曹賀全:在“盾與矛”中展現軍工情懷
發表時間 2018-12-05 16:33 來源 本站原創

  ——記中國兵器工業集團北方材料科學與工程研究院

  裝甲防護技術專家曹賀全

  編者按:當國與國之間的意識形態尚未融為一體的時候,我們需要強大的兵器去隔絕那些來自外在的威脅,曹賀全研究員在防護裝甲方面的研究成果,讓我們真正感受到了中國軍工的強大。

  曹賀全研究員是個低調的人,采訪中,我們也在感受著他的人格之美。本文只介紹了曹賀全研究員關于裝甲研究的冰山一角,但足以讓更多讀者從對戰爭的恐懼中釋懷,而他的研究,仍在繼續。

  專家簡介:曹賀全,男,1945年9月生,中國兵器工業集團首席專家,長期從事裝甲防護技術研究。幾十年來,他主持了多種裝甲尤其是反應裝甲的研究工作,開拓了我國反應裝甲研究領域,使我國反應裝甲技術從無到有,并達到國際領先水平。

  近年來,他主持研究的新型主動裝甲又取得了重大突破。曹賀全領導的裝甲防護研究團隊實現了我國裝甲防護技術的系列化發展,已經由單一的被動防護發展到主被動結合的綜合防護技術。其研究成果大量應用于我國裝甲車輛,使我國坦克裝甲防護能力達到國際先進水平。先后獲國家發明二等獎一項(第一發明人)、國家發明三等獎兩項(均為第一發明人)、省部級科技進步獎多項,并以第一發明人獲得國家發明專利二十余項。著有《爆炸式反應裝甲》、《裝甲防護技術》等兩部專著,在國內外發表論文多篇。主持完成國軍標六項。

  作為我國裝甲防護技術專家,他先后獲得何梁何利基金科學與技術進步獎、光華基金獎、兵工科技獎、全國優秀科技工作者、中國人民解放軍“九五”預研先進個人、山東省先進工作者、浙江省特級專家、科學中國人(2011)年度人物、2012年度國防科技工業十大“科技創新之星”等榮譽稱號,1992年開始享受國務院政府特殊津貼。

  做一名軍工的樸素定位

  2018年11月4日,CCTV-1綜合頻道正在播放的《加油!向未來》節目中,一輛裝備了柔性格柵裝甲的猛士裝甲車霸氣入場,引起了現場觀眾的拍手驚呼。猛士外掛的裝甲看上去像是家里院子的柵欄,而這個防護裝甲卻是由帶錐體的小鋼塊和柔性繩組成的。

  中國兵器工業集團北方材料科學與工程研究院裝甲防護材料技術專家曹賀全向觀眾介紹了“柔性格柵裝甲”的特點:“柔性格柵裝甲,它是用柔性繩索連接金屬節點組成的一個網狀防護機構,是能夠非常有效地防御破甲彈的一種裝備。是專門為了對付RPG火箭彈而設計的,我們把他叫做結構裝甲,利用它的結構效應來破壞火箭彈的彈體結構。我們的防護不是硬碰硬,我們用的是巧勁,所謂‘四兩撥千斤’。這個帶錐體的小鋼塊和這種柔性繩,看起來簡單,卻是我們的兩項發明專利。這個設計,使裝甲達到重量最輕,防護概率最高,其每平米只有20公斤左右,而金屬格柵每平米100到200公斤。整個裝甲車不會因為裝上它性能受到影響。我可以自信地講,我國的坦克防護水平達到了世界先進水平,有的已達到領先水平。”

  他說:“這一款目前代表著世界先進水平的柔性格柵裝甲已裝備了多種戰車,如我國在南蘇丹維和部隊。在真正戰場上,它是真正的戰斗力,是生命的防線。”

  主持人動情地說:“正因為有了這樣軍工人,有了他們的不斷地積累、不斷地研發創新和提升,才能使我們的鋼鐵長城變得越來越堅固,才能使我們在海外執行維和任務的這些戰士們能夠有更好的安全保障,真的謝謝這些軍工人背后的默默努力和付出。”

  實戰兵器搬上央視舞臺并不多見,但有一點不可否認,該裝甲看似簡單,但它具備了一定的科技含量。此時,站在舞臺上猛士裝甲車前的曹賀全,顯得異常高大。

  曹賀全是河北省豐潤縣人,1969年大學本科畢業于西南交通大學起重運輸機械專業。像所有經歷過那個特有年代的人一樣,他不僅接受著時代的磨礪,而且以心許國,在時代火熱的熔爐里鍛煉出了飛揚的青春與神采。大學畢業后的曹賀全被分配到大連鐵路分局工作,在當年,知識分子都被當作“改造對象”,必須接受工人階級的“再教育”,曹賀全也不例外。他的第一份工作是一名普通的鐵路工人,曾扛過鋼筋、修過鐵路,車、鉗、鉚、鍛、鑄各項工作都干過,而且一干就是五年,滴水成冰的寒冬臘月,揮汗如雨的炎夏酷暑,都成為了磨練與考驗。然而,不管身處怎樣的環境,曹賀全從未泯滅過胸中的壯志和理想,他不僅在五年的光陰中收獲了豐富的實踐經驗,也更進一步讀懂了“堅持”的深刻含義。這段經歷,為他日后攀登科學高峰奠定了基礎,成為重要的基石。

  1974年,曹賀全調入中國兵器工業集團第五二研究所。機遇總是留給有準備的人,在一次偶然的機會中,他憑借開闊的思路和縝密的邏輯思維能力打動了當時裝甲防護課題組的負責人,被力邀加入裝甲防護的研究,自此走上科研戰線。對此,曹賀全總是謙遜地說自己是幸運兒,能夠加入到所熱愛的事業,在裝甲防護的研究領域不斷探索、尋覓,是他一生引以為榮的,這也正是他堅持學習,從不放松對自我要求的必然結果。

  1981年,在科研工作開展之初,曹賀全被派往哈爾濱工業大學參加了兵器部組織的為期四個月的系統工程學習班,這成為對他的科研生涯具有極為重要影響與價值的一課。錢學森的系統科學思想一直是他后來科研工作的指導方針。裝甲防護技術涉及材料科學、工程力學、爆炸力學、彈藥工程等多種學科和理論,是典型的交叉學科領域。正是用系統科學的思想,他將金屬材料、非金屬材料以及含能材料有機結合,成功地研制出多種新型裝甲,不斷滿足我軍坦克等裝甲車輛對于裝甲防護的需求,在材料的工程化應用方面為我國裝甲防護技術的發展和武器裝備的現代化作出了重要貢獻。

  演繹矛與盾的精準碰撞

  曹賀全將三十余年的心血傾注在了裝甲防護工程技術研究上,鑄造國之堅盾、嘔心瀝血。在科研工作中,他一直都強調創新必須要有扎實的理論基礎,不能只顧眼前利益而重型號輕基礎,因此在研究過程中,要深入進行抗彈和防護機理研究,在研究“盾”的同時還應當研究“矛”的穿、破甲機理,而研究“矛”的同時要研究“盾”的結構和防護機理。

  針對創新的含義,曹賀全總結了一個公式:創新=發明+應用。他表示,只有根據市場需求來確定研究方向,并把研究成果應用于實踐,從而取得經濟效益,才算得上完成了一個真正的創新過程。在過去的數十年中,他的每一項發明都代表了一個重大的技術性突破,而每項發明在應用后都取得了顯著的經濟效益。今天,經他主持研發的多個型號的裝甲已絕大多數在我國坦克等裝甲車輛上得到了應用,裝備數量達到數千臺份。此外,除直接經濟效益外,裝甲防護的成果還主要表現在其可以保護價值數千萬元的坦克免遭毀傷,具有重大的軍事意義和經濟效益。

  曹賀全常說,人應該有夢想,還應當敢于奇思妙想,唯有如此才是實現創新性科學研究的源動力。“管壁效應”的設計成功驗證了這一現實。在一次出差的旅途中,曹賀全深夜躺在臥鋪車廂里,突然靈光閃現想到了“間隙效應”,意識到可否通過改變鋼管著彈角度的方式利用鋼管內壁形狀形成特殊的間隙效應。他翻身下床借助車廂內微弱的燈光畫出草圖,記下了一瞬間的靈感,回去以后立即按照圖紙加工。后來的打靶實驗證明了這一想法是完全正確的,技術上的難題迎刃而解。這就是“管壁效應”的由來,20年后,他又用計算機數值模擬從理論上證實了“管壁效應”現象的存在。根據“管壁效應”設計的裝甲的鋼管夾層結構,代替了當時國內外復合裝甲普遍采用的玻璃鋼、陶瓷等非金屬材料,不僅成本低,而且工藝性好,抗彈能力達到國外先進復合裝甲水平。該裝甲1987年設計定型,命名為“684復合裝甲”,應用于某型號坦克。該成果1990年獲得國家發明獎三等獎。由于保密原因時隔20多年,2011年,他在美國召開的第26屆國際彈道大會上發表了復合裝甲的“管壁效應”論文,贏得國際學術界的重視與反響。而這,已是他在二十多年前裝甲防護研究的第一項成果。

  曹賀全非常欣賞美國著名將領巴頓將軍的一句話:“不要告訴別人怎么做,只要告訴他們你期待他們得到的結果,他們就會用自己的創造力讓你驚嘆不已。”因此他經常強調,科研本身就是創新,而創新就在每一個人的身邊。正是通過生活中的點滴創新,他完成了由均質裝甲-復合裝甲-反應裝甲-主動裝甲的不斷飛躍,使我國的坦克裝甲防護能力達到國際先進水平,同時推動了國際裝甲防護及反裝甲彈藥技術的發展。而在科研團隊中,他也正是憑借著這樣的智慧和信念,帶領團隊發揮主觀能動性,不斷在科研一線上書寫著輝煌。

  科技創新,人才是基礎,他關心團隊建設,注重人才的培養。在他的帶動下,歷經多年的努力和發展已經形成了一支由研究所、工廠、院校專家組成的我國裝甲研究技術團隊。團隊在二十余年的持續探索和創新中,保證了我國的裝甲技術始終保持在國際先進行列,不斷滿足部隊裝備對于裝甲防護的需求,為我軍武器裝備性能水平的提高提供了強有力的技術支撐。同時裝甲技術的不斷進步也促進了我國反坦克彈藥技術的發展。

  在創新研究的進程中,曹賀全憑借著踏實的行動、嚴謹的作風、科學的態度、創造性的設想,將團結協作能力、創新能力、攻關能力發揮到了極致,實現了個人與團隊共同的快速穩定發展。

  裝甲,從被動防護到主動反應的升華

  1982年,以色列入侵黎巴嫩,在戰爭中,坦克首次披掛反應裝甲,致使敵人的聚能裝藥破甲彈幾乎失去效力。以色列以自損幾十輛的代價而達到擊毀對方坦克數百輛的戰果,反應裝甲也因此而名聲大震。當時,外商來我國進行反應裝甲表演試驗,曹賀全代表單位參加。

  此后組織兄弟單位研制出反應裝甲專用炸藥,并進行了大量的試驗,突破了結構單元等集成技術,很快就研制出了我國第一代反應裝甲,成功應用于現役裝備。其性能達到國外同類產品水平,顯著提高了裝甲車輛對破甲彈的防護能力,填補了我國反應裝甲的空白。

  第一代反應裝甲的問世極大提高了對聚能裝藥破甲彈的防護能力,被譽為聚能破甲彈的“克星”。然而,其缺點是不能夠防御動能穿甲彈,而動能穿甲彈又是一種反裝甲的最重要的彈種。為了使反應裝甲在防御破甲彈的同時,也能有效防御動能穿甲彈,曹賀全首次提出研制防御大口徑穿甲彈和破甲彈的“雙防反應裝甲”,并得到當時兵器部和軍方支持,于1986年正式立項并開展工作。

  在項目的研制過程中,曹賀全研究了炸藥感度和穿甲彈比動能的關系規律,組織研制了既保證引爆性能、抗彈性能又具有安全使用性能的反應裝甲專用改型炸藥;分析建立了反應裝甲使彈丸偏轉的工程計算模型,為反應裝甲結構設計提供了實驗和理論依據;試驗確定了總體結構、各部件材料、加工工藝和性能測試方法。他富有創造性地首次實現了反應裝甲對大口徑穿甲彈的防護,使反應裝甲具備了能同時防御破甲彈和穿甲彈的“雙防”功能,是我國反應裝甲領域第一個具有自主知識產權的項目,1990年獲得國家發明專利,1993年榮獲國家發明三等獎,如今已應用于我國多種型號的坦克。

  一番番的成功總伴隨著辛勤的心血和汗水,而曹賀全對這樣的艱苦努力無怨無悔。前方的路永遠充滿了未知與挑戰,他打破傳統反應裝甲結構模式,按照系統科學的設計思想,通過試驗優化參數,完善結構,突破了反擊系統及系統集成等關鍵技術,率領團隊研制的某型裝甲不僅使該反應裝甲抗穿甲能力和抗破甲能力大幅度提高,而且具備了抵御世界上最先進的反坦克導彈的能力,綜合防護性能達到國際領先水平。這一型號的裝甲凝聚了他與團隊的精神與付出,于2001年設計定型,2002年獲得國家發明專利,2005年獲得國家發明二等獎。直到十幾年后的今天仍未見諸國外報道。他創造了重量只有幾公斤厚度不到100毫米的金屬盒有效抵擋幾乎世界威力最大反坦克導彈的奇跡。2009年10月1日,在國慶六十周年的閱兵式上,裝備了這種裝甲的新型坦克橫空出世,它能使穿深一米以上均質裝甲鋼的美國陶氏導彈完全失效,使我國新型坦克裝甲防護能力達到國際先進水平。

  曹賀全從不因已經獲得的成績而滿足,為達到裝甲車輛輕量化的要求,提高反應裝甲在裝甲車輛小角度部位的防護能力并減少反應裝甲的體積和重量,他又主持研制了“聚能式反應裝甲”,首次將“聚能切割效應”引入我國的反應裝甲結構設計中,顯著提高了在“小傾角”條件下反應裝甲對大口徑穿甲彈和破甲彈的防護能力,確保反應裝甲技術再次取得新突破。這一項目2009年通過總裝軍工產品定型委員會設計定型,同年獲得國防發明三等獎,2010年獲兵器工業集團科技進步一等獎,現已在我國某型主戰坦克上得到了應用。

  鞭辟向里的“以矛代盾”思想

  當今時代,軍事實力是一個國家獨立自主的重要象征,世界各國不斷投入大量資金和人力開發研制。隨著“攻頂”彈藥技術的發展,破甲子彈已對裝甲車輛構成了巨大威脅,頂部防護成了裝甲車輛防護的薄弱環節,為了滿足裝甲車輛迫切的頂部防護需求,曹賀全又開展了新的研究。“攻頂”破甲子彈破甲射流通常沿垂直于裝甲車輛頂部的方向進行攻擊,如何設計新型裝藥結構以充分發揮反應裝甲的“角度效應”成為該項研究的關鍵。他創造性地提出了新的裝藥結構,成功解決了防護垂直入射小口徑破甲射流這一難題。這種反應裝甲不僅大幅度提高了裝甲車輛頂部的防護能力,而且顯著降低了裝甲車重量,1998年獲得國家發明專利,2002年獲得國防科技進步二等獎。



曹賀全在《加油!向未來》中展示柔性格柵裝甲

  此外,為適應反恐和城市作戰的需求,曹賀全還成功研制了專門對付反坦克火箭彈的某型裝甲。RPG—7火箭彈(國內稱新四零火箭彈)自上世紀50年代問世以來就顯示出其強大的生命力,后來又發展了多種型號,威力不斷增大。由于它小巧靈活,往往能以弱勝強,廣泛應用于世界各國,非常適合游擊戰、城市作戰,近年來被恐怖分子所利用,被稱為“改變世界的十大武器”之一。針對這一難題,曹賀全創造出的新型結構裝甲巧妙地解決了多年來困擾裝甲車輛不能很好地抵御反坦克火箭彈攻擊的難題。此項技術2011年通過鑒定,2012年獲得集團公司一等獎,國防發明二等獎。已在幾種輕型裝甲車輛上得到應用。

  隨著時代的發展,對武器裝備的要求也在不斷提高。進入21世紀后,為了更有效地抗擊穿甲彈和破甲彈,研究新型的主動裝甲已經成為目前裝甲防護的主要手段。

  曹賀全介紹,“主動裝甲”是一種“以矛代盾”的對抗手段,實際上,更準確地說應當叫做“主動防護系統”或“主動防護裝置”,因為它已經沒有了“甲”,靠的是探測、識別和攔截或干擾,將來襲彈丸半路消滅掉或者引向他處。系統中的雷達傳感器可以探測到逼近的威脅目標,當來襲彈藥距被防護坦克或裝甲車幾米到十幾米時的瞬間,發射器可發射出榴彈等干擾彈丸至來襲彈藥的面前,瞬時爆炸形成防御“盾牌”,產生大量預制破片將來襲彈藥摧毀在被防護體之外。

  已有的主動裝甲只能防御低速的破甲彈和反坦克導彈,而對于速度大于每秒一千米以上的穿甲彈丸,由于速度響應問題而無法實現。而高速動能穿甲彈又是反坦克的主要彈種,要實現裝甲車輛輕量化,如何防御穿甲彈已成為裝甲防護面臨的主要瓶頸技術。曹賀全率領的裝甲研究團隊經過兩年的論證,2011年,一個全新的項目開始啟動,它不同于國內外已有的主動防護技術,而是無論對低速破甲彈還是高速穿甲彈都具有優良的防護性能。目前該項目已經取得重要進展。

  “對抗的時間太短,是坦克主動防護系統研制的最大難點。因為在來襲彈丸中,高速的尾翼穩定穿甲彈的飛行速度達到1600米/秒以上,想攔截它十分困難。我現在要做的就是向解決防御高速穿甲彈這個裝甲防護的世界難題發起沖擊。”曹賀全信心十足地說。

  “隨著電子信息技術和反裝甲技術的發展以及戰場環境的變化,裝甲車輛只憑‘裝甲防護’來保證其戰場生存力已遠遠不能滿足。因此,今天的‘防護性能’應該有一個‘大防護’的概念,即綜合防護,也可稱為系統防護。綜合防護技術被認為是未來裝甲車輛提高戰場生存力的有效途徑。”曹賀全的裝甲防護研究團隊已經發展成多專業、多學科、多領域的綜合防護技術研究團隊,研究內容也從單一的裝甲防護擴展到主被動結合的綜合防護研究。

  在國防科研事業的天地里,曹賀全正是如此執著地前行,揮灑下一路汗水,在科學高峰上勇于攀登,用熱情和忠誠為國家奉獻著自己的全部力量。在一個個成果背后,是無數常人難以想象的困難和艱險,他從沒有半分退縮與遲疑,而一項項榮譽背后,是長期的不懈堅持。思路的解決、試驗、響應時間、測試、反擊彈設計、威力、數量、起爆、傳爆速度、殉爆、布置等等,無不需要用心血籌劃、計算。多少次失敗后他們繼續改進、再試驗......身邊工作的同志們有時都會覺得太難了,那種煎熬可能只有身臨其境者才有切身體會,但是他們依然長期堅守在工作崗位上,耐心完成每一個環節,從不曾動搖。

  雖然裝甲試驗必須嚴格執行安全操作規程,但是面對新項目、新領域,免不了也會有意外發生。一次,半公斤靶板破片曾在身邊兩米遠落下,瞬間融化了皚皚白雪;曾經曹賀全和同事乘坐的裝有靶板和實驗器材的車輛在冰雪覆蓋的山路失控迅速下滑,英雄司機跳車用事先備好的石塊打眼,汽車在距懸崖一米處戛然而止,而類似的事件還有很多!裝甲研究離不開彈藥,幾十年來經他們打過的彈藥不亞于一次小型戰役!在實驗中,難題、挫折、危險無時無刻地伴隨著他們。

  選擇了科學事業,特別是選擇了國防科研事業,就意味著選擇了與艱苦和寂寞相伴,對于曹賀全來說,還飽含著對國家和民族的深深的情愫。如今,年過七旬的他依然奮戰在國防科研一線,帶領他的團隊依然在探索和實踐,使我國裝甲防護水平在未來戰爭中立于不敗之地。

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