“鶻鷹”戰機常務副總設計師王嚮明當選工程院院士

【文/觀察者網 王世純】11月18日，2021年兩院院士增選結果正式揭曉，共有149人當選。中國科學院增選院士65人，中國工程院增選院士84人。其中，中國航空工業集團公司瀋陽飛機設計研究所的王嚮明新當選中國工程院院士。

王嚮明是航空工業沈飛設計研究所項目總設計師、“鶻鷹”飛機常務副總設計師、航空工業集團增材製造首席專家。

他是我國飛機機體平台結構設計的領軍人物和學科帶頭人，在飛機結構方面創新成果豐碩。王嚮明的一系列研究大幅度降低了多型戰機結構重量、增加了飛機壽命，減少了危險部位，並創新性率先將。此外，王嚮明提出“協同設計/製造前移”的快速試製模式，減少了新型戰機的研製時間。

飛機結構學科帶頭人 創新成果豐****富

作為飛機機體平台結構設計的領軍人物，王嚮明新當選中國工程院院士實至名歸。

據“瀋陽發佈”2019年報道，2012年10月31日10時31分，我國中型四代戰機“鶻鷹”呼嘯着滑出跑道，一飛沖天。“鶻鷹”戰機有多項創新技術走在世界前列，其帶頭人就是王嚮明。“鶻鷹”快速試製創造並保持了多項紀錄：全機重量控制精度提高一個數量級；危險部位減少一半；結構件/工裝減少一半，設計製造縮短1/4。

中國科技新聞學會主辦的《科學中國人》雜誌今年8月刊的封面人物就是王嚮明，其中詳細介紹了王嚮明的科研歷程。

王嚮明指出，無論哪一代戰機，都離不開機體結構。機體結構構成了飛行和裝載平台，是影響飛機戰技性能和飛行安全的關鍵因素。“飛機結構設計是一項創造性工作，沒有什麼是一成不變的”。

現代戰機結構普遍存在着兩類棘手的問題——新機研製普遍超重、服役型號頻繁開裂。其中結構超重會降低飛機戰術、技術指標，使飛機變得笨重、航程變短、掛載武器減少；疲勞開裂則會直接影響飛行安全，降低服役戰機的完好率、出勤率。傳統結構伴隨四代戰機已走過70多年，經歷了經驗設計（繼承設計）、等代設計、精益設計。半個多世紀以來，結構設計/分析方法、計算機/數字化技術、先進材料/製造技術發展迅猛，但結構自身發展較慢，相對滯後，超重、開裂仍是設計師們最為頭疼的問題。

王嚮明和中型四代戰機“鶻鷹” 圖源：航空工業官方微信號

王嚮明曾在原總裝先進製造技術專業組做專家20餘年，多年研究工作的積累使他深刻認識到，飛機結構的研製長期採用串行“孤島”模式，設計與製造脱節，閉門造“圖”，設計技術發展沒有原動力，被迫借鑑、繼承老舊結構，超重、開裂週而復始。“我不相信，用老舊飛機結構能搞出新一代戰機！”王嚮明如是感慨。

為了解決戰機結構帶來的難題，王嚮明提出基於先進製造量身定做“四化”創新結構，即新概念結構——大型整體化、構型拓撲化、梯度複合化和功能結構一體化，以實現高減重、長壽命、多功能、低成本、敏捷製造，進而支撐新一代戰機型號研製。

王嚮明提出基於先進製造的整體主承力部件多約束設計方法，發明了無接頭連接的翼-身整體大部件、鉸鏈式平尾部件，突破結構重量、壽命等極限束縛；提出基於增材製造的飛機結構創新設計、有關艦載機的結構損傷搶修設計方法，建立多種增材創新主承力結構和功能結構，開闢了增材構件在飛機上工程化應用先河，單機用量（重量）達到複合材料的1/7（3%）；提出了“協同設計/製造前移”的快速試製模式等等，大幅度縮短了研製時間，在新一代殲擊機平台研製中發揮了核心作用。

據王嚮明介紹，飛機戰損/戰傷比為1∶20，結構戰傷佔近90%，若無法及時搶修即相當於戰損。對此，他提出了補強幾何應力集中/填充複合應力集中最小的修理設計方法、浪湧偏差修正方法，建立“四快”修復流程與數據庫——設計、評定、製造、修復。主持完成了3類材料、9類構件的地面靜態、搖擺動態環境下的工程驗證，為保持艦載機完好率提供技術途徑。

“鶻鷹”上的翼-身整體大部件 圖源：社交媒體

**王嚮明的一系列成果，使我國成為唯一實現增材製造構件在飛機上規模化應用的國家。**王嚮明領銜的“基於增材製造的飛機結構創新設計與工程應用”項目由此獲得了國防科技進步獎一等獎。

王嚮明在國家科技獎勵大會 圖源：《科學中國人》雜誌

“同行評價叫王膽大”

王嚮明常和團隊成員説，人生最幸福的是職業和興趣相統一。“在工作中尋求樂趣”是他的座右銘。

2003年，王嚮明提出建立結構實驗室，這在現在仍是尖端事物，更何況在那麼多年前。一些權威專家提出質疑：“結構搞什麼實驗室？不就是畫圖嗎？難道你的鉛筆比別人的更粗、還是圖板比別人的更大？”這讓當時的王嚮明十分無奈，他只能是一臉苦笑。直到2014年，在各級領導和專家的支持下，這個實驗室才正式掛牌，從此為新概念結構研發、傳統技術瓶頸突破建立起技術孵化平台，為結構技術創新插上騰飛的翅膀。

同行評價王嚮明膽子大——“什麼玩意兒”都敢往飛機上裝。對此，他總是淡然一笑：“可能他們不太瞭解，我之所以敢用，是因為實驗室有"鎮店之寶"。”

他説的“鎮店之寶”，是他創建的一套完整的工程化驗證模式和性能評價方法，其核心是性能考核與工藝過程循環迭代，能夠及時暴露性能缺陷，推動技術改進。經過其嚴格考核，新技術可以實現安全可控，王嚮明對此充滿自信。

有一次，他在食堂遇到技術合作夥伴，兩人聊起了3D打印的一個技術問題，越聊興致越高，從中午一直聊到下午，直到肚子餓得咕咕叫時，兩人才相視大笑，他們居然忘記了點餐。

在全力推進飛機快速試製時，王嚮明推進所採取的邊設計、邊製造的並行協同模式使得某時段內的工作量倍增，超負荷的工作壓力幾乎將王嚮明的身體壓垮，最緊張的時候，他曾經在早八點到凌晨兩點之間，先後8次往返設計所和工廠！因長時間在試製現場，王嚮明甚至被工藝員戲稱為（快速試製中心的）“更夫”。

這期間還有一次更加驚心動魄的險情。2012年10月3日下午，王嚮明從工廠返回家中後不久，感覺到腹部劇痛難忍，一下子暈倒在衞生間，失去了知覺。幸虧國慶節長假期間，妻子和女兒都在家中，發現異常急忙施救。王嚮明的妻子是從事藥品檢驗工作的，有一點醫護常識，及時採取了有效施救措施，不然後果難以預料。

日復一日，年復一年。就是這種在外人看起來清苦而又艱辛的科研之路，王嚮明走在其間卻並不覺得寂寞和辛苦。“在工作中尋求樂趣”一直是王嚮明奉行的工作理念。他始終將此視為國家使命，一刻不曾懈怠。

“做得時間久了，生活、興趣、專業、家庭全都注入在這裏面了。對於飛行器結構設計的探索已經融入了我的一生，這輩子只想做好這一件事。如果有下輩子，我還會選擇飛機結構設計！”王嚮明飽含深情地説。

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