田广来与张立同院士进行交流。

与国外同行交流。

本报记者　袁新立　通讯员　刘建军

当我们走进田广来的办公室时，一群年青的技术人员正围在他的身旁，面对办公电脑上展开的图纸热烈地讨论着。我们注意到，在这期间，还时不时地有一些技术人员走进来，向他请教技术难题。自他从公司领导岗位上退下来后，技术团队建设和主持重大研制项目就成了他的主要任务，而今虽已过耳顺之年，他依然奋战在航空制动科技的前沿，为航空工业的发展殚精竭虑。

1983年，从西北工业大学飞机设计专业毕业的田广来选择了留在自己的家乡，并被分配到了514厂（即现在的中航工业西安航空制动科技有限公司，以下简称中航工业制动），成为厂里机轮刹车专业的一名设计员。当问及当初他为什么做出那样的选择时，田广来给出了最朴实的回答，“这里离家比较近，方便照顾家照顾父母，也方便农忙的时候回去帮忙。”

而在此后的三十多年里，田广来将对家乡的这份朴实感情，内化为对发展中国机轮刹车专业的执着信念与无私奉献。他设计研制出了 我国第一个航空碳刹车机轮，并进一步创建了关于碳刹车的完整技术标准体系，奠定了我国碳刹车技术应用和产业化的技术基础，使该技术实现产业化并在军机与民机上得到广泛应用，大大缩小了与西方发达国家的技术差距。进入21世纪，基于对专业发展趋势的精准判断以及长期的技术研究，他与中国工程院院士张立同主持了新型碳/陶刹车材料，在世界上率先突破碳/陶刹车盘在飞机上应用的技术难题，一举将西方发达国家甩在身后。与此同时，他还以国际先进的设计理念对航空机轮刹车系统进行了换代升级，达到了世界先进水平。

三十多年，田广来已经从进厂时的设计员历练成为中国航空工业机轮刹车系统的首席技术专家，见证与推动了我国机轮刹车技术的数次跨越，以至于在业内流传着这样一句话：“哪里有运动哪里就有制动，哪里有制动哪里就有田广来”。

刹车材料的两次“超车”

1955年建厂伊始，中航工业制动就被定位为航空领域机轮刹车的专业厂，承担着军用与民用机轮刹车研发与制造的重担。所以，他们习惯于将自己称为我国机轮刹车领域的“国家队”。然而，由于基础薄弱，加之国外在该领域长期坚持对我国进行技术封锁，所以“国家队”的称号对于中航工业制动来讲，更多地意味着压力和责任。

从建厂一直到20世纪60年代末，我国在机轮刹车领域一直都是一个跟跑者，在跟随和追赶欧美发达国家的技术，而此时机轮刹车材料已经开始从粉末冶金向碳/碳材料发展。“在粉末冶金时代，我们一直都是跟在欧美发达国家后面。进入碳/碳刹车材料阶段，我们虽然也是在跟随和追赶发达国家，但是差距在迅速缩小。美国从20世纪60年代后期开始研制碳/碳刹车材料，我们是从70年代初开始研制，在80年代末获得成功。”说到这里，田广来感慨自己有幸赶上了那个时代，尽管由于缺乏配套的机型使得新材料一直没有投入使用，但是“在碳/碳刹车材料的研发和应用方面，我们与发达国家的差距在大大缩小，缩小在了5年左右。”1998年，随着歼10飞机的首飞，我国独立自主研发的碳/碳机轮刹车材料也实现了首次装机应用；第二年新“飞豹”战斗轰炸机也采用了碳/碳机轮刹车材料并完成首飞。在这期间，田广来作为主要技术负责人，带领团队先后突破了全碳纤维针刺毡制备碳刹车盘技术、刹车及防滑控制系统机电液一体化可靠性增长试验等多项技术关键，保证了产品按时交付装备部队。

在田广来看来，军机代表着责任，民机象征着市场，两者同样重要。“2000年初，采用了碳/碳刹车材料的‘新舟’60民用飞机首飞成功，标志着新材料的应用领域从军机扩展到了民机，并随着飞机的出口走向了国际市场，先后销往近20个国家和地区。”

进入21世纪，国内民航运输市场的快速发展也导致了对碳刹车盘等机上耗材需求的剧增，而国外供应商则仗着市场垄断而哄抬要价。面对这样的情况，中航工业制动的领导班子决定发挥自身技术优势，研制国外碳刹车盘的替代产品。2002年，田广来开始主持波音757、空客A320系列飞机进口碳刹车盘的国产化项目研发，经过几年的攻关与反复试验，最终在2007年、2009年分别取得了CAAC（中国民航局）、PMA（零部件制造人批准书）适航认证。“这个项目的成功，不但打破了国外的垄断，实现了民机碳刹车盘备件的自主供应。更重要的是，碳刹车盘国产化以后，国外同类产品的价格从4万美元/套剧降为1万美元/套，由于碳刹车盘是高耗材，所以仅此一项就可以为航空公司节省上亿美元的成本。”

然而，随着碳/碳机轮刹车材料国内应用的推广，该材料的一些缺陷也开始逐渐暴露。“碳/碳材料在湿态下其性能会出现明显的衰退，比如在潮湿环境或者阴天里，其性能甚至会大幅衰退至50%，这会严重威胁飞机的起降安全。此外是在静刹车性能方面，由于碳/碳材料的摩擦系数低，因此不得不在刹车系统上额外增加一套高压力系统。飞机在静刹车时使用这套高压力系统，动刹车时使用正常的压力系统，这不但使刹车系统更加复杂，也常常会引起飞行员的误操作，反而带来了其他的安全问题。”

而要从根本上解决上述问题，只能依赖于材料方面的再次突破。“2005年，我们同西北工业大学张立同院士进行深度合作，双方组成联合团队进行碳/陶刹车材料的技术攻关与产业化应用研究。此后我们仅仅用了3年时间，就实现了碳/陶刹车材料装机首飞。”讲到这里，田广来还告诉笔者一件事，他在2006年去国外一家知名航空制造企业进行访问时，发现对方也在进行碳/陶材料的研究与试验，而此时国内也已经开始了类似试验，这说明在新材料的研制方面我们和发达国家处于同一水平，但是在投入应用上我们已经先行一步。

碳/陶材料机轮刹车在2008年装机首飞之后，引起了国外同行的一片惊呼，他们不相信中国人在该领域的进步竟如此之快，曾经的跟随者已将他们甩在了身后。

碳/陶之优 在于创新

碳/碳刹车材料从开始研制到投入使用前后用了16年的时间，碳/陶刹车材料只用了短短3年的时间，为什么技术的更新换代会如此之快？田广来将其归结为两个字：竞争。“国内外的竞争对手都在快速进步，况且市场环境复杂多变，我们要适应竞争和应对竞争，必须让自己的技术一直处于领先地位，这也是身为国家队的职责所在。”

碳/陶刹车材料之所以能够在3年内完成研制并投入使用，是因为我们走了一条完全有别于西方国家的工艺路径，即在碳碳刹车材料坯件的基础上通过适量渗硅来进行制造。这看似简单的制造工艺，却蕴含着玄机，“最初，我们制成的碳/陶刹车盘在试验过程中出现了粘接现象，经过研究发现是由于刹车盘表面残留的硅引起的。为了解决问题，我们和西工大联合攻关对制造工艺进行改进，实现了制造过程中渗硅的可调可控，前后总计完成了五六千次的试验，最终成功解决了刹车盘粘接问题。”由于制造工艺的不同，国外在刹车盘制造的过程中无法精准控制渗硅量，所以长期以来无法解决粘接的问题，这也是导致其碳/陶刹车盘迟迟无法装机应用的直接原因。

所谓的碳/碳刹车材料，即先用碳纤维编制坯体，然后放在气相沉积炉里渗碳，而碳/陶材料则是用碳纤维编制坯体，先在沉积炉中渗碳，然后渗硅，在渗透的过程中碳和硅生产碳化硅。所以碳/碳刹车盘里实际上只有两种材料，即碳纤维和碳，而碳/陶刹车盘里面则包含了碳纤维、碳、碳化硅和硅4种材料，因此材料的可设计性和可调节性大大增加。除此之外，与碳/碳刹车材料相比，碳/陶刹车材料还具有生产速度快、经济性好的特点。“碳/碳材料在制造的过程中，由于中途需要对刹车盘进行3~4次的表面高温热处理，这就影响了生产速度。上述原因在导致碳/碳材料生产周期过长的同时，平均达到4个月/炉，也大大提高了生产成本。”而与之相比，碳/陶材料从毛坯进入沉积炉到产品出炉，前后也就两天的时间。

尽管和碳/碳刹车材料一样，碳/陶材料在投入应用之初同样遭受过非议与质疑，理由无外乎技术是否成熟、国外都没用我们为什么要用等说辞。每每至此，田广来和他的同事们都更加坚信，唯有技术进步才是击碎非议与质疑最有力的武器。“短短三年，碳/陶材料即装机使用，除了技术进步快之外，也足见作为用户的军方对我们技术的信赖与支持，而这也是推动国内军工领域技术进步的重要动力。”当被问及碳/陶之后的刹车材料会是什么时，田广来告诉我们，任何一项技术成果都不会处于永远的领先地位，在碳/陶取得成功之后，石墨烯和纳米技术已经成为下一个刹车材料的研究方向。

系统集成能力的跨越

尽管我们在机轮刹车材料方面已经超越了西方发达国家走在了世界前列，但是我们对此要时刻保持清醒的认识。因为就整体机轮刹车系统而言，我们与发达国家还有着不小的差距。

通常来说，机轮刹车系统的技术水平主要体现在三个方面，即控制系统也就是软件系统、系统构型以及材料。“就控制系统而言，我们与发达国家的差距比较大，国外已经发展到实时的跟随性控制，即通过适应跑道的状况来对施加在刹车盘上的压力进行调节。这样的话，刹车的舒适性、安全性都得以大大提高，刹车盘的磨损也能达到最佳状态。从系统构型来讲，我们同国外的先进水平也存在着不小的差距，尽管类似胎压监测、健康诊断等技术我们已经投入应用，但其可靠性和安全性要比发达国家低很多。”谈及问题，田广来没有丝毫的犹豫与讳言，因为他知道，中航工业制动要想成为世界范围内机轮刹车系统的一流供应商，在每一个环节都不能有短板，就必须保持清醒的认识。而运20机轮刹车系统的研制成功与服役，就是他们作为系统供应商能力的提升与跨越。

“运20的机轮刹车系统是我们截至目前研制的最为复杂的同类系统，该系统采用了包括多轮系非对称刹车控制技术、自动刹车技术、胎压与温度监控技术等一系列新技术，整个系统非常复杂庞大。在运20飞机上，一类控制软件有3个，其中之一就是机轮刹车系统的控制软件，由此也可以证明这套系统的复杂与重要。”不过，运20机轮刹车系统的研制成功在田广来看来已经是过去的成绩了，“就整个系统而言，我们的目标是争取用10年的时间赶上国外的水平，因为只有这样才有资格进军民机领域。我们专门设立的刹车系统研究所，主要负责系统控制技术的研究，该所人员的素质非常高，以硕士和博士为主。”

后记

重回科研一线的田广来，又把精力全部倾注在专业发展、技术创新、人才培养等方面。他带领的碳/陶新材料产业化团队在2016年国家军民两用技术创新大赛中获得银奖，此后又获得2016年国家技术发明二等奖。在几十年的工作经历中，田广来和他带领的团队先后获得国家技术发明专利授权超过20项，省部级技术发明奖、进步奖4项，国家技术发明奖二等奖1项。而基于自身几十年科研工作的积累和总结，田广来撰写和出版了两本科技专著，他在国家核心期刊发表的十多篇科技论文，其中多篇被EI索引。

对于他为之奋斗了三十多年的机轮刹车领域，田广来有着更为超前和长远的筹划。“继碳/陶材料之后，我们已经开始探索适于未来需要的新材料新技术。比如通过在碳/碳坯件上渗入包括硼在内的其他热容高的新材料，制造出温度变化小、稳定性强的新型机轮刹车材料，这类材料适用于高铁的刹车系统。此外，包括石墨烯、碳纳米管等都是未来研究的重点。”

而随着碳/陶材料在军机上大量投入使用，中航工业制动下一阶段的目标就是将其推向民用市场，“我们接下来的计划是在‘新舟’60飞机上改装碳/陶材料刹车盘并完成相关的飞行试验，这样既可以为新材料在民机领域的应用提供更多的经验，也有助于民航管理当局建立相关的适航标准。”届时，在机轮刹车领域，西方国家将再次被中国甩开。