1961年和1962年是攻关会战最繁忙的两年， 我国石油战线捷报频传， 在玉门油田之外又发现克拉玛依和大庆两处大油田， 两处原油生产的航空煤油都需要添加抗烧蚀添加剂和进行试车试飞。空军明确规定： 凡用不同原油生产的航空煤油都要进行试车、试飞， 同一产地的原油改换了生产厂或生产工艺后也必须通过试车、试飞， 试车须选用涡喷5和涡喷6两种型号发动机， 分别安排在沈阳410厂和成都420厂进行， 任务十分繁重。那时我和陈兴民轮流参加试车和试飞。试车条件十分艰苦， 困难时期东北的生活条件更差， 试车组安排在厂招待所， 食堂不仅没有肉食， 蔬菜供应也很困难。走进试车台， 发动机一开车， 震耳欲聋， 耳朵塞上棉花心脏仍在颤动。试车按程序开车， 大家分工记录每个状态下的仪表数据， 一次寿命试车断断续续需要一两个月， 试车结束后试车组要参加发动机分解检查。在两年的试车试飞考验后， 国产航空煤油的高温烧蚀问题宣告解决， 中国航空煤油攻关会战跨过了最大的一道难关， 由空军安排定点机场试用。
彻底告别依赖洋油的时代
在联合攻关进程中我们对烧蚀和抗烧蚀机理同时进行了研究， 航材所五室肖绪昌等同志参加了这方面的工作， 最终达成了共识， 在理论上提高了一大步。最大收获还在于如何正确对待外国技术条件， 认识到在仿制阶段也必须深刻理解每项指标的真正意义及与使用性能的关系， 必须结合本国的实际条件进行研究修订才能逐步走上独立发展的道路。在攻克国产航空煤油高温烧蚀难关之后， 继续对试用过程中出现的问题， 如发动机高空喘振， 航空煤油在储存中变色， 航空煤油对油料操作人员的伤害等， 及时组织研究解决。特别对大庆航空煤油的冰点为-50℃是否适用于中国北方边防部队， 进行了专项研究 （选在1962年1月， 在齐齐哈尔机场进行了一次飞行测温试验）。空军调来了气象部队， 选择飞行速度较慢的歼5和轰5飞机， 在气温最低的时刻升空进行测试。那一年齐齐哈尔夜间最低温度接近-40℃， 白天机场旷野的温度也在-30℃以下。我们穿上部队提供的皮衣和大头鞋， 坐在冰凉的汽车塔台上， 记录飞行员从高空报来的测温数据， 记录到的空中最低温度为-86℃， 最低油箱温度为-51℃， 这是轰炸机投弹后打开弹舱门的飞行状态测到的最低温度， 由此确定冰点-50℃的航空煤油不能安排在我国三北地区机场使用。
通过研究室、工厂、外场的大量研究试验， 解决了遇到的各种难题， 大家对国产航空煤油有了全面深入的了解， 认识到国产航空煤油也具有很多优点， 它比苏联Tc-1航空煤油的热值高， 燃烧性能好， 这是航空煤油最重要的指标。
1963年上半年， 当我们把一个个出现的问题圆满解决时， 我国已经可以大批量向空军和民航供应合格的国产大庆、玉门和克拉玛依的航空煤油了。于是《人民日报》在头版位置发出了东方巨人自豪的壮语：“我国依赖洋油的时代一去不复返了！”
激情铸就神奇“桥”
———关桥院士全力打造航空特种焊接/连接技术体系
董宝珠
2010年11月10日， 在乌克兰驻华大使代表总统维克托·亚努科维授予关桥院士“乌克兰三级功勋勋章”的仪式上， 中航工业副总经理高建设代表林左鸣总经理及40万员工，对大使表示热烈欢迎和诚挚的谢意， 对关桥院士表示衷心的祝贺！ 他说：“这是关桥院士的荣誉， 是中航工业制造所和中航工业的荣誉， 也是中国人民的荣誉……关桥院士是中国科技工作者的杰出代表， 更是中航工业的骄傲。近半个世纪以来， 他埋头科研， 锐意创新， 成果卓著， 闻名海内外。他努力学习， 积极传播乌克兰的科技文明， 为中乌两国的科技合作搭桥铺路， 为中国焊接专业开辟了一个崭新的天地， 为中国航空工业的发展做出了重要贡献。”
高建设副总经理高度概括了关桥院士为航空工业的腾飞和焊接专业的发展， 搭桥铺路、屡建奇功的辉煌人生。
在航空工业60年发展壮大的历史画卷中， 记载着几代航空人坚贞不渝的忠诚、追星赶月的才智、艰苦卓绝的奋斗和孜孜以求的奉献。其中， 关桥院士， 堪称先进航空制造技术的一面旗帜。
“我架的是特殊之‘桥’”
关桥出生于1935年， 父亲是一位土木工程师， 怀着“技术救国”的善良愿望， 希望儿子成为振兴中华、建造桥梁的工程师， 取名“桥”， 并吟诗寓意：“桥建跨险须从容， 因地制宜质不同； 方便让给过往人， 重担肩负一生中。”
1952年， 全国高校首次统考， 关桥填报的志愿是地质、水利、航空等专业。然而， 他接到的录取通知， 却是到北京俄语专修学校留苏预备部报到， 成为新中国派往苏联留学的预备生， 并根据国家需要， 分配他学习焊接专业。关桥满怀激情地对父亲说：“祖国的需要就是我的志愿。我还是架桥， 架的是特殊之桥。我一定好好学， 好好干！”掷地有声， 犹如对父母、对祖国的庄严承诺。
1963年， 关桥从莫斯科包曼高等工学院研究生毕业， 到中航工业制造所 （简称制造所）工作。从此， 他献身航空焊接事业， 忠诚地、创造性地履行自己的诺言。
他1989年获全国先进工作者称号、1992年获首届航空金奖、1994年当选中国工程院首届院士、1998 年获何梁何利基金科学与技术进步奖、2000 年获国际焊接学会终身成就奖———荒田吉明奖 （是获此大奖的第一位中国人）、2004年获英国焊接研究所 （ TWI ） 颁发的布鲁克奖章、2005 年获中国焊接终身成就奖、2006 年获中国机械工程学会科技成就奖……这些， 无疑是对关桥践诺的最好诠释。
“攻坚桥”——解决世界性难题，提升航空制造水平
入所后， 关桥很想结合航空产品开展焊接应力与变形方面的科学研究。但由于当时条件所限， 难以成行， 他就把志趣埋藏在心中， 认真完成领导安排的研究项目， 到工厂参与技术革新， 解决生产急需。
改革开放的春天， 激活了关桥梦寐以求的志向。
20世纪70年代， 焊接力学在各国兴起， 焊接应力与变形研究是其分支之一。为了赶上国际前沿， 关桥如饥似渴地学习有限元数值分析方法和计算机编程运算， 掌握了当时穿孔纸带编程的基本功。面对焊接力学这门多学科交叉的边缘学科， 关桥决心在传统的焊接专业知识与焊接力学之间架起桥梁， 从以定性、经验为主到定量、精确的分析计算， 用计算模型科学地评价与求解工程实际问题。
在“焊接变形不可避免”早已成为共识、困扰各国科技工作者的情况下， 关桥瞄准了这个世界性难题。他深知， 航空航天飞行器为了减重， 提高有效载荷因数， 大量采用薄壳焊接结构。但焊接引起的应力与变形， 却造成了产品质量不稳定、结构几何形状偏离设计要求等严重问题， 直接危及飞行器的安全和可靠性。
关桥率领课题组向这个世界性难题宣战了！
反复的思考与联想， 使攻坚的思路越来越清晰： 绝不能采取焊后矫形的消极、被动的措施， 要用焊接力学的方法积极、主动地控制变形。他双管齐下， 首先在理论上突破“变形不可避免”论， 深入机理与基础研究； 同时开展了在焊接过程中控制应力与变形的应用研究。
为此， 他招收了更多的研究生， 查阅了由于“文化大革命”的劫难而多年未曾跟踪过的文献资料， 经常为构思而彻夜难眠， 品味着多次失败的挫折。在最困难的时刻， 关桥眼前浮现出在航空工厂看到的情景： 钣金工师傅们用榔头敲砸已变形的焊件， 金属构件的轰鸣声使长期从事矫形的师傅耳聋失聪……这， 深深震撼着关桥的心：“一定要实现焊后无变形！”
他把焊接传热学与弹塑性力学相结合， 用高温云纹测试焊接瞬态变形动态过程， 对焊接过程中的瞬态热弹塑性特征做出描述与定量分析， 论证了主动控制应力变形的必要条件与充分条件， 终于得出结论： 只要把残余压应力降低到小于临界失稳应力， 即可在焊接过程中控制变形， 使焊后的工件平整如初———“薄壳结构低应力无变形焊接理论”形成了。根据这一理论， 他迫不及待地带领课题组进行工程化应用研究。经历了失败、试验， 再失败、再试验……当第一块焊后无变形的试件诞生时， 他喜出望外，“薄壳结构低应力无变形焊接方法及其装置”成功了！
该技术当即应用于涡喷13、涡喷7等航空涡喷系列发动机的研制与生产， 消除了质量隐患， 解决了型号研制中的关键难题， 实用效果突出， 效益显著。同时还用于航天运载火箭的研制。1986年， 航天重点型号“长征三号甲”运载火箭燃料贮箱的研制遇到了焊接变形的难题。关桥冒着风险， 主动请缨， 解燃眉之急。看着直径3m多的庞然大物， 还有协议书上那十分苛刻的技术要求：“控制焊接失稳变形必须在1‰以内”！ 学生们沉不住气了：“关老师， 这么大的风险， 有把握吗？”“有， 至少50%！ 另外50%正是我们考验新技术要争取的目标。”关桥带领课题组与“长征三号甲”攻关组通力合作， 经过3年的反复攻关、现场调试、改造工艺装备， 采用“静态”控制的方法试焊， 终于使焊件完全合格， 为“长征三号甲”成功发射做出了贡献。时任航空航天工业部副部长的刘纪元说：“今后， 航天焊接遇到难题， 就找关桥。”
这项创新性成果， 为保证航空航天薄壳焊接结构的完整性和可靠性， 为焊接力学学科发展做出了重要贡献。
1987年， 关桥应英国皇家学会之邀， 去剑桥英国焊接研究所进行合作研究。行前， 他将这项成果申报了国家发明专利， 带着有自主知识产权的项目走出了国门。英国焊接研究所所长A． A． WELLS博士惊奇地说：“太奇妙了！ 把不可能的事情变成了现实！”
1995年， 该成果获国家技术发明奖二等奖。
“创新是一个永无休止的过程。”关桥如是说。成功之后， 他继续对成果进行反复的优化： 在实现了基于“全截面热拉伸效应”的“静态”控制之后， 又发展了基于“局域热拉伸效应”的“动态”控制的低应力无变形焊接方法及装置， 使其更具有工程应用的柔性。此项成果再获国家发明专利。
“拓展桥”——不断开辟新领域，增强航空制造实力
50多年来， 制造所的焊接专业犹如小苗长成了参天大树———从一个焊接小组发展为居国内领先地位的航空特种焊接/连接技术体系 （见附录———关桥亲手绘制的示意图“成长树”）。
毋庸置疑， 这个体系形成与发展的领军人是关桥。
他领军的要诀之一， 是“特需”、“关键”、“迫不及待”、“创新”10个大字———凡是航空制造特需的、关键的前沿技术， 必须迫不及待地研究、应用， 必须坚持创新。
1980年4月， 关桥参加美国焊接学会第61届年会， 参观了波音、麦道等公司， 了解到美国已把超塑性成形/扩散连接 （ SPF/DB ） 应用到钛合金结构的制造上。出于对科技前沿发展的敏锐感， 出于对及时掌握最新技术为航空工业加力的激情， 他意识到这是一项航空制造/成形/焊接实现跨越式发展的重要突破。虽然当时国内已有人搞汽车工业的超塑性成形，但并未开展钛合金结构的SPF/DB组合工艺研究。他坚信， 把SPF/DB用于钛合金， 对于航空新型结构的设计创新是一项“特需”的和“关键”的制造技术。因为钛合金是航空结构上广泛采用的轻金属材料， 航空制造一定要抢占制高点！ 他迫不及待地回国了， 迫不及待地与同事纪文海指导研究生赵玮完成了“Ti-6 Al-4 V合金的SPF/DB组合工艺研究”， 开启了飞机新型钛合金结构设计/制造的创新之路。
超塑性成形和扩散连接是两种不同的制造方法， 其技术要素都是压力、温度和时间。更神奇的是， 钛合金的“超塑性”和“扩散”的最佳温度竟然相同， 这绝妙的匹配， 使二者可以在同一个工序中完成。当钛合金TC4达到925℃时呈现“超塑性”状态 （如同麦芽糖受热成为糖稀）， 此时只要稍加压力即可变形， 若用高温模具控制其变形， 再冷却至室温， 即可成形为所需要的构件 （如同吹糖人的艺人一边吹胀热糖稀， 一边捏成各种形象）。扩散连接， 则是在高温、加压条件下保持一段时间， 使两个工件表面对接、双方的原子相互扩散，成为一个整体。
20世纪80年代， 关桥指导他的科研团队运用新开发的SPF/DB技术研制的典型构件，在歼8飞机上应用； 同时也开展了SPF/DB的一些基础研究项目， 如模具的材料、设计、制造、过程控制系统等， 为该技术的扩大应用和在飞机上钛合金用量的扩大奠定了良好基础。从90年代开始， 钛合金的SPF/DB结构件， 尤其是承力构件的设计与制造日臻成熟。多层钛合金夹芯壁板结构、空心叶片或导流支板的SPF/DB制造牵引了结构的轻量化、整体化的设计方向。除在飞机发动机上应用外， 在导弹壳体、弹翼结构的设计制造中， 同样取得了突出的技术经济效益。钛合金SPF/DB和钛合金激光焊接技术相结合， 也早已成功应用于某重点型号腹鳍的研制与生产。
关桥的“10字诀”， 同样引领着其他特种焊接/连接技术。
