常有獨到的見解。王澤山很小的時候,東北大部已被日本扶植的“偽滿洲國”占據,并強迫國民接受“偽滿”教育,因此他開始甚至以為自己是“滿洲國”人。但從小父親經常悄悄地教育他,“你是中國人,你的國家是中國。”父親的話深深地鐫刻在他幼小的心里。不做亡國奴,就必須有強大的國防。從此,他就暗下決心:“絕不做亡國奴”,立志為繁榮祖國、壯大國防學習成才,貢獻才智。
1954年,19歲的王澤山高中畢業了。這時,抗美援朝的硝煙中才剛剛散盡,每一個中國人都明白,強國方能御辱、強國先強軍,血氣方剛的王澤山也不例外。
“我們任何人都不希望有戰爭,愿世界充滿和平,但中國的近代史告訴我們,落后就要挨打,沒有自己強大的國防,就相當于沒有自己的國門。” 帶著這樣的理想,王澤山義無反顧地報考了哈爾濱軍事工程學院,走進了這所被稱作共和國軍事科技的黃埔軍校。
當大多數考生在藍天大海的召喚下填寫了與空軍、海軍相關的專業時,他卻出人意料地選擇了一個冷門專業——陸軍系統的火炸藥專業,他是班上唯一一名自愿學習火炸藥的學生。這個19歲的青年堅信:專業無所謂冷熱,只要祖國需要,任何專業都一樣可以光焰四射。
從此,火炸藥研究就成了他的畢生使命。
哈軍工注重寬廣而深厚的基礎教學,執行6學時一貫制,就是每天上午6學時授課,下午自己支配;每周6天36學時課。課程設置多、覆蓋面廣、學時數多。僅數學課就有400多學時。戰術課要學到師一級指揮的水準。實驗課、課程實習、畢業實習、畢業設計等實踐內容也相當豐富。
在這樣緊張的環境中,王澤山仍有序地安排自己活動的空間。常在圖書館看數學、物理、化學等學報和各類雜志,擴充知識。一次物理化學考試,著名的曾石虞教授看了他的試卷后說:“我應該給你高分,因為你對絕對零度下的物質狀態與性能有著教學內容外的理解”。這些經歷告訴他,學知博覽對能力的提升是很有幫助的。
那時的哈軍工,知名教授給學生們上課,并親自答疑。由于學生人數少,他們與教授有更多的接觸機會。陳伯萍教授是理論力學的教師。在一次答疑時,王澤山還有一些數學問題不清楚,陳老師說:“有數學問題也可以去找我”。后來才知道陳教授曾是數學教研室的教授和主任。
有機化學教授譚自烈在一次課前對他說:“你的實驗太不認真”。原來在做醇酸轉化實驗時,他用了一個帶孔的軟木塞封存實驗的中間產物,被實驗員檢查發現了。另外,他們前一期的一位同學,在研究高能推進劑時發生了事故,獻出了寶貴的生命,他們很懷念他。這兩件事對他嚴謹作風的養成有重要的影響,也漸漸地形成了一種習慣,就是在每次試驗前,都要對方案的可靠性進行認真的思考和檢查。
大學畢業后王澤山留校任教,繼續進行推進劑的教學和研究工作。
文化大革命開始不久,王澤山爭取到了一個機會參加當時一項特殊而又緊迫的研究任務。借此,他接觸到當時較先進的計算機技術和國外科技資料。幾乎有3年的時間擺脫了文化大革命的政治旋渦,能夠專心致志地搞學問,并將計算機技術、諾模圖設計原理引入我國火藥教學、科研和火藥裝藥學體系中。他發展了火藥及其裝藥“解析設計”、“表解設計”和“諾模圖設計”的理論和設計方法。文化大革命剛結束,他的學術著作就問世了。其有關“發射藥應用理論”的著作,提出了一種新的裝藥技術和新的設計計算方法,使原本復雜的問題變得清晰簡單。
黨的十一屆三中全會的召開,迎來了祖國的春天。此時,王澤山也到了而立之年。伴隨各類“運動”和寶貴青春時光的流失,他走過了人生的前半程,但他感到仍很充實。從做學問的角度,那時他已經成熟了,研究目標也更具體。理論基礎、知識面,毅力、責任感,能力、思維方法和身體條件等綜合素質,已具備從事國際前沿課題研究對知識、技能和創造力的要求。從這個時候開始,他也迎來了自己科學研究的大“爆發”時代。
攻堅廿年,裝藥技術沖鼎世界極
正是這種不斷解決問題、追求精美的科學精神,使得王澤山對待科學的態度始終是“追求完美”。
2017年初,王澤山憑借火炮裝藥技術第三次問鼎國家科技大獎,這是他歷時多年再次攻克了世界軍械領域的一項技術難題。而這背后是上百次實驗的累積,每一次都凝聚著他對完美的堅持,對自我的超越。
火炮曾被稱為“戰爭之神”。世界各個軍事強國都爭相投入大量的經費用于高性能火炮的研發。
然而決定這個“戰爭之神”威力與射程的一項重要因素在于它使用的火炸藥的性能。長期以來,可廣泛應用于大口徑火炮發射的全等式模塊裝藥技術困擾著世界軍械領域。目前各國火炮使用的主要是兩種單元模塊組合的雙模塊裝藥。通常情況下,為了滿足火炮遠近不同的射程要求,模塊裝藥在發射前需要在不同的單元模塊間進行更換,如此操作既繁瑣又費時。如果能夠使用同一種單元模塊,通過模塊數量的不同組合,來實現火炮對于遠近不同目標的打擊,一直成為國際軍械領域夢寐以求想實現的技術。
王澤山一生追求的,就是如何最大限度地提升火炸藥的含能性能,為中國的“戰爭之神”傲立世界插上技術的堅強翅膀。
然而,要想研發出這種全等式模塊裝藥技術絕非易事。國外聯合開展的155火炮等模塊裝藥研究,歷時多年,終因無法突破技術瓶頸,研究被迫中斷。
令人自豪的是,這項看似不可能解決的難題卻被中國人成功攻克了。
當他還是一名學生時,王澤山就從華羅庚的讀書法——“書由薄讀到厚,再由厚讀到薄”中有所領悟,“書由薄讀到厚很好理解,是在書的基礎上查證細節,在書中沒展開的節點上找其他知識擴充。那么為什么再由厚轉薄呢?是把脈絡理順,聯系各方面知識,對整個結構有清晰的認識,找出其中的關鍵和本質”。
王澤山在平時的科研過程中,時常坦言自己不喜歡走別人走過的老路,而是喜歡獨辟蹊徑,從一個全新的角度闖出一條前所未有的新路來。
這種不走尋常路的創新精神也幫助他再次攻克世界級難題。
1998年至今,王澤山另辟蹊徑創立了裝藥新技術和相應的彈道理論,包括:“火炸藥的能力積聚和定向釋放規律”“等模塊裝藥”和“遠程、低膛壓裝藥”等,與有關工廠聯合突破了技術關鍵。
這樣一來,無需延長炮管和增加膛壓,通過有效提高火藥能量的利用效率就能提升火炮射程。使炮口動能和射擊參數全面超越當時世界上最先進的高膛壓火炮,發射威力達到了等同于型號更新一代的火炮威力水平,并且只需一種操作模塊即可覆蓋全射程。
我國火炮在采用這項技術后,射程提高20%以上,或最大發射過載有效降低25%以上,彈道性能全面超過其他國家的同類火炮。
然而,這項世界級的成果卻是在王澤山退休后取得的。
早在哈軍工學習期間,王澤山就明白了這樣一個道理:每個人的思考和行動都有一個可以掌控或管轄的范圍,一旦超出范圍就會力不從心,失去調控的能力。為此,他在確立研究方向、選擇學術課題,進行科學研究的時候,都注重把自己的實際狀況和“能力與范圍”聯系起來。
“選題”是一個重要的科學問題,也是做學問的要點。王澤山院士的選題原則:“客觀需要、國際前沿、有能力解決”。即在選題之初,就將課題置于自己可以掌控的“能力與范圍”之內。
曾有一段時期,王澤山院士同時研究含能材料設計與裝藥設計兩個方向,他說,“含能材料設計的理論內容多,很時尚,而裝藥設計偏重于應用,當時很多研究者也都熱衷于前者。我在含能材料設計研究中已有基礎和重要成果,也熱愛這個方向?!?/p>
然而同時進行兩個方向的研究,牽扯的精力太多。最終出于‘能力與范圍’的考慮,王澤山院士最終舍棄了材料設計,而是以裝藥設計作為自己的主體研究方向。這樣的改變也成就了他后來在裝藥設計領域的學術地位。
1996年,已經62歲的王澤山院士,憑借著低溫感含能技術摘得了國家技術發明一等獎,填補了這一獎項空缺多年的空白。在很多人看來,有著國內雙冠王稱號的王澤山已經 “功成名就”,完全可以待在家里頤養天年,或者在社會上做一些輕松的指導類工作。但這可不是他的個性。王澤山院士的目光又瞄準了新的方向。因為他覺得自己的身體和精力都還足以支撐自己攀登新的研究高峰。這一次,為了解決這個新的世界難題,他整整花費了20年的時間。
在退休后“賺回來”的這20年時間里,一次次驗證結果的反復失敗伴隨著矢志不移地艱辛探究與精確繁雜地計算,王澤山利用自己另辟蹊徑創立的裝藥新技術和相應的彈道理論,終于研發出了具有普遍的適用性的全等式模塊裝藥技術。
科學匠心,一生只愿做好一件事
他撰寫的14部學術著作、百余篇研究論文,為我國發射裝藥學從相對單一的學科體系向火炮、彈丸、火藥和彈道學等多學科交叉發展奠定了堅實的學術基礎。
回顧與火炸藥“以身相許”的60年光陰,王澤山院士對于自己當初的選擇始終無怨無悔。他說,“這是一個社會需要、個人前途更加燦爛,有能力勝任的最佳選擇?!?/p>
“國家有難題,我們不能當旁觀者”,王澤山告訴科技日報記者,他的選題原則就是“客觀需要、國際前沿、有能力解決”。
王澤山在學術研究上時常諄諄教導研究團隊的成員們:“凡是從事工程技術研究的人員,一定要有超越意識,不能一味地跟蹤國外的研究,簡單地仿制研究,要做出真正有水平的研究成果?!彼€說,僅僅關注學科發展的重點和熱點還不夠,還應該具備堅持不懈、永不服輸的拼搏精神。
火炸藥輪儲是國家國防戰略的需要,由此國庫每年都會有萬噸以上的退役火炸藥。過去,我國的報廢彈藥基本采用“火燒、炸毀為主”,存在著嚴重的資源浪費和環境污染。世界各大國也都在努力研究報廢彈藥處理的難題,但是彈藥種類多、劑型復雜、風險極大,使得這項研究進展緩慢。
上世紀80年代,王澤山立足軍民融合,針對不同類型的廢棄火炸藥,從系統工程方法入手,提出了資源化利用的技術途徑。包括:對廢棄火炸藥狀態和價值評估分析,處理過程的優化;火炸藥從彈藥中的安全分離和粉碎、改型或改性以及組分分離提取,以供軍事上再利用、制造民用火炸藥或化工產品等技術,并發展了有關理論。
王澤山所進行的基礎研究包括對廢棄含能材料的物化、彈道、力學以及安全等性質的評估及其變化規律的研究、再利用過程的系統優化和改性、改型再生過程工藝規程的制定等。此外,還包括對再加工過程和最終產品的安全性、感度和毒性的研究;安全粉碎技術以及組分分離技術的研究等。
利用廢棄火炸藥制備民用炸藥,成為資源化治理的一條基本途徑。其治理量可與產出量相當,能及時處理掉廢棄火炸藥,不留隱患。利用火炸藥的燃燒、爆炸和高速成氣特性,用于驅動、拋射和爆破場合。此類產品包括含火藥的民用炸藥、粉狀炸藥與灌注式凝膠炸藥。還有起爆具、石油勘探震源彈、壓裂彈、驅動器以及無煙煙花用藥劑等產品。利用分離和精制技術,還可以獲得多種工業用原料。而對于因武器退役而報廢、但性能經評估分析并沒有失效的火炸藥,經過改性與改型處理,可以再利用于軍事,發揮其最大價值。
他引領了我國廢棄火炸藥無公害處理、再利用的研究方向,為保證國家火炸藥戰略輪儲機制的正常運行,消除對社會的安全隱患和對環境的污染源提供了理論與技術基礎。該項成果獲1993年國家科技進步獎一等獎,成為第一完成人。
談及自己在學術上取得成功的原因,王澤山認為:“我能在專業研究上有所成就,與恰當地估價自我、擺正位置、專注學問、舍得丟棄不無關系。” 在課題研究中,王院士懂得舍棄,不是什么社會活動都參加,他盡量減少和限制各種非學術活動,而是盡可能多地抽出時間專注于研究。
在王澤山的生活里,從來就沒有節假日的概念。即使是現在80多歲了,他一年之中,依然還有二分之一的時間是工作在試驗場地,他的足跡遍及全國兵工企事業單位和科研院所。
從事火炸藥技術研究的人都清楚,火藥燃燒的過程相當短,只有大約幾十毫秒的時間,但其所形成的壓力卻很大,有時候能夠達到幾百兆帕。正因為如此,實驗過程中很多稍縱即逝的細微現象很難及時捕捉和準確把握。要想獲得準確的測試數據,需要依靠先進的設備和平時大量的實驗經驗的積累。由于火藥的易燃易爆性,因此,很多實驗尤其是彈藥性能的驗證過程都必須在人煙稀少的野外進行,這就注定了實驗環境條件都是艱苦的。
盡管環境條件很艱苦,但王澤山從來不是呆在辦公室內坐等實驗數據和結果出來,而是不顧年事已高,經常深入一線親自參加相關實驗。
讓團隊成員印象深刻的是,有一次團隊去內蒙古靶場做試驗,當時室外的溫度已經是零下26度--27度,就連做實驗用的高速攝像機都因環境條件太惡劣而“罷工”了???0歲的王澤山卻和大家一樣,在外面一呆就是一整天。
他常說,火炸藥性能參數的驗證中有很多的不確定因素,實驗過程中也頗具危險性。因此,為了能準確收集到一手數據,同時也為了確保整個實驗過程的安全有效,“只有親臨現場,指導實驗我才能夠放心。”
創新不老,院士活得像個“80后”
他精力充沛,每天開車上下班,走路爬樓健步如飛;他頭腦靈活,能熟練操作各種數碼產品,做電腦flash,做漂亮的PPT,通過手機APP買車票、訂賓館、叫出租,用微信和學生交流;他思維敏捷,很多軍工科研單位和企業需要解決的技術難題,他總能提出一些思路,協助解決。
就是這樣一個時刻想著別人的人,對待自己的生活,卻是一切從簡。比如出去參加完會議,或者是做完學術報告后,等主辦單位四處找他吃飯時,他已經悄然離開了會場。王院士說,自己的時間很緊,不想浪費太多的時間在應酬和吃飯上面。
身為院士,按理說,很多事情完全可以讓秘書來安排和照顧自己??墒沁@么多年來,王院士從來沒有為自己的生活和出行麻煩過秘書,更沒有向學校提出過任何的要求。由于需要頻繁地出差,他的手機里存了很多出租車司機的電話,在他看來,“要求學校派車,別人就要多跑一趟,有時還會遇到晚點等各種狀況,還不如自己叫車來得方便?!?/p>
“為了工作方便,不給學校增添麻煩,他年近70時學習了開車,并買了一輛10萬出頭的經濟型轎車,一直到現在都沒換?!弊鳛橥鯘缮綀F隊成員,在原南京理工大學校長徐復銘眼中,這個亦師亦友的老搭檔從不講究。
王澤山院士,在別人眼里是個受人敬重的學術大家,但他在生活上卻是異常簡單的人。他的很多想法和做法,讓人既欽佩又有些“不大理解”。
有一次,王澤山和徐復銘一同去北京出差,因為招待所沒有預留房間,他們就在門房睡了一夜。做了院士之后,王澤山也沒有架子,他到北京出差,經常住在某單位地下室招待所里,就是因為這里去辦事的單位很近。
而在王澤山的生活中,經常會出現一些“鬧笑話”的事:他會一邊想著問題一邊走路,經常從前門走進去又從后門走出來,卻發現什么事都沒辦;在火車臥鋪中,上廁所時思考問題,回來就睡錯了鋪位……
但是王澤山卻對此不以為然:“我把生活中省下的時間投入到工作中,基本不參加其它活動,空閑時間都用來思考問題,時間利用率就高,加上利用文革期間進行研究,算起來那段工作時間幾乎增加到3倍。”
有時,一天的實驗做下來,年輕人都感覺疲憊不堪,可是80歲的王澤山院士,晚上還要核對和驗證白天取得的各類實驗數據,反復查找實驗過程有無疏漏之處?!八孟窀静恢榔>胨频?。不管頭天睡得多晚,第二天他照常會精神煥發地和我們一起出現在實驗現場上?!?/p>
有這樣充沛的體力和精神,王澤山院士經常被別人問起,你是怎么保養自己的?王澤山夫人笑言:“我們家很多時候一天只開兩頓飯,多少年都這樣,雖然作為一名醫生,我知道這樣對健康不利,但我實在拿他沒辦法。他經常晚上搞研究到次日凌晨兩三點,一天只睡五六個小時,有時甚至是兩三天不睡。所以,我退休后,作息時間就完全跟著他走:早飯不吃,下午1點多吃第一頓飯,晚上11點吃第二頓?!?/p>
在王澤山看來,這些都沒有任何問題,也不覺得累?!爸灰窃诠ぷ鳎词怪皇呛唵蔚爻詡€盒飯,這也是一種幸福?!?/p>
六十年來,王澤山培養了100多名學生,很多人已經成為科研中堅力量。而王澤山的這些精神也深深影響到他的每一位學生。在60多年的教學和科研生涯中,他一直注重培養他們在學習過程中發現潛在學術前沿的能力,尋找和發現感覺及時和解決難題的能力,以及對學術的堅守和工科學術難關的堅定意思。
“他反復叮囑我做科研一定要透過‘現象’追求‘本質’,遇到問題要多問幾個‘為什么’?思考并解決了問題之后,還要追問‘還存在什么問題’?‘能否做得更好’?‘怎樣才能做得更好’?做研究不僅要做出真正有水平的成果、并且還要能解決國家的實際需求、要接地氣?!?/p>
1986年,孫金華投師王澤山門下。他至今清楚地記得在王澤山的指導下開展的第一個科研項目時,王澤山用簡明的語言給我交代了項目的歷史背景、重大意義、肩負的責任、以及目標和任務,同時一對一地給他上了一堂關于科研方法論的課程。
孫金華畢業后出國,后又入選中科院“百人計劃”后回到中國科學技術大學工作,雖然離開了南京理工大學,但王澤山始終在背后默默支持和關心著這些學生的成長發展,時常主動打電話給學生,詢問他們的近況。
王澤山在工作中寬厚待人。他從來不擺權威的架子,也不習慣命令別人。而是充分尊重團隊成員的意見,認真傾聽,也不隨意打斷別人的說話。在獲得的榮譽面前,他也秉持一顆公平之心,與大家一起分享。在與校外單位聯合開展的一些項目上,他從不計較研究經費分配,成果也是大家共同享有?!澳阋獙Φ米∽约旱纳矸荩鹬乜茖W,不是你通過這個占有什么,你去想要什么?!蓖鯘缮揭恢边@么教育身邊的人?!白鋈艘\懇和寬厚,大家在一起共事時,首先要考慮到別人才行。”
(原標題:國家最高科技獎得主王澤山:一甲子書寫火炸藥傳奇)
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