“自強(qiáng)不息，科學(xué)報(bào)國(guó)。”這是鐘掘?qū)ψ约旱囊蠛推谕?/span>
鐘掘是我國(guó)機(jī)械專業(yè)領(lǐng)域首位當(dāng)選為中國(guó)工程院院士的女科學(xué)家。作為中南大學(xué)教授，她幾乎每天準(zhǔn)時(shí)出現(xiàn)在中南大學(xué)的實(shí)驗(yàn)基地。她雖已88歲，但精神矍鑠、充滿激情，常常出差、下廠，到全國(guó)各地參加學(xué)術(shù)會(huì)議。
鐘掘的故事，是一個(gè)中國(guó)知識(shí)分子隨祖國(guó)發(fā)展而成長(zhǎng)的故事。她曾獲得兩項(xiàng)國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、兩項(xiàng)國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、一項(xiàng)國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng)，以及“全國(guó)先進(jìn)工作者”等榮譽(yù)稱號(hào)。
開啟在重工業(yè)領(lǐng)域的奮斗生涯
還是小學(xué)生的鐘掘，就背著行李與家人從湖南徒步到重慶，一路上，她飽嘗日本侵略帶來(lái)的苦難，深感只有祖國(guó)強(qiáng)大，人民才能安生。她從童年開始就下決心要為國(guó)家的強(qiáng)大而努力奮斗，這也成了鐘掘畢生的追求。
1955年，在北師大女附中求學(xué)的鐘掘即將畢業(yè)。
當(dāng)時(shí)，黨中央作出優(yōu)先發(fā)展重工業(yè)的決策。周恩來(lái)總理在報(bào)告中指出“重工業(yè)是國(guó)家工業(yè)化的基礎(chǔ)”，強(qiáng)調(diào)“集中主要力量發(fā)展重工業(yè)”。
“總理的報(bào)告長(zhǎng)久縈繞于心。當(dāng)時(shí)學(xué)校組織畢業(yè)生去鋼廠煤礦接受現(xiàn)場(chǎng)擇業(yè)教育，雖然生產(chǎn)條件十分艱苦，但工人的勇敢、勤勞振奮人心。我決心為國(guó)家經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)建設(shè)努力奮斗，便填報(bào)冶金機(jī)械為志愿。”從此，鐘掘進(jìn)入北京鋼鐵學(xué)院冶金機(jī)械專業(yè)學(xué)習(xí)，開啟了在重工業(yè)領(lǐng)域的奮斗生涯。
幾十年后的今天，她仍和團(tuán)隊(duì)里的年輕人一起迎接新型空天裝備、空天運(yùn)載功能升級(jí)帶來(lái)的新挑戰(zhàn)。
“這些領(lǐng)域里既有必須競(jìng)爭(zhēng)制勝的國(guó)家任務(wù)，又潛藏亟待破解的技術(shù)奧秘。”鐘掘努力將占空天裝備結(jié)構(gòu)重量60%至80%的超高性能輕合金結(jié)構(gòu)向多尺度形性精準(zhǔn)制造推進(jìn)，創(chuàng)造了國(guó)際最大、最輕的大型結(jié)構(gòu)件，為空天往返復(fù)用長(zhǎng)期服役戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供了基礎(chǔ)條件。“團(tuán)隊(duì)的新一代技術(shù)和產(chǎn)品，一定能更好地助力國(guó)家空天制勝。”
打造世界最好的生產(chǎn)線
重工業(yè)這個(gè)充滿“陽(yáng)剛之氣”的領(lǐng)域，在很多人印象中是男性的天下。但鐘掘毫不猶豫踏入了這個(gè)“硬冷世界”，成為那屆北師大女附中300余名畢業(yè)生中選擇冶金機(jī)械專業(yè)的兩名女生之一。
1960年大學(xué)畢業(yè)后，鐘掘被分配到中南礦冶學(xué)院（中南大學(xué)前身）工作。“帶學(xué)生到冶金廠實(shí)踐調(diào)研后，我就想，要努力助推我國(guó)冶金工藝過程全線機(jī)械化、自動(dòng)化，讓工人從危險(xiǎn)中走出來(lái)，讓機(jī)器工作如人一樣準(zhǔn)確。”鐘掘的科研工作就從這些具體的技術(shù)革新開始。
到了上世紀(jì)70年代后期，經(jīng)濟(jì)建設(shè)迎來(lái)高潮，鐘掘和同事開始向一個(gè)又一個(gè)冶金機(jī)械方面的大型工程技術(shù)難題發(fā)起沖擊。
上世紀(jì)80年代初，武漢鋼鐵引進(jìn)日本1700熱連軋機(jī)特大型工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)。然而，這套號(hào)稱集各種現(xiàn)代科技于一身的世界上功能最強(qiáng)的材料生產(chǎn)裝備，在空載試車時(shí)就出現(xiàn)重大故障——傳動(dòng)系統(tǒng)非承載面被異常破壞，日方指責(zé)是中方使用不當(dāng)所致。
鐘掘課題組應(yīng)邀進(jìn)行故障診斷，發(fā)現(xiàn)設(shè)備傳動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)部有一個(gè)設(shè)計(jì)之外的力流，以數(shù)倍于設(shè)計(jì)值的巨大負(fù)載在系統(tǒng)內(nèi)反向傳遞而導(dǎo)致設(shè)備異常損壞。這一問題的揭示令日方折服，不僅作出賠償，還修改了相應(yīng)的軟硬件技術(shù)。
這是此類設(shè)備設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行中從未被發(fā)現(xiàn)過的內(nèi)部隱蔽問題。發(fā)現(xiàn)問題所在，不僅讓我國(guó)打贏了國(guó)際技術(shù)較量戰(zhàn)，也打開了鐘掘認(rèn)識(shí)機(jī)械工程世界的大門。
通過處理多類國(guó)外引進(jìn)裝備技術(shù)的缺陷，鐘掘在實(shí)踐中得到了鍛煉。“只要不懈努力、潛心觀察思考、不懼權(quán)威，揭示已有的未知故障，大膽提出新方法，就一定能創(chuàng)造超過他人的工程系統(tǒng)，打造世界最好的工業(yè)生產(chǎn)體系。”她總結(jié)說。
發(fā)掘機(jī)械集成科學(xué)新內(nèi)涵
幾十年的教學(xué)與科研生涯中，鐘掘熱衷于在生產(chǎn)線上觀察、琢磨。“我喜歡欣賞機(jī)器強(qiáng)大的功能，也關(guān)注其中有無(wú)出現(xiàn)異常的生產(chǎn)現(xiàn)象，繼而通過采集數(shù)據(jù)、思考源頭機(jī)理等，提出解決異常問題的方法，最終以高效率獲得高質(zhì)量產(chǎn)品。”鐘掘說，“同時(shí)思考有沒有更好的方法，生產(chǎn)出性能更好的產(chǎn)品。”
在工作積累中，鐘掘日益感受到機(jī)械工程是一個(gè)神秘而又豐富多彩、潛力無(wú)窮的世界，是自然科學(xué)與人類智慧的美好結(jié)合，是不斷創(chuàng)造的“人造系統(tǒng)”，是人類生存發(fā)展的利器，隱藏了無(wú)窮的威力。
“要始終帶著好奇心學(xué)習(xí)思考、不懈實(shí)踐，運(yùn)用多學(xué)科的新知識(shí)，才能創(chuàng)造出具有新功效的機(jī)械裝備。”鐘掘表示。
在完成中國(guó)材料加工生產(chǎn)現(xiàn)代化改造任務(wù)的過程中，鐘掘發(fā)現(xiàn)了奇異現(xiàn)象并總結(jié)提出“封閉力流”概念；在完成我國(guó)3萬(wàn)噸水壓機(jī)能力升級(jí)的技術(shù)改造中，鐘掘發(fā)現(xiàn)水壓機(jī)存在巨大附加力矩，導(dǎo)致壓機(jī)米級(jí)直徑立柱、近千噸級(jí)重梁受損，只有嚴(yán)格控制作業(yè)狀態(tài)能量傳遞路徑和近零運(yùn)行誤差才能規(guī)避；在解決高速軋機(jī)振動(dòng)、軋件周期缺陷問題時(shí)，鐘掘發(fā)現(xiàn)不同軋機(jī)有不同的機(jī)電耦合諧振機(jī)理和不同的觸發(fā)敏感參數(shù)關(guān)聯(lián)規(guī)律……
鐘掘常說，“物理學(xué)的科學(xué)成就，最能引導(dǎo)人的創(chuàng)造欲望和創(chuàng)新想法。”她一直熱衷于尋求新的制造能量來(lái)充分調(diào)動(dòng)物質(zhì)深藏的本性，使其演變?yōu)楫a(chǎn)品超常的服役性能，先后將超聲技術(shù)、電磁技術(shù)引入材料形性制造中，在解決鑄件均質(zhì)純凈化、鍛件連續(xù)細(xì)晶化、薄壁構(gòu)件高剛度化等方面的問題中獲得了意想不到的效果。
在破解這些科學(xué)問題的過程中，鐘掘提出，在科學(xué)大發(fā)展的今天，要特別關(guān)注工程科學(xué)中的新知識(shí)，包括裝備運(yùn)行中的附加封閉力流理論、復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)耦合設(shè)計(jì)與解耦控制理論和方法、高性能構(gòu)件的形性協(xié)同制造和多尺度結(jié)構(gòu)形成的能量規(guī)律等。她提出的這些工程科學(xué)新知識(shí)已被同行認(rèn)可和應(yīng)用。
機(jī)械學(xué)科要有新作為
隨著科技的快速發(fā)展，有先進(jìn)的科技水平和創(chuàng)新能力已成為國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力的重要元素。
進(jìn)入21世紀(jì)，鐘掘敏銳地認(rèn)識(shí)到，在突飛猛進(jìn)的科技發(fā)展中，機(jī)械學(xué)科必須有新作為。國(guó)家安全的需要是第一位的，航空航天裝備的制造能力已從樣機(jī)研制轉(zhuǎn)為批量生產(chǎn)，而信息產(chǎn)業(yè)的落后狀態(tài)已威脅到國(guó)家經(jīng)濟(jì)安全，迫切需要突破關(guān)鍵制造技術(shù)和裝備領(lǐng)域的瓶頸。這是國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中兩個(gè)重要的戰(zhàn)略領(lǐng)域。
當(dāng)時(shí)，我國(guó)正在組織制定《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020年）》，鐘掘參加了規(guī)劃的戰(zhàn)略研究。
立足國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)和我國(guó)國(guó)情，鐘掘重點(diǎn)關(guān)注的是如何快速提升我國(guó)國(guó)防、經(jīng)濟(jì)、人民生活安全所需裝備的制造能力。通過和制造領(lǐng)域多位專家討論，她提出了“極端制造”的概念和內(nèi)涵，認(rèn)為要提升重大戰(zhàn)略領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力，必須具備在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中制勝的極端服役裝備制造能力，在此目標(biāo)牽引下，技術(shù)上必須突破極大尺寸、極小尺寸、極端服役能力、極端制造技術(shù)等技術(shù)要害和難點(diǎn)。
“要將制造的能量和物質(zhì)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的條件應(yīng)用到極致，使構(gòu)件處在最好的形性演變狀態(tài)，以獲得品質(zhì)最佳的產(chǎn)品。”鐘掘期望“極端制造”的概念能促進(jìn)國(guó)內(nèi)制造界搶占制高點(diǎn)。
這一概念經(jīng)專家論證獲得認(rèn)可，被列入《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020年）》的“前沿技術(shù)”，且被列入后續(xù)國(guó)家相關(guān)科技發(fā)展計(jì)劃，落實(shí)在國(guó)家科技項(xiàng)目中，已初見成效。
“國(guó)家重大需求永遠(yuǎn)是首要的”“科技進(jìn)步要靠自己奮斗”“難題總能破解”“自主創(chuàng)新是唯一出路”……這是鐘掘常說的話，也是她科研人生的寫照。她認(rèn)為，從事機(jī)械學(xué)科的教學(xué)與科研，要傳承，更要?jiǎng)?chuàng)新，不僅要堅(jiān)持走學(xué)習(xí)和創(chuàng)新并行的道路，還要帶著學(xué)生一起走好這條路。
現(xiàn)在，鐘掘仍帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)奮斗在科研一線，聚焦國(guó)家最需要的領(lǐng)域，努力攻克一道又一道科學(xué)難關(guān)。“我的科研和工作很忙，一般在學(xué)校食堂吃飯，偶爾會(huì)在家做菜。我很少有時(shí)間鍛煉身體，隔三岔五下廠試驗(yàn)和出差，就是很好的鍛煉。不停地發(fā)現(xiàn)、思考、破題就是我的生活，很簡(jiǎn)單但很充實(shí)。”鐘掘說�！�
《科學(xué)新聞》 (科學(xué)新聞2024年6月刊 封面)