【文/觀察者網(wǎng) 王世純】11月18日，2021年兩院院士增選結果正式揭曉，共有149人當選。中國科學院增選院士65人，中國工程院增選院士84人。其中，中國航空工業(yè)集團公司沈陽飛機設計研究所的王向明新當選中國工程院院士。

王向明是航空工業(yè)沈飛設計研究所項目總設計師、“鶻鷹”飛機常務副總設計師、航空工業(yè)集團增材制造首席專家。

他是我國飛機機體平臺結構設計的領軍人物和學科帶頭人，在飛機結構方面創(chuàng)新成果豐碩。王向明的一系列研究大幅度降低了多型戰(zhàn)機結構重量、增加了飛機壽命，減少了危險部位，并創(chuàng)新性率先將。此外，王向明提出“協(xié)同設計/制造前移”的快速試制模式，減少了新型戰(zhàn)機的研制時間。

飛機結構學科帶頭人 創(chuàng)新成果豐富

作為飛機機體平臺結構設計的領軍人物，王向明新當選中國工程院院士實至名歸。

據(jù)“沈陽發(fā)布”2019年報道，2012年10月31日10時31分，我國中型四代戰(zhàn)機“鶻鷹”呼嘯著滑出跑道，一飛沖天?！苞X鷹”戰(zhàn)機有多項創(chuàng)新技術走在世界前列，其帶頭人就是王向明?！苞X鷹”快速試制創(chuàng)造并保持了多項紀錄：全機重量控制精度提高一個數(shù)量級；危險部位減少一半；結構件/工裝減少一半，設計制造縮短1/4。

中國科技新聞學會主辦的《科學中國人》雜志今年8月刊的封面人物就是王向明，其中詳細介紹了王向明的科研歷程。

王向明指出，無論哪一代戰(zhàn)機，都離不開機體結構。機體結構構成了飛行和裝載平臺，是影響飛機戰(zhàn)技性能和飛行安全的關鍵因素。“飛機結構設計是一項創(chuàng)造性工作，沒有什么是一成不變的”。

現(xiàn)代戰(zhàn)機結構普遍存在著兩類棘手的問題——新機研制普遍超重、服役型號頻繁開裂。其中結構超重會降低飛機戰(zhàn)術、技術指標，使飛機變得笨重、航程變短、掛載武器減少；疲勞開裂則會直接影響飛行安全，降低服役戰(zhàn)機的完好率、出勤率。傳統(tǒng)結構伴隨四代戰(zhàn)機已走過70多年，經(jīng)歷了經(jīng)驗設計（繼承設計）、等代設計、精益設計。半個多世紀以來，結構設計/分析方法、計算機/數(shù)字化技術、先進材料/制造技術發(fā)展迅猛，但結構自身發(fā)展較慢，相對滯后，超重、開裂仍是設計師們最為頭疼的問題。

王向明和中型四代戰(zhàn)機“鶻鷹” 圖源：航空工業(yè)官方微信號

王向明曾在原總裝先進制造技術專業(yè)組做專家20余年，多年研究工作的積累使他深刻認識到，飛機結構的研制長期采用串行“孤島”模式，設計與制造脫節(jié)，閉門造“圖”，設計技術發(fā)展沒有原動力，被迫借鑒、繼承老舊結構，超重、開裂周而復始?！拔也幌嘈?，用老舊飛機結構能搞出新一代戰(zhàn)機！”王向明如是感慨。

為了解決戰(zhàn)機結構帶來的難題，王向明提出基于先進制造量身定做“四化”創(chuàng)新結構，即新概念結構——大型整體化、構型拓撲化、梯度復合化和功能結構一體化，以實現(xiàn)高減重、長壽命、多功能、低成本、敏捷制造，進而支撐新一代戰(zhàn)機型號研制。

王向明提出基于先進制造的整體主承力部件多約束設計方法，發(fā)明了無接頭連接的翼-身整體大部件、鉸鏈式平尾部件，突破結構重量、壽命等極限束縛；提出基于增材制造的飛機結構創(chuàng)新設計、有關艦載機的結構損傷搶修設計方法，建立多種增材創(chuàng)新主承力結構和功能結構，開辟了增材構件在飛機上工程化應用先河，單機用量（重量）達到復合材料的1/7（3%）；提出了“協(xié)同設計/制造前移”的快速試制模式等等，大幅度縮短了研制時間，在新一代殲擊機平臺研制中發(fā)揮了核心作用。

據(jù)王向明介紹，飛機戰(zhàn)損/戰(zhàn)傷比為1∶20，結構戰(zhàn)傷占近90%，若無法及時搶修即相當于戰(zhàn)損。對此，他提出了補強幾何應力集中/填充復合應力集中最小的修理設計方法、浪涌偏差修正方法，建立“四快”修復流程與數(shù)據(jù)庫——設計、評定、制造、修復。主持完成了3類材料、9類構件的地面靜態(tài)、搖擺動態(tài)環(huán)境下的工程驗證，為保持艦載機完好率提供技術途徑。

“鶻鷹”上的翼-身整體大部件 圖源：社交媒體

王向明的一系列成果，使我國成為唯一實現(xiàn)增材制造構件在飛機上規(guī)模化應用的國家。王向明領銜的“基于增材制造的飛機結構創(chuàng)新設計與工程應用”項目由此獲得了國防科技進步獎一等獎。

王向明在國家科技獎勵大會 圖源：《科學中國人》雜志