原標題:風洞,科技較量的制高點——來自中國空氣動力研究與發(fā)展中心的報告
風洞,是“飛行器的搖籃”。有什么樣的風洞,才能有什么樣的飛機、飛船、火箭、導彈等飛行器。與之相關的空氣動力學研究水平,是一個國家科技實力和綜合國力的重要標志。
一直以來,我國空氣動力研究能力在國際賽場上穩(wěn)居第一梯隊。
然而,2008年5月12日,四川一場特大地震,讓在震區(qū)的中國空氣動力研究與發(fā)展中心遭受損失。盡快恢復和提升空氣動力試驗研究綜合能力,成為中國“氣動人”沉甸甸的使命。
2015年5月12日,在涅槃重生的中國空氣動力研究與發(fā)展中心,科技日報記者看到,數(shù)十座現(xiàn)代化風洞設備星羅棋布,100余項國家和軍隊重點科研項目全面鋪開,數(shù)十個關鍵氣動難題取得歷史性突破……
使命:建設世界一流
1968年,由錢學森、郭永懷倡議和規(guī)劃的中國空氣動力研究與發(fā)展中心,在四川組建,就是為了早日研制出我們自己的飛機、火箭。
歷經(jīng)40年建設發(fā)展,該中心緊盯國家重大戰(zhàn)略需求,建成了數(shù)十座風洞設備和專用設施組成的亞洲最大風洞群,累計承擔國家和軍隊重點課題1700余項,完成風洞試驗50余萬次,為武器裝備研制和國民經(jīng)濟建設提供了重要支撐。
2008年突如其來的大地震,卻驟然打亂了中國“氣動”事業(yè)的前進步伐。
一場與時間賽跑的風洞建設大會戰(zhàn)全面展開:重建必須瞄準世界一流目標,在高起點上打造新型國家氣動中心。
他們成功了!
——航空聲學風洞,主要用于研究解決飛機飛行降噪問題。背景噪聲是反映這類風洞能力的關鍵指標,氣動中心設計建造的風洞,背景噪聲只有75.6分貝,處于國際最高水平。
——結冰風洞,是解決飛機飛行結冰與防、除冰技術的關鍵。國外對中國能否自主設計和建造結冰風洞表示懷疑。氣動中心的科技人員硬是靠自己的努力,建成了亞洲首座大型結冰風洞。
——中心模型飛行試驗基礎平臺實現(xiàn)歷史性突破。錢學森等老一輩科學家設想的“風洞試驗、數(shù)值計算、模型飛行”三大技術手段融合成為現(xiàn)實,多種新型飛機首次實現(xiàn)模型飛行試驗,為飛機設計制造提供了可靠的數(shù)據(jù)支撐。
——中心氣動試驗數(shù)據(jù)庫建設初見成效。上百萬組數(shù)據(jù)分類入庫,數(shù)據(jù)再利用軟件平臺日趨完善,成為助推我國空氣動力試驗研究能力躍升的寶貴資源……
這些成就的背后,是新一代氣動人對“無私奉獻、不懈攀登”風雷精神的薪火傳承。
白發(fā)蒼蒼的老專家,沒日沒夜泡在新型風洞設計建造第一線,卷起袖子畫圖紙,挽起褲腿上工地;名牌大學畢業(yè)的年輕人,干脆把折疊床、方便面都搬到了試驗現(xiàn)場;中青年科技骨干自覺扛起了建設新型氣動中心的大旗,帶頭沖向一個個科研高峰。
有了“金剛鉆”,就不能還干“泥匠活”!他們確立起自己的目標:“國家中心”就是要解決型號研制中的重點問題,特別是別人解決不了的問題!
出路:創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展
風洞試驗在航空航天工程研究中越發(fā)重要,在交通運輸、房屋建筑、風能利用等領域也不可或缺。
我國載人航天工程實施以來,他們提供了火箭、飛船等飛行產(chǎn)品80%以上的氣動數(shù)據(jù),解決了火箭氣動干擾、飛船返回艙防熱結構設計、“天宮一號”空間碎片碰撞防護、逃逸救生器噴流干擾等多項氣動技術難題。探月工程再入返回飛行試驗,他們承擔了返回器外形優(yōu)化設計、氣動特性研究和關鍵部件防熱考核試驗,解決了返回器氣動布局和熱防護系統(tǒng)設計等一系列技術難題。
創(chuàng)新,是氣動事業(yè)發(fā)展的命脈。
一座現(xiàn)代化的風洞,幾乎囊括了氣動力學、結構力學、自動化控制、材料學、熱力學、聲學、光學、電學等現(xiàn)代工程技術領域的方方面面。
該中心推動建立空氣動力學國家重點實驗室,把一批大專家從試驗任務中解放出來,專門從事攻克氣動前沿基礎問題的研究工作。中心每年還投入數(shù)百萬元設立“創(chuàng)新基金”“預研基金”,鼓勵科技人員多一些“奇思妙想”和“異想天開”。
研究員張樹海發(fā)展了某拓撲分析理論,首次發(fā)現(xiàn)了漩渦破裂區(qū)域存在多螺旋結構,澄清了存在多年的學術爭論,引起國內(nèi)外氣動學界專家的強烈反響。
副研究員王國林帶領團隊頑強攻關,掌握了電源設計與發(fā)生器研制等關鍵技術,把我國某特種風洞設備功率提升了近10倍。
這些年,氣動人在多學科交叉融合中嘗到了創(chuàng)新的“甜頭”,創(chuàng)新之路越走越寬。
基石:打造人才方陣
2009年底,該中心制定了面向拔尖人才的“首席專家”培養(yǎng)計劃,提供全方位的優(yōu)厚保障,不僅在科研經(jīng)費、工作條件上讓他無后顧之虞,而且想方設法為他配齊科研團隊,讓首席專家在科研上擁有最大限度的自主權。
青年博士金鋼在信號處理領域有獨到成果,盡管這一領域并非空氣動力研究的主要方向,但他仍然被聘為“首席專家”。
首席專家肖京平看上了一名西北工業(yè)大學航空工程專業(yè)的好苗子,中心迅速派人前往考核,積極協(xié)調(diào)將這位年輕人攬入科研團隊。
幾年來,該中心先后聘任11位首席專家,遴選28名科技領軍人才和35名學科拔尖人才培養(yǎng)對象,不僅帶動了中心科研能力整體躍升,而且催生出一批高水平科研成果。
首席專家趙忠良主持承擔的某科研項目,首次在2.4米風洞建立了工程實用的虛擬飛行試驗平臺,使風洞試驗實現(xiàn)了從單純氣動力測量向集成驗證試驗的跨越。
首席專家何開鋒針對中心在模型飛行試驗手段上的薄弱環(huán)節(jié),組織完成了“飛行力學與模型飛行試驗發(fā)展規(guī)劃”論證,為完善氣動研究“三大手段”融合發(fā)展畫出了路線圖。
他們還打破單位界限,采取“領軍人才+創(chuàng)新團隊”的組織模式,建立起跨單位、跨專業(yè)的團隊聯(lián)合攻關機制。
該中心緊盯國家重大戰(zhàn)略需求。航空發(fā)動機一直制約我國航空飛行器發(fā)展,他們抽調(diào)優(yōu)秀科研人員組建航空發(fā)動機內(nèi)流研究團隊。幾年中,自主研制了多套具有自主知識產(chǎn)權的試驗設備,突破和掌握了一批關鍵機理和核心技術。中心依托空氣動力學國家重點實驗室,組建“氣動聲學研究團隊”,深入研究噪聲產(chǎn)生機理和傳播特性,提出的飛機起落架艙、后艙門減振降噪建議,被型號單位采納。
青年人才是氣動事業(yè)發(fā)展的生力軍。在引進青年才俊上,僅去年,就招收名牌大學博士生18名,還為他們量身定做制訂培養(yǎng)方案,確保每名新入職的博士生背后,都有一名專家結對指導。
畢業(yè)于清華大學的魏東博士說,自己選擇到氣動中心工作,就是被中心愛才惜才的誠意所打動。70多歲的氣動專家樂嘉陵院士與他促膝長談,展示中心的科研能力和創(chuàng)業(yè)平臺,讓他堅定了在中心干出一番事業(yè)的決心。
放手讓年輕人出去闖世界,而他們大多年齡還不到30歲!青年科技專家陳鵬2012年從海外學成歸來,立即將學習成果運用到氣動聲學研究工作中,成為氣動噪聲與控制領域?qū)W術帶頭人。同年歸國的女博士胡華雨,到中心后潛心強場物理研究和氣動—電磁問題理論與試驗研究,并成功申請到國家自然科學基金研究項目。
為加強對年輕科技人才的培養(yǎng),中心還出臺了一系列加強35歲以下青年科技英才培養(yǎng)的措施辦法。青年科技專家楊黨國,34歲就當上了高速飛行器氣動噪聲研究團隊主要負責人。從北京大學攻讀完博士的余永生,一回到中心就被委以重任,擔任聲學引導風洞氣動總體負責人。據(jù)統(tǒng)計,該中心空氣動力專業(yè)技術人員中,僅博士碩士就有近900名,平均年齡僅有35歲!