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挑战世界难题,他用三十三年研制四代样机,第二代失败被推翻重来

2020年02月24日 20:50  点击:[]

“如果提前了解了你所要面对的人生,你是否还会有勇气前来?”

这是电影《无问西东》里开场的话。

如果知道人生大部分时间都将与黑土为伴,你会不会有勇气改学农学机械;如果知道自己要用三十年的时间,去挑战世界难题,你是否有勇气前来?

今天要介绍的就是这样一位“只问初心、无问东西”的科学家——蒋亦元。他历经三十三年,冲破了国际公认难题的束缚,发明了国际首创的“水稻割前脱粒收获机器系统”。

蒋亦元(图片来源:东北农业大学官微)

无问前程,南燕北飞

蒋亦元1928年出生在常州。怀着“科学救国”信念,18岁时他考入南京金陵大学的理(工)学院电机系。大一那年,他见到了学校有许多先进的美国农业机械,还有美籍教授执教,便想转系攻读农业机械化专业。

但由于电机系和农机系分属不同的学院,要转系放弃学籍就只能重新参加入学考试,如果考试失手,就意味着无学可读。但蒋亦元下定决心,凭着扎实的学习功底,他如愿以偿,从此将自己和农业机械专业连在了一起。

1947年9月,蒋亦元(右一)与农业工程系同班同学合影

大四时,他被内定留校任教,但蒋亦元又做出了个意外的决定,去东北!

这样的决定,是因为一场报告。为了建设东北,当时留美学习畜牧与农业工程专业的沈阳农学院院长张克威在南京作了一场报告。报告里张克威说,东北地大、人少、土壤肥沃,马铃薯长得碗口那么大,玉米长得噼啪响,非常适合搞农机化。蒋亦元听到后热血沸腾,报告刚结束,他就报了名,决定到那片广袤的土地上去闯一闯。

当时家人和学校领导都希望他能留在南京,同学私下里议论都觉得他太傻了。“我太热爱农机化这个专业了。”蒋亦元后来和媒体解释道。

1950年秋季,蒋亦元一路北上,在东北农学院(现东北农业大学)落了脚。

1955年1月,蒋亦元的课程讲稿

无问险阻,三十三载不动摇

上世纪六十年代,蒋亦元在香兰农场发现虽然农场有联合收割机,但在收水稻时,农民更愿意先人工把稻子割下来,再用机器脱粒。

当时使用联合收割机收割水稻和收割小麦等作物的方法差不多,都是先将作物割下来再脱粒筛选。但水稻和小麦不一一样,水稻的秸秆比较多,当把稻种和草杆分开时会损失掉比较多的稻种。

蒋亦元希望能从根源上解决问题——或许可以收割前先脱粒。1975年,他开始研究“割前脱粒”,这一干就是三十多年。

“割前脱粒”并不能说是个新想法,从19世纪中叶以来许多国家如澳、日、苏联、意、英、法、菲和我国十余个单位也都进行过研究,然而始终未果,所以一直被视为世界难题。

三十多年里,蒋亦元先后研制了四代样机。

1979年秋,第一代割前脱粒水稻联收机面世,在实现了割前脱粒的同时还能在稻草被覆带碾压之前将其切割并搂集成条铺。美国著名农机教授亨特这样评价道:“我确信它将是为水稻种植者造福的一项重大发明。”

1981年3月,蒋亦元执笔的:带式脱粒器的研究(初报)

然而六年后,第二代样机却因落粒损失过大而以失败告终。要想继续研究,只能从头再重来。蒋亦元经过反复思量和利弊权衡,终于下定决心采用一种能够实现防止堵塞的、气流吸运和滚筒式脱粒装置作根本性改动的方案。

1982年12月,蒋亦元(右一)参加农业工程师学会75周年庆典

第三代样机又是耗时四年。1987年,一种全新的机型研究成功,它采用气流吸运,并创制出一系列与之配套的新工作部件,构成了“割前脱粒”水稻收获机器系统。它谷粒损失少、能收倒伏水稻、稻草放铺整齐,又能将粮袋运出田间。

凭借这一成果,蒋亦元还先后荣获国家技术发明奖二等奖及黑龙江省科技进步奖一等奖,这也是新中国成立以来农业机械领域内获得的最高奖项。

但蒋亦元知道第三代样机尚有缺点,1米/秒的作业速度不能满足大面积作业的需要、不能在收粮的同时收草等问题。

1988年9月,蒋亦元设计的割前脱粒收获机第三代样机的主机

1999年,第四代样机“4ZTL-1800型割前摘脱稻(麦)联收机”问世。它作业速度快,在收获正常生长状态下的水稻,谷粒损失少,清洁率高。其鉴定结果为“国际首创、国际先进水平”,并取得3项发明专利。

好消息一个接着一个,“4ZTL”的专利以800万元的重金获得了转让,但蒋亦元却乐不起来。国际上有一个共识,科研成果到产品所需要的投入是科研成果形成过程中的投入的10倍。蒋亦元知道从样机到产品,也必将经历艰难险阻。

他在自己填写的一阕《虞美人》中写道:“这次第,垒卵覆冰,岂一个慎字可结?”

转让后,佳木斯联合收割机厂按图制作了两台样机,并进行了两年中试试验,结果发现三处堵塞问题急需解决。蒋亦元带领他的科研团队开始了十年之久的转化之路。

困难不仅来自工作,也会来自于生活。 1999年他的得力助手、爱妻罗佩珍骤然离世。2001年蒋亦元又被确诊为胃癌。手术后,大家都以为他会从此开始退休生活。但经过一段时间的康复后,年逾70的蒋亦元,又出现在实验室。

“水稻割前脱粒是一个世界难题,虽然我在攻克它的进程中取得了一些突破性的成果,但是到目前却仍然没有成为性能稳定、可以大批量投产的产品。因此,我没有停下来的理由。”蒋亦元说。

2009年10月,蒋亦元(左三)在机器旁边给研究生和工作人员讲割前脱粒技术

无问辗转,乐在其中

除了创造出割前脱粒水稻收获机器系统,蒋亦元还发现了相似理论中G. Murphy的π关系式合成理论中的重大缺点,使预测精度显著提高。这些开创性的研究成果,得到了该领域著名专家及院士们的高度评价。

醉心于钟爱事业的人,是不知疲倦、更是乐在其中的。蒋亦元总会在工作学习之余挥笔泼墨,根据科研感受赋诗填词。

第一代样机成功时,他写下了:

七律

己未秋现场汇报会后志

割脱颠倒竞折腰,辗转反侧四载宵。

悉心寻觅千百度,回头蓦见阑珊处。

切搂虽好仅端倪,誉声诉苦催征号。

且赏金秋意境高,车过桃山平川啸。

第二代样机失败时,他写下了:

忆秦娥

记丙寅之重挫

秋风瑟,扶禾脱带竟相斥。

竟相斥,逸籽顽穗,晴天霹雳。

雄峰漫道高天接,

当从谷底再攀越。

再攀越,金浪如海,残阳焚急。

第三代样机通过验收,他写下了:

排律

庚午秋专家评论后志

群雄息鼓我力单,十载苦斗终偿愿。

周旋未知贵奇正,万阻千险只等闲。

带走凹弧破流畅,盘指卸草简又欢。

金秸玉粒齐完好,粒不再飞穗不顽。

幅宽行速赛东洋,立倒稻麦前后霜。

草粮一车败笔少,收耕还田呈一环。

背水之势激我智,名声中外逼上山。

穿梭颠簸风尘扑,苦我心志劳筋骨。

带筒四易赤水渡,勤思群力越雄关。

侬若真是个风流,不凭天赋登“北坡”。

第四代样机专利成功转让,他写下:

虞美人

己卯4ZTL专利以重金许可实施喜忧参半

初报英伦出奇器,收麦简捷。

旋闻敛谷更优异,

哀哉,岂非被扼摇篮里?!

克弱思维胸中怀,待我寻再,

弃草丢谷却是机。

吸运贴割搂中条铺集,

这次第,垒卵履冰,

岂一个慎字可结?

蒋亦元认为,“想搞好科研的人,不应终日仅和数字、公式、定理等打交道,如能常读诗词,体会其精髓,以至习作,是有利于培养自己创新思维的。”

尽管直至今日,水稻割前脱粒系统尚未实现广泛应用,但不能磨灭蒋亦元对中国农机发展所作出的探索和贡献。改革开放40年来,我国农机工业取得了重大成就,蒋亦元以其贡献获评“改革开放四十年中国农机工业功勋奖章”,同时获评的还有汪懋华、陈学庚、罗锡文、赵春江、袁寿其、高元恩等人。今年,蒋亦元又当选“中国农业机械化发展60周年杰出人物”,颁奖大会上这样介绍他:

“蒋亦元院士的科教人生诠释着‘永开先河、与时俱进的创新意识,逆境不馁、守之弥坚的顽强意志,求真务实、坚韧不拔的科学态度,勤耕不辍、甘于奉献的无私品格’。”

在回访母校常州一中时,蒋亦元对母校的学子说,必须“把一生看作一个整体,不因一时一事的得失而动摇长远的目标。今天正在享受着昨天所创造的成果,或在呷吞着昨天酿成的苦酒。同样,今天又在为明天铺设着康庄大道或正设置着层层叠嶂。”

参考文献:

1.《蒋亦元:黑土地上收获理想》,中国科学报

2.《情系农机铸辉煌——记著名农机专家、中国工程院院士蒋亦元》,农业机械

3.《工程院士蒋亦元诠释“一生一盘棋”人生观》,常州日报

4.《蒋亦元院士获评“中国农业机械化发展60周年杰出人物”》,东北农大大学官网

5.本文图片来源于老科学家学术成长资料采集工程、东北农业大学官微、中国科学家博物馆(网络版)、豆瓣

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