来自中国空气动力研究与发展中心的报告:风洞,科技较量的制高点

08.06.2015  11:49

      风洞,是“飞行器的摇篮”。有什么样的风洞,才能有什么样的飞机、飞船、火箭、导弹等飞行器。与之相关的空气动力学研究水平,是一个国家科技实力和综合国力的重要标志。

      一直以来,我国空气动力研究能力在国际赛场上稳居第一梯队。

      然而,2008年5月12日,四川一场特大地震,让在震区的中国空气动力研究与发展中心遭受损失。尽快恢复和提升空气动力试验研究综合能力,成为中国“气动人”沉甸甸的使命。

      2015年5月12日,在涅槃重生的中国空气动力研究与发展中心,科技日报记者看到,数十座现代化风洞设备星罗棋布,100余项国家和军队重点科研项目全面铺开,数十个关键气动难题取得历史性突破……

      使命:建设世界一流

      1968年,由钱学森、郭永怀倡议和规划的中国空气动力研究与发展中心,在四川组建,就是为了早日研制出我们自己的飞机、火箭。

      历经40年建设发展,该中心紧盯国家重大战略需求,建成了数十座风洞设备和专用设施组成的亚洲最大风洞群,累计承担国家和军队重点课题1700余项,完成风洞试验50余万次,为武器装备研制和国民经济建设提供了重要支撑。

      2008年突如其来的大地震,却骤然打乱了中国“气动”事业的前进步伐。

      一场与时间赛跑的风洞建设大会战全面展开:重建必须瞄准世界一流目标,在高起点上打造新型国家气动中心。

      他们成功了!

      ——航空声学风洞,主要用于研究解决飞机飞行降噪问题。背景噪声是反映这类风洞能力的关键指标,气动中心设计建造的风洞,背景噪声只有75.6分贝,处于国际最高水平。

      ——结冰风洞,是解决飞机飞行结冰与防、除冰技术的关键。国外对中国能否自主设计和建造结冰风洞表示怀疑。气动中心的科技人员硬是靠自己的努力,建成了亚洲首座大型结冰风洞。

      ——中心模型飞行试验基础平台实现历史性突破。钱学森等老一辈科学家设想的“风洞试验、数值计算、模型飞行”三大技术手段融合成为现实,多种新型飞机首次实现模型飞行试验,为飞机设计制造提供了可靠的数据支撑。

      ——中心气动试验数据库建设初见成效。上百万组数据分类入库,数据再利用软件平台日趋完善,成为助推我国空气动力试验研究能力跃升的宝贵资源……

      这些成就的背后,是新一代气动人对“无私奉献、不懈攀登”风雷精神的薪火传承。

      白发苍苍的老专家,没日没夜泡在新型风洞设计建造第一线,卷起袖子画图纸,挽起裤腿上工地;名牌大学毕业的年轻人,干脆把折叠床、方便面都搬到了试验现场;中青年科技骨干自觉扛起了建设新型气动中心的大旗,带头冲向一个个科研高峰。

      有了“金刚钻”,就不能还干“泥匠活”!他们确立起自己的目标:“国家中心”就是要解决型号研制中的重点问题,特别是别人解决不了的问题!

      出路:创新驱动发展

      风洞试验在航空航天工程研究中越发重要,在交通运输、房屋建筑、风能利用等领域也不可或缺。

      我国载人航天工程实施以来,他们提供了火箭、飞船等飞行产品80%以上的气动数据,解决了火箭气动干扰、飞船返回舱防热结构设计、“天宫一号”空间碎片碰撞防护、逃逸救生器喷流干扰等多项气动技术难题。探月工程再入返回飞行试验,他们承担了返回器外形优化设计、气动特性研究和关键部件防热考核试验,解决了返回器气动布局和热防护系统设计等一系列技术难题。

      创新,是气动事业发展的命脉。

      一座现代化的风洞,几乎囊括了气动力学、结构力学、自动化控制、材料学、热力学、声学、光学、电学等现代工程技术领域的方方面面。

      该中心推动建立空气动力学国家重点实验室,把一批大专家从试验任务中解放出来,专门从事攻克气动前沿基础问题的研究工作。中心每年还投入数百万元设立“创新基金”“预研基金”,鼓励科技人员多一些“奇思妙想”和“异想天开”。

      研究员张树海发展了某拓扑分析理论,首次发现了漩涡破裂区域存在多螺旋结构,澄清了存在多年的学术争论,引起国内外气动学界专家的强烈反响。

      副研究员王国林带领团队顽强攻关,掌握了电源设计与发生器研制等关键技术,把我国某特种风洞设备功率提升了近10倍。

      这些年,气动人在多学科交叉融合中尝到了创新的“甜头”,创新之路越走越宽。

      基石:打造人才方阵

      2009年底,该中心制定了面向拔尖人才的“首席专家”培养计划,提供全方位的优厚保障,不仅在科研经费、工作条件上让他无后顾之虞,而且想方设法为他配齐科研团队,让首席专家在科研上拥有最大限度的自主权。

      青年博士金钢在信号处理领域有独到成果,尽管这一领域并非空气动力研究的主要方向,但他仍然被聘为“首席专家”。

      首席专家肖京平看上了一名西北工业大学航空工程专业的好苗子,中心迅速派人前往考核,积极协调将这位年轻人揽入科研团队。

      几年来,该中心先后聘任11位首席专家,遴选28名科技领军人才和35名学科拔尖人才培养对象,不仅带动了中心科研能力整体跃升,而且催生出一批高水平科研成果。

      首席专家赵忠良主持承担的某科研项目,首次在2.4米风洞建立了工程实用的虚拟飞行试验平台,使风洞试验实现了从单纯气动力测量向集成验证试验的跨越。

      首席专家何开锋针对中心在模型飞行试验手段上的薄弱环节,组织完成了“飞行力学与模型飞行试验发展规划”论证,为完善气动研究“三大手段”融合发展画出了路线图。

      他们还打破单位界限,采取“领军人才+创新团队”的组织模式,建立起跨单位、跨专业的团队联合攻关机制。

      该中心紧盯国家重大战略需求。航空发动机一直制约我国航空飞行器发展,他们抽调优秀科研人员组建航空发动机内流研究团队。几年中,自主研制了多套具有自主知识产权的试验设备,突破和掌握了一批关键机理和核心技术。中心依托空气动力学国家重点实验室,组建“气动声学研究团队”,深入研究噪声产生机理和传播特性,提出的飞机起落架舱、后舱门减振降噪建议,被型号单位采纳。

      青年人才是气动事业发展的生力军。在引进青年才俊上,仅去年,就招收名牌大学博士生18名,还为他们量身定做制订培养方案,确保每名新入职的博士生背后,都有一名专家结对指导。

      毕业于清华大学的魏东博士说,自己选择到气动中心工作,就是被中心爱才惜才的诚意所打动。70多岁的气动专家乐嘉陵院士与他促膝长谈,展示中心的科研能力和创业平台,让他坚定了在中心干出一番事业的决心。

      放手让年轻人出去闯世界,而他们大多年龄还不到30岁!青年科技专家陈鹏2012年从海外学成归来,立即将学习成果运用到气动声学研究工作中,成为气动噪声与控制领域学术带头人。同年归国的女博士胡华雨,到中心后潜心强场物理研究和气动—电磁问题理论与试验研究,并成功申请到国家自然科学基金研究项目。

      为加强对年轻科技人才的培养,中心还出台了一系列加强35岁以下青年科技英才培养的措施办法。青年科技专家杨党国,34岁就当上了高速飞行器气动噪声研究团队主要负责人。从北京大学攻读完博士的余永生,一回到中心就被委以重任,担任声学引导风洞气动总体负责人。据统计,该中心空气动力专业技术人员中,仅博士硕士就有近900名,平均年龄仅有35岁!

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