作為飛機的重要部件之一,剎車盤事關飛機的安全起飛降落,與飛機的“心臟”發動機和“大腦”飛控同等重要。飛機著陸時速度極快,需要依靠反推裝置和剎車裝置吸收巨大動能,才能安全靜止在跑道上。當剎車盤把飛機的大部分動能轉化為熱能時,其工作溫度至少為500℃,而在緊急降落時能達到1000℃以上。
過去,使用碳/碳復合材料,可以滿足飛機剎車盤對材料的耐高溫要求。但2006年,在我國南方和沿海航空基地,飛機剎車失靈沖出跑道的重大事故時有發生。原來,碳/碳剎車盤的吸潮性強,在濕態環境中會導致飛機剎車性能大幅衰減,因此研發新的剎車材料迫在眉睫。
2014年,西北工業大學、中航514廠與西安鑫垚陶瓷復合材料有限公司(以下簡稱“西安鑫垚”)開展戰略合作,率先研發出全球首個碳陶飛機剎車盤,其獨有的耐高溫、耐摩擦、長壽命、濕態摩擦系數不衰減的性能,彌補了我國剎車系統濕態環境適應性差的短板,目前已配套十余種機型,每年給公司帶來超過3000萬的收入。
作為航空發動機的關鍵部件之一,葉輪關乎飛機壽命,代表著國際最前沿技術。2017年以來,西安鑫垚與國內多個飛機發動機研發單位合作,其國內首個碳陶復材制作的葉輪即將裝機飛試。憑借高比模、耐高溫、耐燒蝕、抗氧化、長壽命等產品特點,西安鑫垚或許會大放異彩。
△西安鑫垚 據悉,西安鑫垚成立于2011年3月,是以推進張立同院士主持的國家技術發明一等獎項目“耐高溫長壽命抗氧化陶瓷基復合材料及其應用技術”產業化為目的的硬科技高新技術企業。 近年來,西安鑫垚承擔了多個國家重大項目和重點型號研制任務,有力支撐著我國武器裝備的發展,2019年被認定為西安市“獨角獸”成長企業。 01
摒棄桎梏 銳意改革進取
回憶起2016年7月剛進入西安鑫垚時,王佳民的話語中多了幾分感慨和激動。
西安鑫垚是依托學校工程中心發展而來的校辦企業,當時已成立5年,由于缺乏戰略規劃和市場意識,缺乏現代企業的管理理念,還沒有完全走上現代化企業管理的規范道路?!肮庥薪洕繕?,沒有能力提升,利潤能實現嗎?肯定實現不了!”
項目導入緩慢,交付嚴重拖期,客戶抱怨質疑……令這位新來的總經理焦頭爛額?!拔以洃岩蛇^西工大這個技術是不是有問題,甚至動搖過?!?/p>
誠然,陶瓷基復合材料的構件研制是個難題,尤其是CVI沉積過程參數眾多,過程的一致性很難保證,若不能改變質量不穩定、生產周期長、成本高等局面,將會錯失陶瓷復材在新一代裝備上的發展機遇。
曾在航天16所的技術和管理崗位工作多年,王佳民對質量和管理非常敏感,他深知這家企業管理存在的問題,但他并沒有放棄。“如果當時很順利,估計我也不會到公司來。”
“百年大計,質量第一”,思慮再三,王佳民決定從質量管控入手,以質量保成功、保信譽——針對產品質量問題堅決按航天“雙五條歸零標準”嚴格歸零。
所謂“雙五條歸零標準”,是指“定位準確、機理清楚、問題復現、措施有效、舉一反三”五條質量問題技術歸零標準,“過程清楚、責任明確、措施落實、嚴肅處理、完善規章”五條質量問題管理歸零標準。生產過程中一旦出現質量問題,一律按歸零要求歸零,只有這樣才能有效杜絕重復性問題和低層次問題的發生。
歸零過程痛苦且艱辛,需要全員摒棄傳統的工作模式,其困難可想而知。但王佳民偏要逆風而行:“如果重要產品歸零歸不了,后續相關訂單就沒了,不拿出張瑞敏砸冰箱的勇氣,不破釜沉舟,我們就沒有未來。”
此舉贏得了西安鑫垚首席科學家張立同院士和董事長成來飛教授的支持,同時也得到了公司員工的理解與信任?!拔蚁嘈潘羞@樣的實力?!碧崞鹂偨浝?,張立同院士贊賞有加。
萬事俱備后,王佳民先從公司的項目管理入手。通過加強與客戶溝通,深入挖掘其需求,并開展結構、材料、強度、工藝一體化協同設計,加快項目導入。在不斷優化流程、細化參數、減少爐次等過程中,產品的合格率顯著提高。
2016年,恰好是“十三五”的起始之年,王佳民制定了西安鑫垚的“十三五”戰略規劃。那一年,他先后組織了幾個重要型號的質量問題歸零,從建章立制,到引入“零缺陷”質量管理理念,再到規范項目管理等措施入手,徹底改造這家企業。
如今,西安鑫垚正為多個領域的軍工企業和科研院所提供技術開發、新品研制、產品推廣和服務,其陶瓷基復合材料產品已涵蓋高性能剎車系統、衛星光機結構、航天、航空發動機、核電等七大領域,部分產品已經小批量生產并裝備應用。
現在看來,王佳民當時做的決定是對的。
02
提質增效,軍民融合促發展
據研究機構預測,2016-2026年的10年里,全球陶瓷基復合材料市場將以9.65%的年復合增長率迅速增長,在2026年前將達到75.1億美元。
從行業現狀來看,應用市場對高強、輕質耐高溫材料的需求不斷增長,航空航天等新一代裝備的發展或許是全球陶瓷基復合材料市場爆發的主要推動力。
據悉,陶瓷基復合材料屬于增密制造,相對于傳統材料,其技術難度大,工藝過程復雜,制備周期長,成本相對較高。
“貴還是便宜是看性價比,從陶瓷基復合材料的全生命周期來看,其產品的減重、耐高溫,長壽命帶來的高性價比是金屬材料無法比擬的?!?/p>
王佳民認為,成本并不是制約陶瓷基復合材料發展的因素,畢竟在新一代高端裝備應用領域,物美遠比價廉重要,但要想實現碳陶產品的產業化,降低成本是永恒的追求。
早在2016年,王佳民進入公司不久后,張立同院士就曾語重心長地囑托他,要從降低成本、縮短交期、提升質量等問題著手,讓大家用得起、用得好西安鑫垚的材料。
“其實我心里很清楚,她老人家希望這么好的新材料盡快產業化并推廣應用,為國家裝備貢獻力量,這是她畢生的追求,也是我加入鑫垚立志要早日實現的目標?!蓖跫衙裣颉洞髧摹氛劦?。
事實證明,王佳民真的做到了!他采用“準、快、高、低、好”的項目開發策略,不僅將構件周期縮短至一半,還促使航空發動機的個別構件成本低于高溫合金。
“過去大型復雜構件(控制艙)的生產周期要18個月,客戶很難接受,如今我們6-8個月就能完成,中等難度構件5-6個月,一般構件3-5個月即可交付,目前甚至在多個型號產品研制中,都是我們在等客戶的金屬件!”提及西安鑫垚在降成本方面的成就,王佳民分外自豪。
從2017年開始,西安鑫垚承擔的多個型號任務已做到產品交付一次合格,飛行試驗一次成功,尤其最近成功自主返回的航天器上,熱結構件均來自西安鑫垚。重新贏得了客戶的贊譽,這家企業的型號任務巨增。
談起這幾年來的奮斗歷程,王佳民難以忘懷。如今,西安鑫垚的軍品占總業務的90%以上,而這家企業未來的發展戰略其實是軍民融合。
“通過軍品研制,提高技術成熟度、產品成熟度,把成熟技術、成熟產品再往商用航天航空、光伏、核電、高鐵、重卡等民用領域拓展,降低民用研發成本,實現民品規模化,以軍促民,以民保軍。”王佳民向《大國之材》介紹道。
可以說,這家企業布局全盤的底氣,源于它握住了“自主可控”這張王牌。從最初張立同院士發明的技術專利、團隊自主研發的設備,到原材料的全部國產化,甚至是目前企業引進的國投資金,西安鑫垚從未想過借助國外同行的力量走捷徑。
此外陶瓷基復合材料的產業化推進順利,還與其完整的產學研鏈條密不可分。以西北工業大學超高溫結構復合材料重點實驗室為基礎研究技術支持,鑫垚公司獲批的陶瓷基復合材料制造技術國家工程研究中心為工程轉化平臺,再到公司的產業化落地,產學研的任何一環都是順暢的。
“張院士80多歲了,還在為我國材料的發展和應用到處呼吁奔波,她真的是一代國之棟梁?!碧崞饛埩⑼菏?,王佳民心生敬仰。
互相尊重和信任是一切合作的前提,西安鑫垚與西工大的產學研合作也是如此。據悉,為強化產學研合作,王佳民還在西安鑫垚的高新基地創新樓內,為西工大超高溫實驗室的教授們和其他院所的專家們設立了專門的工作室。
03
規劃引領,追夢百年企業
“‘鑫垚’兩個字放在一起非常厚重,注定要向百年企業看齊?!?/p>
走進西安鑫垚的高新基地,迎面而來的是寬敞的柏油馬路和高大的廠房。王佳民介紹道,這樣的布局只為打牢基礎,做好硬件設施以承載企業的百年基業。
回看這家企業的發展歷程,西安鑫垚的產業化之路極其艱辛,公司的“十二五”,王佳民將其定義為“孵化期”。2016年以來,新的規范管理、不斷新增的產品型號和新項目、新客戶逐步落地,促使這家企業煥然一新,因此他將第二個5年稱作“市場培育期”。
眼下,企業已實現閻良基地、高新基地雙基地運營,即將進入第三個5年——“十四五”成長期,王佳民向《大國之材》坦言正面臨“幸福的痛苦”。如今,西安鑫垚的訂單紛至沓來,但由于產能受限,導致目前兩個基地的生產能力不足以支撐起客戶訂單。
目前,公司已啟動“十四五”規劃,未來5-10年,建設300-1000畝的批生產基地,該基地將打造成為國家級陶瓷復材的智能制造產業園區。
據了解,西安鑫垚的企業愿景是“成為中國乃至世界碳陶行業領導者”。有關“領導者”的說法,王佳民有自己的獨到見解。“提出行業領導者不是逞口頭之快,企業至少要具備四點基礎要素:創新能力比別人強、競爭能力比別人強、盈利能力比別人強、綜合性價比遠比別人高。”
“一只獨放不是春,百花齊放春滿園,整個陶瓷復材行業不能僅靠我們一家,我們要做行業龍頭,帶領行業去拓展應用,這叫領導者、引領者?!?/p>
向來嚴謹的他其實早有計劃。放眼未來,除了抓產能提升體量,西安鑫垚還要融合新材料與智能制造,將公司發展為集研發設計、先進制造、智能決策于一體的信息化、智能化、自動化的智慧型企業,成為國內陶瓷基復合材料智能制造標桿企業。
據王佳民介紹,西安鑫垚具有成功的產學研合作經驗和優勢,后續將把國家工程研究中心打造成國家陶瓷基復合材料的產業孵化平臺,旨在快速實現技術變產品、產品變產業?!笆逦濉蔽靼馋螆悓⑦M入爆發期,形成產業集群效應,帶動上下游產業鏈快速發展,保障國家新一代武器裝備升級換代,滿足廣闊的民用市場需求。
沒有夕陽的產業,只有夕陽的企業。放眼陶瓷基復合材料的發展前景,王佳民信心十足:“真正的復合材料是功能結構與材料的復合,隨著科技不斷進步,材料本身的自診斷、自愈合、隱身等功能或許會慢慢顯現出來?!?/p>
【個人簡介】
王佳民,男,1990年昆明理工大學機械設計專業本科畢業,同年7月,入職航天16所(7171廠);1997年7月研究生畢業于西安交通大學,獲工學碩士學位。1997年7月至2016年7月在航天16所(7171廠),先后從事研發設計和科研生產、市場營銷、軍工技改、戰略規劃等工作,期間主持完成《型號產品(零、部組件)外觀質量檢驗標準》等四項標準的編寫及評審。2016年7月至今擔任西安鑫垚陶瓷復合材料有限公司總經理。
獲得航天16所科技進步獎、優秀論文獎多項,被評為青年崗位能手、優秀共產黨員等多項榮譽,獲得三項發明專利。2003年被評為碩士研究生導師,培養碩士研究生多名。2013年被推薦為航天科技集團公司戰略管理專家。
面對新時代、新機遇、新挑戰,他立志永不放棄航天精神,不忘“科技引領、產業報國”的初心,始終牢記“為國家建設貢獻力量,為股東投資創造收益,為員工勞動實現回報”的企業使命,踐行“誠信擔當、創新自強、共贏同享”的核心價值觀,朝著百年夢想努力邁進!
【企業介紹】
西安鑫垚陶瓷復合材料有限公司成立于2011年3月,是以推進張立同院士主持的國家技術發明一等獎項目“耐高溫長壽命抗氧化陶瓷基復合材料及其應用技術”的產業化為目的的高新技術企業。
經過近十年的建設和運營,公司現已形成以院士、長江學者、杰出青年基金獲得者為學術技術帶頭人的基礎研究、工程化研究、產業化研發三支隊伍,可實現陶瓷基復合材料產品的設計、制造、精密加工、無損檢測和精密測量等。
公司目前承擔著多種武器裝備用特種陶瓷基復合材料構件的研制任務,涵蓋高推比航空發動機、高性能航天發動機、空天飛行器熱防護系統、飛機和地面交通剎車制動系統、核能電站、燃氣電站、深空探測器等領域,部分產品已經小批量生產并裝備應用。
【產品介紹】
1、C/SiC陶瓷基復合材料結構件
C/SiC材料是一種兼有金屬材料、陶瓷材料和碳材料性能優點的熱結構/功能一體化新型材料,具有耐高溫、低密度、高強比、高比模、抗氧化、抗燒蝕,對裂紋不敏感,不發生災難性損毀等特點。使用該材料制造發動機的尾噴管以及飛行器的頭錐、前緣、邊條、副翼、襟翼、舵面、翼面、艙體等產品,具有承載能力強、耐熱性能好、抗燒蝕和抗沖刷性能好以及易集成組裝等特點,同等規格的產品比金屬減重60%-80%。
2、碳化硅陶瓷基復合材料剎車盤
C/SiC剎車盤(俗稱碳陶剎車盤)與C/C相比,具有周期短、成本低、強度高、靜摩擦系數高、濕態/鹽霧下動靜摩擦系數基本不衰減等顯著優點,是繼C/C之后的新一代剎車材料??捎糜谙冗M戰斗機、高速列車、賽車和跑車等的剎車系統上。目前公司剎車盤已在13種軍用機型上使用;民機剎車已進入裝機試驗階段,民用汽車剎車大樣試驗考核通過。
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