△劉爭(左二)和團隊成員正在進行三維掃描測量技術驗證。(圖片由受訪者提供)
劉爭,全國政協委員,首都航天機械有限公司一車間主任工藝師、研究員級高級工程師。2025年獲“全國勞動模范”稱號。
4月24日下午,長征二號F遙二十運載火箭在酒泉衛星發射中心點火發射,順利將載有3名航天員的神舟二十號載人飛船送入預定軌道。
酒泉衛星發射中心和北京航天飛行控制中心現場傳來熱烈掌聲。同樣熱情歡呼的,還有“托舉”火箭升空的幕后工作者——正在機床展各個展位間穿梭調研新技術的劉爭和他的團隊成員們。
“火箭上的很多零件,都凝聚著車間所有職工的心血,所以每一次發射都牽動著大家的心。而每一次成功發射的消息傳來,都是對我們最大的褒獎。”劉爭表示。
《道德經》講:“夫唯不爭,故天下莫能與之爭。”喜歡看《道德經》的劉爭對此有自己的理解:“不爭”是不炫耀、不爭名奪利,但在細節和責任心上一定要爭,這樣才能保證每一次發射的安全。“我名字里這個‘爭’字不僅是我一個人的工作狀態,也是所有航天人的精神寫照。”
爭毫厘
在首都航天機械有限公司一車間里,機器轟鳴聲如同脈搏一般永不疲倦。劉爭俯身在一臺五軸聯動機床前,指尖輕輕掠過剛剛完成加工的長二F火箭助推接頭——這個曾經需要500多分鐘制造的零件,通過他的工藝革新,如今生產時間縮短了60%。
這個細節,恰恰是劉爭20年航天機械生涯的縮影。20年里,他帶領團隊用無數個“微小的進步”,推動航天制造水平的不斷提升。
成功將神舟二十號送上太空的長征二號F運載火箭,是我國現役唯一的載人運載火箭,安全性評估值達到0.99996的極限指標,以100%的發射成功率成為全球最安全的載人火箭。
這兩個指標的實現,離不開所有航天人的努力。
劉爭的工作,是設計研發新技術、新裝備,解決航天零部件加工環節的痛點、難點。他所從事的職業,是人力資源社會保障部認定的新職業——智能制造工程技術人員。
劉爭從小便喜歡機械,高考時考上了心儀的清華大學機械工程及自動化專業。畢業后進入首都航天機械有限公司工作,他切身感覺到,航天工藝師的工作要將“精益求精”四個字發揮到極致。
“一枚火箭由10余萬個零部件組成,每個零部件誤差多一點,最后發射出現風險的幾率將會指數級增加。于是我養成了一個習慣,在困難來找我之前先去找它。”劉爭常說,火箭發射必須萬無一失,因為一失萬無,在地上我們多想一點、多做一點,在天上的航天員就更踏實一點。
初入行時,車間還處于開發設備潛能階段,當時的中國航天年發射火箭次數只有個位數,火箭制造大多依靠人工,有時加工一個零件需要一個月甚至更長。劉爭的師父趙洪杰引入三軸數控技術,將加工一個零件周期縮短至7天后,他則進一步開發出五軸聯動后置處理技術,結合高速切削將時間壓縮到約6小時,再把該技術推廣到角銑頭上,實現了中國首個面對稱異形航天器100%五軸數控加工。
為減輕火箭艙體重量,讓火箭盡可能多地裝載燃料,火箭薄壁的加工一直以來都是制約火箭生產效率和精度的難題。劉爭指著車間的長二F運載火箭一個艙段說道:“為提高火箭運載能力,我們會采用薄壁設計結構,直徑約3.35米,壁厚僅一毫米,縮比后比一個雞蛋殼還要薄,所以有人形容火箭薄壁加工猶如在蛋殼上雕花。”
傳統的加工方式需要人工測量火箭壁厚和人工補償,劉爭則在數十次試驗、反復失敗、不斷調整中,研究出在機床上直接安裝測量頭、指引機床自動補償、實現機器自動化加工的方法。可喜的是,測試結果顯示100%合格,精度也從±0.15毫米提升到±0.08毫米。
自動測量補償技術的成功,使我國首次實現運載火箭大型整體殼段壁厚100%合格,該技術的研究和應用榮獲紐倫堡國際發明展金獎。
而當團隊需要在一年內突破國外技術封鎖時,劉爭創新性地將三個工裝優化為單個工裝,突破了首個宇航服主承力結構薄壁異形產品工藝制造難題,大大提升了工作效率,保障了中國航天員順利出艙。當翟志剛身著印有中國國旗的出艙服亮相太空時,劉爭真切感受到,每個環節的微小進步都有著深遠意義。
爭創新
劉爭在校時聽過一場難忘的講座,首都航天機械有限公司時任總工程師王國慶回清華交流,他在講座中說道,火箭不僅要能畫得出來,更要能做得出來,到祖國需要的地方去是清華的傳統,那里更需要你們。
劉爭聽完深有體會——中國航天制造業經歷了“從無到有”的階段。早年中國航天從一窮二白發展起來,錢學森亦是依托“設計引領”挑起了中國航天的大梁,通過清晰劃分每個環節、每個工程師的責任,實現我國火箭事業蓬勃發展。后來,我國在航天設計方面積累了較豐富經驗,工業水平也有了顯著進步,此時更應注重設計和工藝的高效銜接。劉爭意識到:“航天制造業是中國制造業的集大成者,要想進一步體現中國制造業的最高水平,火箭零件需要生產得更快、質量更好、成本更低。”
政協委員的身份,為劉爭進一步推動航天工藝提質增效提供了平臺。在他看來,政協委員需要站在更高維度去發現、提出和解決問題,關注范圍也更深、更寬、更廣。履職期間,他曾多次深入一線企業調研,發現了更多領域內的共性問題。
2023年全國兩會期間,經過反復打磨,劉爭提交了《關于在航天先進制造領域布局全國重點實驗室的提案》。他認為,高校實驗室重點解決“從0到1”的突破,但距工程應用還有差距。對此,他建議以航天制造龍頭企業為核心,組建全國重點實驗室,重點開展“卡脖子”技術攻關,全方位支撐航天裝備發展。
2024年,劉爭發現,有的企業通過內部設立制造事業部和機床事業部,形成了聯動機制——前者以自身產品加工需求為牽引,推動后者進行定制化機床研發,省去了國企常見的“三方比價招標”或“國家級技改項目申報”流程。
“這樣2至3年便可完成一代設備的更新,更重要的是,如果加工過程中出現問題,可以馬上反饋解決,實現內部迭代。”劉爭表示,航天領域所需的數控機床尺寸大、技術含量高,如果采取這種“敏捷”模式,完全可以讓航天制造裝備的研發與航天產品研制同步推進,效率再上一個臺階。
“航天是系統工程,只有全鏈條效能提升,才能支撐航天事業快速發展。”劉爭建議,發揮新型舉國體制優勢,支持對高檔數控機床需求量大的戰略關鍵領域龍頭用戶企業牽頭成立“工業母機協同研發中心”,加快我國關鍵領域所需高檔數控機床的研發速度。
爭朝夕
時至今日,從業已20年的劉爭依然保持積極向上、勇于爭先的工作狀態。“當國家需要和長期目標、個人興趣重合時,工作中就有了不竭的動力。這也是我想分享給年輕人的,擇業時滿足這三個因素,在未來工作中便會感到很幸福、很有成就感。”
同當下很多年輕人一樣,踏上航天路之前,劉爭也曾迷茫過。在清華大學讀書時,自小各方面名列前茅的劉爭發現,舍友均是各省出類拔萃的尖子生,他當時可謂“十分郁悶、非常焦慮”。
大一那年,一貫以幽默風趣著稱的中國工程院院士、鑄造及材料加工專家柳百成在課上一句嚴肅的話,成為劉爭人生的轉折點:“中國目前是制造業大國,但稱不上制造業強國。作為清華機械系的學生,振興中國制造業就是你們的責任。”
“上大學不是爭第一來了,是要學以致用,服務國家和社會建設。”于是畢業后,劉爭放棄更優渥的待遇,選擇扎根航天制造業一線,在祖國最需要的地方發光發熱。
后來,劉爭分析了剛上大學時感到迷茫的原因:從前只將“上清華”當作人生目標,而短期目標一旦達成,便突然失去了方向。“現在,我將目標定為‘為祖國健康工作五十年’,那時我應該已經70多歲了,如果祖國需要我,我依然‘召必回’。”
“為祖國健康工作五十年”這句話源于我國近代著名體育教育家馬約翰。馬約翰畢生致力于發展祖國體育事業,80歲仍堅持在清華任課。1964年1月,時任清華校長蔣南翔在慶祝馬約翰服務清華50年大會上強調:“我們要把身體鍛煉好,以便向馬約翰先生看齊,同馬約翰先生競爭,爭取至少為祖國健康工作50年。”
盡管已經過去了60多年,“為祖國健康工作五十年”這句標語仍在清華大學東操場上熠熠生輝。劉爭對此有三重理解:工作不能只是為了養家糊口,要服務國家和社會;體育鍛煉磨煉意志,對戰勝困難大有裨益;用“五十年”的長期目標,激勵自己更有價值地工作。
新時代需要什么樣的航天人才?劉爭認為,每個時代的航天人都有自己的時代使命。自己剛畢業時,祖國需要扎根一線的制造業人才,而如今,一專多能的復合型人才無疑是未來支撐中國航天蓬勃發展的中流砥柱。
從前機器多數依靠人工操作,如今,機器加工能力越來越強,人工操作也愈發簡單,這是工藝進步的良性循環。劉爭表示,作為一名航天工藝師,既要懂得基礎人工操作原理,也要知曉如何運用知識讓機器加工更加智能化、自動化,所以工藝、操作、軟件、電器、機械,包括人工智能等多領域的相關知識都要學習和掌握。
“以清華大學為例,過去將學生以專業劃分,但現在實行書院制,學生選課時可選擇多個感興趣的專業課程。如今國家舉辦的有關技能培訓、競賽中,也逐步顯露出通過團隊協作完成一個系統工作的重要性,這也為培養復合型人才鋪出一條光明之路。”為此,劉爭建議構建智能制造工程技術技能人才培養體系,創新“畢業證﹢技師證”雙軌培養模式,具體可在高中階段增加社會實踐類課程,提前培養學生職業興趣、激發學習動力。同時,他建議職業院校和普通高等院校協同培養人才,通過產教融合推動職業教育發展,多渠道拓寬職業發展空間,讓學生同時拿到畢業證和技師證,未來更好地適應工作。
深耕航天制造業一線,是劉爭一直堅持的理念——因為一線有各種各樣的需求,在一線,才能在實踐中完整地體驗一項新技術發展及應用落地。“過程是艱辛的,但每次爭先恐后開展技術攻關是一件很有成就感的事情。圓夢星辰大海,‘爭’途永不止步。為了中國的航天事業,我們要一如既往地‘爭’下去。”
記者:鄭真鑫
文字編輯:張園
新媒體編輯:石偉強
審核:李木元
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