如何用一張薄板直接成形出直徑3米級火箭燃料貯箱整體箱底？哈工大材料學(xué)院苑世劍教授團隊從根本上攻克了大尺寸薄壁曲面構(gòu)件整體成形中起皺和開裂并存的國際性難題，使我國火箭結(jié)構(gòu)制造關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)跨越式發(fā)展。

10月13日，由哈爾濱工業(yè)大學(xué)和中國航天科技集團有限公司八院149廠等聯(lián)合打造的，國內(nèi)首條運載火箭3米級箱底批量產(chǎn)線，實現(xiàn)了第100件充液拉深整體箱底下線，相比國外第一代技術(shù)，此次雙方自主研制的流體高壓成形第二代技術(shù)，在高質(zhì)量、高可靠、低成本方面優(yōu)勢顯著。

破解國際題摘下火箭上的“皇冠”

運載火箭是國之重器，運載能力有多大，航天的舞臺就有多大。

燃料貯箱是火箭的主體結(jié)構(gòu)，占火箭結(jié)構(gòu)干重的80%。貯箱的箱底承受內(nèi)壓、軸壓、振動和沖擊等復(fù)雜載荷聯(lián)合作用，是關(guān)系火箭整體可靠性的核心關(guān)鍵構(gòu)件，被譽為火箭上的“皇冠”。

2012年以來，苑世劍帶領(lǐng)流體高壓成形技術(shù)研究所團隊，另辟蹊徑，提出板材成形失穩(wěn)起皺流體均布加載應(yīng)力場調(diào)控理論，發(fā)明可控加壓板坯流體成形工藝，用“以柔克剛”“如影隨形”的方式，讓無形的液體聽得懂“指令”，從根本上解決了薄壁結(jié)構(gòu)整體成形發(fā)生起皺國際難題。

為將新理論和工藝物化到裝備中形成現(xiàn)實生產(chǎn)力，2018年，苑世劍帶領(lǐng)團隊研制出大型板材流體高壓成形裝備，攻克了10余項工藝核心關(guān)鍵技術(shù)，首次采用超薄板材直接成形出直徑3米級火箭整體箱底并成功批產(chǎn)，摘下火箭上的這一技術(shù)“皇冠”，大幅提升箭體結(jié)構(gòu)承載能力和可靠性，使我國火箭結(jié)構(gòu)制造關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)跨越式發(fā)展。

解決“卡脖子”難題練就“專啃硬骨頭”的作風(fēng)

上世紀(jì)90年代，優(yōu)勢明顯的流體高壓成形技術(shù)在國外開始應(yīng)用。但在國內(nèi)，這一技術(shù)的研發(fā)還是道阻且長的“冷板凳”。哈工大苑世劍團隊毅然選擇這一“冷板凳”，一坐就是三十年。

多年來，苑世劍帶領(lǐng)團隊引領(lǐng)流體成形技術(shù)從簡單形狀到三維復(fù)雜構(gòu)型、從常溫成形到高溫成形的跨越發(fā)展，研究出殼坯、管坯、板坯和難變形合金薄殼四類整體構(gòu)件流體成形技術(shù)及裝備，取得理論突破、技術(shù)創(chuàng)新、裝備研制一體化的系統(tǒng)成果，推動我國金屬薄壁構(gòu)件整體成形技術(shù)進入國際領(lǐng)先行列，形成中國獨有的流體壓力成形技術(shù)體系。

“苑老師確定科研方向有個不變的標(biāo)準(zhǔn)，就是必須有理論突破和應(yīng)用價值，要能解決真問題！這也練就了團隊‘?？杏补穷^’的作風(fēng)?！眻F隊成員劉鋼說。

運載火箭“長七”的高可靠性，對整體結(jié)構(gòu)五通件要求極高。苑世劍帶領(lǐng)團隊迎難而上，大膽提出制造整體結(jié)構(gòu)五通件的全新技術(shù)：利用流體介質(zhì)以柔克剛、如影隨形的特點，把簡單的一張平板坯料成形為整體結(jié)構(gòu)五通件，成功助力“長七”火箭一飛沖天。

一汽集團某自主品牌轎車底盤構(gòu)件內(nèi)高壓成形技術(shù)遇到難題。苑世劍帶領(lǐng)團隊攻堅八年，不斷摸索，實現(xiàn)了國產(chǎn)轎車底盤構(gòu)件向高強度、輕量化和整體結(jié)構(gòu)的換代發(fā)展。

苑世劍的“定力”對團隊成員影響很大：“苑老師不允許我們跟風(fēng)，做科研就要深挖，做頂尖水平，手上要有‘絕活’。”這種“一錐子扎到底”的勁頭，在長期積累中不斷鞭策年輕人成長，團隊踏實務(wù)實、敢打硬仗的作風(fēng)愈發(fā)鮮明。

“我們團隊核心成員只有十多位，但每一位都能負(fù)責(zé)一個子方向，有所成就和作為。”苑世劍評價。

多年來，該團隊科研成果獲得兩項國家科技進步獎二等獎、兩項目國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎。

“交鑰匙工程”確保科研成果轉(zhuǎn)化落地

實驗取得成功，苑世劍便把目光投向成果轉(zhuǎn)化。他帶領(lǐng)團隊將工藝技術(shù)物化到裝備上，以“交鑰匙工程”形式，確保企業(yè)能夠拿到直接發(fā)揮效用的設(shè)備。

2008年底，苑世劍教授團隊首次實現(xiàn)了汽車關(guān)鍵件的批量生產(chǎn)，內(nèi)高壓零件比傳統(tǒng)零件減重顯著，材料利用率明顯提高，廣泛應(yīng)用于一汽、上汽等30多個自主品牌車型，為我國汽車工業(yè)化走自主創(chuàng)新道路作出了重要貢獻。

苑世劍說，“好多人問我把握住技術(shù)發(fā)展方向的訣竅是什么？那就是生產(chǎn)一線。只有在生產(chǎn)一線及時發(fā)現(xiàn)技術(shù)瓶頸和產(chǎn)業(yè)需求，才能掌握一手信息把握好科研方向?！?/p>

苑世劍對產(chǎn)學(xué)研結(jié)合培養(yǎng)“實用型人才”格外重視?！安荒苤粷M足發(fā)表幾篇論文，我們的工業(yè)級用戶是零件不是材料，從材料變成零件、產(chǎn)品，要有工藝、設(shè)備等。所以，我們堅持材料-工藝-裝備一體化解決國家重大需求?！?/p>

在車間現(xiàn)場指導(dǎo)學(xué)生實驗是團隊教授劉偉的習(xí)慣?！霸防蠋熞螅瑢W(xué)生進入車間進行實驗初期，指導(dǎo)老師要親自到場指導(dǎo)實驗細(xì)節(jié)。他經(jīng)?！椴椤覀兪欠袂宄W(xué)生的實驗細(xì)節(jié)，這也是團隊教師的一個準(zhǔn)則，要不斷促進學(xué)生應(yīng)用實踐能力的提升。”

團隊教授王小松從1999年開始跟隨苑世劍學(xué)習(xí)、工作?！霸防蠋熞笪覀冏隹蒲幸プ深^，一頭是基礎(chǔ)理論和規(guī)律，絕不能含糊。另一頭就要抓應(yīng)用，現(xiàn)在很多企業(yè)的研發(fā)能力還十分有限，高校尤其是工科院校責(zé)無旁貸，這是國家需要?！?/p>

功夫到家的老師才能培養(yǎng)出能打硬仗的學(xué)生

做個好老師，一直是苑世劍的理想。

多年來，苑世劍始終用哈工大“規(guī)格嚴(yán)格，功夫到家”的校訓(xùn)教書育人。他認(rèn)為，學(xué)生基礎(chǔ)理論知識必須扎實，“規(guī)格嚴(yán)格”就是教師對學(xué)生的要求。

苑世劍對團隊成員有個要求：做任何實驗前，要做詳盡的實驗規(guī)劃方案和理論推導(dǎo)，實驗后要把所有實驗數(shù)據(jù)分析透徹，3天內(nèi)提交實驗報告。

“苑老師的要求雖然很嚴(yán)，但卻讓大家受益匪淺?！惫ご?018級博士生莫琛說，“我們漸漸發(fā)現(xiàn)，養(yǎng)成這個習(xí)慣會把問題分析得更透、考慮得更全面。這種方法已成為團隊科研過程中長期秉承的思想?！?/p>

苑世劍對學(xué)生論文也有要求?！罢撐囊趫F隊內(nèi)部認(rèn)真修改多次，達到團隊認(rèn)可水平才可以外送，這樣的論文質(zhì)量更有保證。”哈工大2021級博士生孫文笑言：“我們團隊的論文是絕不可能‘水’的?！?/p>

哈工大歷史上有教師要過“教學(xué)關(guān)、科研關(guān)、水平關(guān)”三關(guān)的傳統(tǒng)。直到現(xiàn)在，苑世劍還將此作為標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)常問自己和團隊教師，“這‘三關(guān)’你都過了嗎？還有沒有不足？”苑世劍說，“‘功夫到家’不是一種結(jié)果，而是一種過程和狀態(tài)，始終保持這種狀態(tài)才能培養(yǎng)出真正高水平的人才?！?/p>

苑世劍大力弘揚教育家精神，不斷把科研成果總結(jié)形成新知識融入課堂教學(xué)，再傳授給學(xué)生們，讓老課常新，讓學(xué)生開眼界、有視野、有啟發(fā)。

多年來，苑世劍獲授權(quán)發(fā)明專利806項，出版專著4部，發(fā)表學(xué)術(shù)論文190余篇，并獲得全國創(chuàng)新爭先獎狀。

“只要國家有需要、產(chǎn)業(yè)有需求，我們的硬仗就還要繼續(xù)打，硬骨頭就還要繼續(xù)啃，這是高?？蒲泄ぷ髡叩氖姑彩且淮ご笕说膫鞒??！痹肥绖φf。