首页Teaching staff
科学研究院
当前位置: 首页 · 科学研究院 · 正文
为了航空强劲“中国心”——记2017年国家技术发明二等奖获得者陶智及其团队
来源: 发布日期:2018/01/16 点击量:

为了航空强劲“中国心”

——记2017年国家技术发明二等奖获得者陶智及其团队

记者 余敏

一杯很烫的热咖啡,拿冰做的勺子去快速搅拌,如何保证勺子丝毫不被融化?可以说,这是一个对航空发动机高温旋转部件冷却技术所解决问题的最初浅比喻。

目前比较先进的航空发动机,涡轮前燃气温度为1800K到2000K。而目前工程型号上涡轮叶片单晶材料能承受的温度在1370K左右。这中间相差的几百K,怎么办?靠的就是冷却技术。当然,这个冷却与让搅拌咖啡的勺子不被融化的难度远不是一个量级。

1月8日,国家科学技术奖励大会在人民大会堂隆重举行。来自北航的“航空发动机高温旋转部件冷却技术”荣获2017年国家技术发明二等奖。此项目的第一完成人正是北航能源与动力工程学院教授、长江学者特聘教授陶智。3年前,他作为第一完成人的项目“军用涡扇推进系统新理论和新方法”同样获得国家技术发明二等奖。

1月8日,陶智(中)与团队成员徐国强(左)、丁水汀(右)在国家科学技术奖励大会现场

陶智教授长期致力于航空发动机传热领域,带领团队数十年如一日,开展了大量前瞻性基础研究,取得了一批重大成果,推动了我国航空发动机气动热力学的快速发展,为现有型号的改进、改型、预研和未来高推重比航空发动机的发展做出至关重要的贡献。

“我们就做别人不愿意做的”

1992年,陶智从英国斯特拉斯克莱德大学学成归国,来到了北航动力系(现能源与动力工程学院)的热工教研室,这是一个科研条件简陋,基本上以教学为主的单位。热流体力学专业博士出身的他,在国外主攻方向为核反应堆内的多相流动和传热,他就琢磨着能为国家的发动机研发领域做点什么呢?

航空发动机难点在于它涉及空气动力学、工程热物理、机械、自动控制等多个学科,处于高压、高温和高转速,流动的湍流度高,燃烧的化学反应过程复杂等,从理论上给予发动机内流动过程详尽而准确的描述尚需时日,必须依靠大量的实验了解机理、完善模型,提高设计水平。

陶智通过调研发现,航空大国对我国严密封锁高温旋转部件的设计技术,国内对叶片等旋转部件的传热研究主要停留在静止状态。因为旋转实验的投入高、周期长、风险大,没有人愿意去做。经过与课题组反复研讨,陶智决定:“我们就做别人不愿意做的。”

就这样,当时每个月只有290元工资的他,拿着回国科研启动费5万元和签下的首笔科研经费50万,与课题组的徐国强、丁水汀一起开始了搭建旋转换热实验台的艰苦历程。

没有设计方案,自己想,没有图纸,自己画,没有器件,自己焊,累了困了睡在实验室,饿了就指着速冻食品。那会在北航的校园里,能经常看到三位年轻人一趟趟骑着、推着一辆旧三轮车,车上载满了从外面拉回来的各种材料和零部件,陶智因为不会骑三轮,只能跟在车后使劲推。夏天,大汗淋漓,光着膀子也是常有的事。老教授周盛现在对这个画面还记忆犹新,用他的话说,那么艰苦的条件,没想到这位从海外归来的博士还真能扛。

功夫不负有心人,建立的旋转换热试验台改变了工程设计上不得不采用静态数据的状态,填补了当时国内在此方面研究的空白,也为后续开展更深入的冷却技术研究奠定了重要的基础。也或许和三轮结缘,业界给这三个人的团队起了一个更为形象的名字“三驾马车”。

数十年如一日,陶智带领团队一直致力于在“高温、高压、高转速”苛刻条件,甚至互相矛盾的约束条件下使冷却性能得到最大发挥。用他的话说就是“用最少的冷气量达到最佳的冷却效果”。

实验不可能一次成功,光实验环境的搭建就需要耗上几个月甚至几年,特别是为了做到信号的高保真传输,陶智与团队人员可谓是倾其所有。拆解、重装、拆解、重装……一遍一遍,从看到实验室就想吐,到慢慢地被磨光了脾气,他们不仅没有放弃过,还实现了一项项重要突破。做研究“要耐得住寂寞,突破核心关键点”,陶智经常这样告诉团队的人。

陶智连续两次作为首席负责人主持国家安全重大基础研究(国防973)项目,科研成果在航空发动机气动热力方面取得多项原创成果。

“我还坚持一件事,就是教学”

“在沙河校区度过忙碌、充实又开心的一晚:参加颁奖晚会和8位冯如书院学生的导学活动。活动后的最深感受就是:长江后浪推前浪,一代远比一代强。为我航学子骄傲!”这是陶智朋友圈于2017年12月28日下午11:30更新的一条动态。

作为第十二届全国政协委员,并已担任北航副校长近5年的他,在带领团队做好科研的同时,还亲历亲为做好人才培育工作。2017年学校大类招生成立北航学院,下设六个个书院,陶智就主动报名担任了冯如书院的导师,成为8位大一同学的导师,经常利用晚上休息时间与他们面对面交流。

陶智与冯如书院8位同学在一起

让小组长杨嘉宁同学记忆深刻的是,陶老师用他为研究生授课时的一个物理问题傅立叶热传导定律的求解给他们讲了理论和实际的差别,勉励他们在本科学习阶段扎牢基础。陶老师给他们讲北航精神的传承与发展,讲老一辈北航人的故事,让他们深受感染。

“陶老师亦师亦友,每次发短信给他,都是秒回,而且总会在第一时间对我们诉求给出反馈。”刚刚获得2017年五四奖章的由儒全同学这样说到,他是陶智指导的博士生之一。有一段时间,由儒全对自己的研究方向比较迷茫,陶智觉察出来,主动约他去办公室聊了近2个小时。“最终陶老师解决了我的困惑,至今崇拜不已”,由儒全动情地谈到。

陶智至今还在为学生授课,听过他课的学生,对其评价都很高,其教学成果曾获国家教育教学成果二等奖,也曾获北航青年教师课堂教学比赛暨青年教师教学基本功比赛一等奖。他强调,“我还坚持一件事,就是教学,让教学促进科研,科研反哺教学。”

2007年,“国防科技创新团队”在实验室楼前合影

从最初的“三驾马车”到“航空发动机气动热力学创新团队” 首批入选“国防科技创新团队”并获首届国防科技创新团队奖,到“飞行器动力专业课程教学团队”获国家级优秀教学团队,从最初条件简陋的教研室到“热工基础教学实验室”获批北京市实验教学示范中心,到航空发动机气动热力国防科技重点实验室荣誉加身……一步一个脚印,在科学研究中培养人才,在人才培养中创造知识,一直是陶智与他的团队秉承的理念。

“未来制造强国的竞争就是人才的竞争”陶智说,“航空发动机人才培养质量决定着我国未来航空发动机事业的发展水平,现在的重中之重就是培养创新型人才。”

一份让北航人魂牵梦绕的事业

航空发动机是飞机的心脏,被誉为“现代工业皇冠上的明珠”,是众多核心技术的集大成者。自上世纪开始,美国便把航空发动机列为仅次于核武器的第二大军事敏感技术。

65年前,北航建校元老王绍曾、宁榥、崔济亚等怀揣航空报国之志漂洋过海回到祖国,白手起家、攻坚克难,组建我国第一个航空发动机专业,在国内率先启动航空发动机研制,开启了一代代北航人对航空“中国心”的执着追求。

中国航空工业经过60多年的发展,取得了举世瞩目的巨大成就。然而,目前与世界航空强国相比,航空发动机仍是中国的“软肋”。为中国的飞机装上更强劲的自主“中国心”更是几代北航人的情结所在。

在陶智看来,中国航空发动机要实现从“跟跑、并跑”到“领跑”的跨越,重视基础研究和自主研发是必由之路。由跟踪仿研主导的逆向设计研发体系向自主创新主导的正向设计研发体系的转变,是国家重大专项的战略要求。

“我们要正视与发达国家在航空制造业领域的差距,以及我们已取得的长足进步,重点加强基础研究和前沿研究,真正从形似到神似,做到形神兼备的自主创新,实现弯道超车。”陶智强调。

从1992年公派留学回国,迈上航空发动机研究的攻坚道路,陶智一干就是26年。当最后被问及当年回国的初衷,陶智回忆后谈到,“应该说,还是一种情怀,家国情怀”。

的确,也正是北航人有着这种对国家的深情大爱,才会将空天报国的使命牢记在心、勇扛在肩,围绕国家重大战略需求,瞄准国际学术前沿,咬定核心关键技术难题不放松,代代北航人为此烽火传承,接力冲锋。

为了航空强劲“中国心”,一份让北航人魂牵梦绕的事业……

上一条:精神障碍虚拟诊疗技术论坛在北航举行
下一条:国家973计划“网络信息空间大数据计算理论”项目2017年度学术交流会在我校召开