交通工具的进步正在改变人们的出行方式。在中国,每年选择乘坐飞机和高铁出行的就有数十亿人次,两者运行时速均高达几百公里,成为了多数人长途出行方式的首选。
但最终这些庞然大物要如何被掌控,做到精准刹车、收放自如?这涉及到了飞机和高铁庞大而精细的产业链条中非常关键的一环——刹车制动产品。
以飞机为例,机轮刹车控制系统与发动机并列属于飞机寿命期使用成本最大的两个系统,刹车控制系统及机轮是保障飞机起飞、着陆安全的关键机载系统。据波音公司统计,飞机在起飞及降落时发生的灾难性事故占到了总事故的 41%,其中多数事故与刹车控制系统故障有关。
由于生产要求严苛,在国内能够从事飞机刹车控制系统及机轮产品生产的厂家不过寥寥数家,而北京北摩高科摩擦材料股份有限公司(下称“北摩高科”),这家仅有200名员工的高新技术企业,就是其中较具竞争力的一家。
北京摩擦材料厂是一家具有近60年历史的老企业,成立于1961年。这家企业在过去也有过辉煌的历史。上个世纪70年代末,我国的进口苏式安系列飞机因缺乏飞机刹车盘配件而大部分停飞。当时正是北京摩擦材料厂,在一没技术图纸,二没数据样板的情况下,奋力攻关,生产出第一个国产刹车盘,这一成果填补了国家空白,开创了国产飞机刹车盘的先河,为国人争了光、争了气。然而,由于经营不善,到了2000年,北摩陷入困境。
当北京市西城区建委干部王淑敏被调至北京摩擦材料厂担任厂长时,她发现摆在自己面前的是一个烂摊子:企业账面上仅有1万多元,但欠账却高达2000多万元,职工工资多年拖欠,已经濒临破产边缘。王淑敏在区领导面前立下军令状,并在全厂大会上立下誓言后,抓住su-30战机国产化的机遇,研发出第一件国产化su-30战机刹车盘,使企业起死回生,开始了一路逆袭。
波音客机首次装上国产刹车盘
飞机刹车副产品为飞机的 类关键性部件,其技术含量高,仅由具有国际先进技术水平的少数几家企业参与行业竞争。 目前我国使用粉末冶金飞机刹车副的主要型机群中,飞机刹车副主要由 Honeywell 公司、B.F.Goodrich 公司等国外供应商所提供;使用炭/炭复合材料飞 机刹车副的机型中,除波音-757 部分刹车副国产外,其他机型的刹车副由美国 B.F.Goodrich和法国的 Messier-Bugatti 公司等国外供应商提供。 在军用飞机刹车副市场和航天用炭/炭复合材料市场,由国防科工委等相关部门根据我国国防和航天业发展的需要,在湖南博云新材料股份有限公司、北京北摩高科摩擦材料有限公司、航空一集团 514 厂、西安超码科技有限公司、航天 科技集团 703 所、航天科技集团 43 所等单位进行定点采购。
2003年12月,上海浦东机场。北摩研制生产的国产刹车盘(副)将在上海航空公司的客机B2688号飞机上进行装机试飞。
波音737-800
波音客机装上国产刹车盘毕竟是第一次,虽然当年9月,北摩研制的波音737-700/800型飞机刹车盘已在桂林曙光橡胶工业研究所的动力模拟试验机上,进行了严苛的地面实物模拟试验,但装在真正的飞机上会有怎样的表现,大家心里都没底。连续起落测试结果表明,该刹车盘(副)技术性能与国外产品完全一样,全部达到了波音737-700/800飞机《国产刹车副地面试车试验大纲》内容规定要求。有的性能指标甚至高于国外产品,特别是在最关键刹车距离方面与国外产品相比距离更短,目前处于领先水平。
不久后,中国民航总局正式向北京北摩高科摩擦材料股份有限公司授权并颁发了飞机零部件制造人、波音737-700/800飞机刹车摩擦盘(副)批准书。
标志着我国首次实现了波音737-700/800飞机刹车摩擦盘(副)的国产化,在该领域拥有了独立自主的知识产权,材料配方申请了国家发明专利。
我国三代主战坦克上安装国产摩擦片
99坦克
很长一段时间,我国三代主战坦克上安装的都是日本生产的摩擦片,当国防装备上的关键部件都不能拥有自主知识产权时,关键时刻必将受制于人。最终,北摩攻克难关,研制出达世界先进水平的湿式重负荷铜基粉末冶金摩擦材料BM-103AS。不仅打破了发达国家在这一领域对我国的技术封锁和垄断、填补了国家空白,大幅度降低了装备成本,也对我国地面装备的发展以及在刹车制动技术方面赶超世界先进水平具有重大的现实意义。如今,
我国最先进的装甲装备新99坦克全部用上了拥有自主知识产权的“中国制造”高性能湿式摩擦片,北摩在其中功不可没。
这些年来,由于民营企业的身份,在参与国防装备研制的经费上,北京摩擦材料厂参与的大部分重大军品研制任务,完全是自筹资金、自担风险、砥砺前行。有时遇到资金运转不开,王淑敏会卖掉个人的房产投入到研发中。就是在这样艰苦的环境下,北摩高科用自己的实际行动,自觉地走出了一条自主创新的道路。
如今,不仅在军品领域,在民航领域北摩也打出了一片天地。有关部门算过一笔帐:我国每年若购买200套进口刹车盘,就需花费人民币1.2~1.4亿元左右。北京北摩高科摩擦材料股份有限公司研制成功的波音737-700/800飞机刹车摩擦盘(副),不仅打破了发达国家在该领域对我国的技术封锁,可为国家节省大量的外汇,迫使国外产品大幅降价,同时促进了民族飞机刹车摩擦盘(副)制造业的发展和壮大,为社会创造许多就业的机会。
高铁制动片打破垄断 实现国产替代
北摩高科粉末冶金闸片
“复兴号”高铁是由中国铁路总公司牵头组织研制、具有完全自主知识产权、达到世界先进水平的动车组列车。近年来,“复兴号”已成为中国制造的一张名片,并成功走出国门。但鲜为人知的是,高铁的刹车片长期依靠进口。此前在国际上只有德国、法国和日本等少数几个国家能够生产高速列车制动片,其中德国克诺尔公司垄断全球 80%以上高铁刹车片的市场。我国高铁列车制动系统的刹车片长期依靠进口,2012 年前一直全部引进国外产品。
然而,进口刹车片普遍存在价格高、供货周期长、备品备件供应不及时和售后服务差等问题。为打破这一尴尬局面,众多国内企业加入高铁刹车片研发行列,北摩高科凭借自身在航空和装甲车辆制动领域的技术优势,也成了其中的生力军。据悉,北摩为时速350公里的高铁研制的刹车闸片已在京沪线上实现装车考核,该闸片采用全新结构和全新材料设计,已申请了欧盟和亚洲地区国际发明专利。截至目前,装上北摩高科专用闸片的高铁列车已安全行驶六个半月,实现32万公里零故障,性能和质量远超国外同类产品。
复兴号高铁
北摩高科从单纯生产粉末冶金摩擦材料到炭炭复合摩擦材料,从刹车盘(副)到刹车机轮,再到刹车系统,甚至整个飞机着陆系统,一跃而为国内刹车制动产品的龙头企业。如今,他们的产品装配在包括运20和绝大多数新型国产歼击机以及苏30、伊尔76等国际先进战机上,其质量及先进程度完全可与国际顶尖产品比肩。
加大投入 研制国际前沿水平全电刹车机轮
但是如果放眼全球,北摩高科的技术优势还未能显现。在国际市场,生产飞机碳刹车盘的企业主导者是美国的 Honeywell、B.F. Goodrich、法国的 Messier-Bugatti、英国的 Dunlop四家企业。
从技术角度来说,以飞机刹车控制系统为例,目前全电刹车是最大的发展趋势。其基本的思想是用电气系统代替包括油箱、液压马达和液压管路的现有液压系统。“研究全电刹车控制系统的关键技术,对提高飞机性能、与国际同行业先进技术接轨对飞机的发展具有重大的现实意义。”
由于全电刹车在重量、安全性、刹车效率方面都具有优势,美国、法国和英国正在积极发展全电刹车控制系统,技术也走在全球技术前列。相比之下,我国对全电刹车统的研制与发达国家差距较大。
国产大飞机C919
北摩高科属于中国制造2025所支持的高端装备制造产业,希望借助中国制造2025的东风,实现进一步的突破,赶超对手。作为军工领域的国家级高新技术企业,北摩高科方面表示,目前内部团队已经开展了国际前沿水平的大型运输机全电刹车机轮、航天高空领域无人机全电刹车机轮的研制工作。公司生产的飞机刹车控制系统及机轮产品正朝着全系统集成化、智能化、全电化的方向发展。
实践告诉我们:一个国家只有拥有强大的自主创新能力,才能在激烈的国际竞争中把握先机、赢得主动。特别是在关系国民经济命脉和国家安全的关键领域,真正的核心技术、关键技术是买不来的,必须依靠自主创新。用王淑敏的话来说:“目的不仅是替代,就是要在性能和质量上超越它,真正地体现中国制造的力量!”