2022年5月14日，編號為B-001J的C919大飛機首次飛行試驗圓滿完成，這是中國商飛公司即將交付的首架C919。消息傳來，迅速登頂各大熱搜榜單。

這是近期我國在航空航天領域取得的系列成果之一。神舟十三號載人飛船返回地球，“天舟四號”貨運飛船成功發(fā)射，多款戰(zhàn)機換裝“中國心”，種種成績讓“敢上九天攬月”不斷成為現(xiàn)實，這離不開無數(shù)科研工作者的辛勤努力。

此前，來自中國科學院和中國工程的院士在公開講座中親身講述科研歷程，讓公眾了解到這些成果背后的攻堅過程。

國產大飛機背后的金屬3D打印

C919是中國擁有完全知識產權的國產大飛機，中國團隊完成了100多項關鍵技術攻關。以金屬3D打印技術為例，3D打印鈦合金零件在C919中首次得到成功應用，有效降低了飛機的結構重量，延長使用壽命。

在中國科協(xié)“科創(chuàng)中國”與抖音聯(lián)合推出的視頻科普欄目《院士開講》中，中國工程院院士、材料制造專家王華明講到了金屬3D打印在國產飛機中的應用。這項技術也叫增材制造，其原理是把零件切分成無窮多的平面，把三維的復雜零件當成二維的平面問題來做。

“金屬3D打印像是揉面，把粉和絲這樣的原料，通過熔化這個過程，完成合金化，完成凝固，完成材料的制備，材料制備出來就已經是做成的復雜零件。”王華明形象地總結道。

2000年，王華明院士團隊進入金屬3D打印領域。當時，美國鑄造業(yè)龍頭企業(yè)Aeromet已經開始嘗試用增材制造的方法，制造航空器的大型關鍵構件，已經進入工程驗證階段，但始終未能解決疲勞性能問題，最終認定這種方法無法實現(xiàn)，在2005年放棄了。

“那個時候他們最終得到結論，這條路走不通，用于做關鍵構件是不可能的。當然我們繼續(xù)堅持，最后把它做成了。”王華明院士在《院士開講》中說。2005年，王華明院士團隊研制出了中國第一個安裝到飛機上的3D打印零件。

2009年，王華明團隊利用3D打印技術，耗時55天做出了C919機頭鈦合金主風擋整體窗框。這種構件尺寸大、形狀復雜，國內飛機制造廠的傳統(tǒng)方法無法制作。歐洲一家公司可以制作，但周期漫長，需要兩年時間才能交貨，而且價格高昂，僅每件模具費就要50萬美元。而王華明院士所需成本不足歐洲鍛造模具費的十分之一。

鈦合金技術：從落后12年到世界前沿

除了民用大飛機，軍用領域也有新進展。近日，多款戰(zhàn)機換裝國產太行發(fā)動機的新聞受到廣泛關注。“太行”發(fā)動機也叫渦扇10系列發(fā)動機，其鈦合金含量達到25%，與國外先進發(fā)動機鈦用量相當。

有人評價說，航空發(fā)動機是飛機的“心臟”，是“要不來、也求不來的”，必須要靠自己。這背后是眾多科研工作者長達66年的努力，曹春曉院士就是其中有代表性的一位。

88歲的曹春曉一直記得他第一次聽到“鈦合金”三個字時的場景。

那是1956年，他剛從上海交通大學畢業(yè)，堅持想要從事國防科研，如愿被分配到北京航空材料研究所。報完到，研究所領導就安排曹春曉加入首個航空鈦合金實驗室的籌建。他到圖書館查資料、四處打聽，才逐漸了解到，鈦合金是一種新型金屬，可以顯著減輕結構的重量，提高使用性能，很適合用作航空材料。

“美國最早是在1954年使用鈦合金的，而我們國家晚了12年。”對于曾經的落后，曹春曉在《院士開講》中強調了兩次。六十年代，他成功研制出“超高溫鍛造”和“相變溫度壓延”的創(chuàng)新性工藝，并和同事提出TC4鈦合金葉片和盤研制作為我國航空用鈦的突破口。1966年，中國誕生了第一臺裝上鈦合金葉片的航空發(fā)動機，填補了空白。

八十年代，曹春曉創(chuàng)造性地提出了一種高低溫交替的鈦合金鍛造工藝，應用在新型國產殲擊機中，節(jié)約了數(shù)百萬美元外匯。憑借這項具有國際先進水平的新工藝，曹春曉在1987年獲得了國家科技進步獎一等獎。

國產殲擊機上的鈦合金用量不斷增長，從殲-8的2%提高到殲-31的25%;在需要更強抗腐蝕性能的艦載機上，殲15鈦合金利用量達到20%，比美國F-18E/F艦載機更高。而在至關重要的航空發(fā)動機方面，太行發(fā)動機鈦合金含量達到25%。

敢上九天攬月，同時播撒“種子”

除了航空領域的進展，航天工程的一系列成果也屢屢受到關注，比如神舟十三號載人飛船返回地球、“天舟四號”貨運飛船成功發(fā)射、“祝融號”發(fā)現(xiàn)火星水活動痕跡、學者發(fā)現(xiàn)月壤可催化生產氧氣和燃料。“敢上九天攬月”，航空航天領域的進展展示了中國科技的“高度”。

中科院院士、火山地質與第四紀地質學家劉嘉麒在視頻中提到，其實很多航天領域的工程都少不了地質學家的緊密配合，比如“祝融號”火星車應該落在哪里取樣，月壤成分如何。目前，劉嘉麒院士所在的地址與地球空間研究所就承擔了月壤研究工作。

和劉嘉麒院士一樣，越來越多的科研工作者開始與大眾直接對話，通過科普講座的方式，讓網友了解我國在航空航天等領域的進展。值得注意的是院士群體，他們是頂尖科技的創(chuàng)造者，深知科學傳播的重要性。如今，他們進校園，參加論壇，或是在視頻平臺開設科普講座，讓大眾了解到國產科技的進程。

“用短視頻做科學傳播和普及，對用戶來說非常方便，知識和內容也很生動真實，規(guī)模和效果都更好，這也是科技創(chuàng)新的一種形式。”劉嘉麒院士在一支視頻中這樣表示。一期科普講座視頻能有上百萬人觀看，他對此很驚訝。

劉嘉麒、曹春曉、王華明等10位兩院院士參加了由中國科協(xié)“科創(chuàng)中國”與抖音聯(lián)合推出的科普欄目《院士開講》。蔡榮根和潘永信等院士則在《院士開課啦》中科普火星、引力波、地磁學等領域知識。

在視頻講座的最后，88歲高齡的曹春曉院士提及自己的兩個夢想。一個是坐上中國自主研發(fā)的國產大飛機，這將很快成為現(xiàn)實。另一個是希望研制出質量更好的航空發(fā)動機，這條路還很長，需要更多年輕人參與到科研中來，而科普便是播撒“種子”的過程。