中國之翼乘“風”而上
- 發佈時間:2015-07-08 06:18:20 來源:經濟日報 責任編輯:羅伯特
本報記者 杜 芳
走進四川綿陽中國空氣動力研究與發展中心的試驗場,一座2.4米大型跨聲速風洞屹立眼前,一葉飛機機翼模型被安裝在風洞正中,即將接受急速考驗。
風洞啟動的一剎那,場內突然一聲轟隆隆的巨響,剛剛還風平浪靜的風洞內,空氣以每秒100米以上的速度迅速釋放。強烈的氣流衝擊著機翼的不同部位,就像飛機正在經歷一次高空急速飛行。與此同時,模型上安裝的傳感系統將機翼載荷數據傳回後臺。這些寶貴的數據將為評估飛機的跨聲速飛行性能和研究改善該種機翼提供重要的參考依據。
伴隨航空工業和噴氣推進技術發展而成長起來的空氣動力學,正在成為世界強國角逐的前沿陣地。一場爭奪科技制高點的較量,在幽深的風洞中悄然打響。
風洞,孵化飛翔的翅膀
“從剛開始解決飛機上天問題,到現在要解決飛得更快、更穩、更高的問題,就要突破更多的障礙。國際上在航空航太技術上的競爭早已熾熱,中國的風洞建設和基礎理論研究只能靠自主創新完成。”
“每款新型的飛機上天前,都要提前10至15年開始研究與之相應的空氣動力學問題。我們現在已經研製成型的飛機、導彈、火箭、飛船等都經歷過這樣的風洞試驗。有什麼樣的風洞,才能有什麼樣的飛行器。而空氣動力學研究水準,是一個國家科技實力和綜合國力的重要標誌,這是科學界的共識。”中國空氣動力研究與發展中心副主任范召林説。
中國空氣動力研究與發展中心由著名科學家錢學森、郭永懷親自倡議和規劃,于1968年在川西北正式組建。40多年來,在這個中國西南山區進行的每一次試驗都為我國武器裝備研製和國民經濟建設提供了重要支撐。
中國的風洞建設經歷了很多挫折。在這期間,有人觀望,有人懷疑。在一片質疑聲中,中國的氣動研究者發揚“無私奉獻、不懈攀登”的“風雷精神”,數年如一日地工作。“中心初創時期,為了檢驗4×3米風洞內壁打磨得是否光滑,建設者竟然親自用舌頭去舔。”中心設計所高級工程師劉政崇説。
多年後,中國的氣動研究者硬是靠自己的努力,建成了亞洲首座多功能結冰風洞。不單如此,他們還建成了航空聲學風洞,主要用於研究解決飛機飛行降噪問題,背景噪聲只有75.6分貝,處於國際最高水準;建成了模型飛行試驗基礎平臺,實現歷史性突破,錢學森等老一輩科學家設想的“風洞試驗、數值計算、模型飛行”三大技術手段融合成為現實;建成了氣動試驗數據庫,上百萬組數據分類入庫,數據再利用軟體平臺日趨完善,成為助推我國空氣動力試驗研究能力躍升的寶貴資源……
創新,孕育趕超的力量
“今天的風洞已不僅是基礎的試驗設施,從某種程度上説,正是風洞在牽引著航空航太事業的發展。”
隨著科技進步日新月異,飛行器性能不斷提升,風洞試驗的重要性越發凸顯。要在科技賽場上不斷縮小與國外的差距,實現從跟跑、並跑到領跑,中國氣動人從來沒有像現在這樣只爭朝夕,馬不停蹄。
氣動中心首先把一批創新能力強、科研水準高的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。中心每年還投入數百萬元設立“創新基金”、“預研基金”,鼓勵科技人員在科研工作中多一些“奇思妙想”和“異想天開”。
“中心發展逐漸從數量規模型向品質效能型轉變,從提供氣動數據向提供氣動問題解決方案轉變,從單純提供氣動試驗服務向引領氣動學科發展轉變。”范召林説。
在一批骨幹的帶動下,中心向空氣動力領域重大關鍵技術問題發起挑戰。為解決發動機研製中的關鍵氣動問題,樂嘉陵院士牽頭論證提出“面向發動機的湍流燃燒基礎研究”項目,被列入國家自然科學基金重大研究計劃。而對於漩渦破裂區域的氣流變化情況,國際上早已爭論多年,研究員張樹海發展了某拓撲分析理論,首次發現了漩渦破裂區域存在多螺旋結構,澄清了存在多年的學術爭論,引起國內外氣動學界的強烈反響。一項項技術創新,讓國際上對中國氣動研究逐漸刮目相看。
在我國某型火箭彈研製中,中心經過多輪設計和優化,設計出全面滿足總體指標要求的氣動佈局方案,被採用。
某型導彈靶場試驗時出現天線罩破碎等嚴重故障,研製單位專家找到中心,希望幫助解決這一重大問題。中心科研人員通過開展大量的試驗研究,準確找到了故障原因,提出了改進設計方案,成功解決了問題。
“這些年,氣動人也在學科交叉融合中嘗到了創新的甜頭,尋找到新的技術增長點。”劉政崇説。研究員祝明紅領銜開展虛擬飛行技術研究,運用氣動力學、飛行力學一體化試驗方法,成功研製出虛擬飛行試驗裝置,填補國內空白。研究員金鋼提出具有自主智慧財産權的信號處理方法,將數據融合和辨識技術成功應用於航太測控領域雷達改造,大幅提升了雷達探測跟蹤能力和抗干擾性能。
人才,儲備發展的能量
“在空氣動力研究與發展中心,一支高水準的人才隊伍,比一座座價值數億元的風洞設備更寶貴。”
2009年底,空氣動力研究與發展中心黨委決策實施高層次創新人才培養工程,並專門出臺了一系列制度措施,制定了面向拔尖人才的“首席專家”培養計劃。
聘任“首席”,不搞論資排輩,不講單位平衡,既歡迎組織和專家推薦,又鼓勵毛遂自薦。中心的青年博士金鋼就是一名“首席專家”,雖然他研究的領域並非空氣動力研究的主要方向,但是他在信號處理領域有獨到成果,因此也成功受聘。中心還為像他這樣的首席專家提供全方位的優厚保障,不僅在科研經費、工作條件上無後顧之憂,而且還想盡辦法為“首席”配齊科研團隊,讓其在科研上有最大限度的自主權。
為了讓中國氣動人才更好地學習借鑒國外的技術和經驗,放手讓不到30歲的年輕人出去闖世界成為中心黨委的培育計劃之一。青年科技專家陳鵬2012年從海外學成歸來,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學術帶頭人。
在中國空氣動力研究與發展中心,許多“80後”已經在一些重要項目上獨自挑起了大梁。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。中心人事處處長楊曉昆告訴記者,中心出臺了一系列加強35歲以下青年科技英才培養的措施辦法,明確規定新增科研項目40%以上要由35歲以下青年科技骨幹擔綱負責。
記者在中心還遇到了年輕的研究員符澄,相比同齡人豐富多彩的生活,他只能在孤寂的試驗場上埋頭做最枯燥的研究。“你們不知道,那種參與感與成就感無比美妙。”符澄説,“近幾年,空氣動力試驗量‘井噴式’增長,我們每個人每年要承擔4至6項風洞設計任務。”
目前,中心擁有空氣動力專業技術人員1500余名,其中,僅博士碩士就有近900名,平均年齡只有35歲。這支充滿生機活力的人才隊伍,讓我們看到了中國氣動事業燦爛的明天。
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