中国之翼乘“风”而上

08.07.2015  08:05
原标题:中国之翼乘“”而上

航空声学风洞主要用于研究解决飞机飞行降噪问题。图为一架飞机模型正在风洞中进行噪声测试。 谷 夏摄

走进四川绵阳中国空气动力研究与发展中心的试验场,一座2.4米大型跨声速风洞屹立眼前,一叶飞机机翼模型被安装在风洞正中,即将接受急速考验。

风洞启动的一刹那,场内突然一声轰隆隆的巨响,刚刚还风平浪静的风洞内,空气以每秒100米以上的速度迅速释放。强烈的气流冲击着机翼的不同部位,就像飞机正在经历一次高空急速飞行。与此同时,模型上安装的传感系统将机翼载荷数据传回后台。这些宝贵的数据将为评估飞机的跨声速飞行性能和研究改善该种机翼提供重要的参考依据。

伴随航空工业和喷气推进技术发展而成长起来的空气动力学,正在成为世界强国角逐的前沿阵地。一场争夺科技制高点的较量,在幽深的风洞中悄然打响。

风洞,孵化飞翔的翅膀

从刚开始解决飞机上天问题,到现在要解决飞得更快、更稳、更高的问题,就要突破更多的障碍。国际上在航空航天技术上的竞争早已炽热,中国的风洞建设和基础理论研究只能靠自主创新完成。

每款新型的飞机上天前,都要提前10至15年开始研究与之相应的空气动力学问题。我们现在已经研制成型的飞机、导弹、火箭、飞船等都经历过这样的风洞试验。有什么样的风洞,才能有什么样的飞行器。而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,这是科学界的共识。”中国空气动力研究与发展中心副主任范召林说。

中国空气动力研究与发展中心由著名科学家钱学森、郭永怀亲自倡议和规划,于1968年在川西北正式组建。40多年来,在这个中国西南山区进行的每一次试验都为我国武器装备研制和国民经济建设提供了重要支撑。

中国的风洞建设经历了很多挫折。在这期间,有人观望,有人怀疑。在一片质疑声中,中国的气动研究者发扬“无私奉献、不懈攀登”的“风雷精神”,数年如一日地工作。“中心初创时期,为了检验4×3米风洞内壁打磨得是否光滑,建设者竟然亲自用舌头去舔。”中心设计所高级工程师刘政崇说。

多年后,中国的气动研究者硬是靠自己的努力,建成了亚洲首座多功能结冰风洞。不单如此,他们还建成了航空声学风洞,主要用于研究解决飞机飞行降噪问题,背景噪声只有75.6分贝,处于国际最高水平;建成了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;建成了气动试验数据库,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……

创新,孕育赶超的力量

今天的风洞已不仅是基础的试验设施,从某种程度上说,正是风洞在牵引着航空航天事业的发展。

随着科技进步日新月异,飞行器性能不断提升,风洞试验的重要性越发凸显。要在科技赛场上不断缩小与国外的差距,实现从跟跑、并跑到领跑,中国气动人从来没有像现在这样只争朝夕,马不停蹄。

气动中心首先把一批创新能力强、科研水平高的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”,鼓励科技人员在科研工作中多一些“奇思妙想”和“异想天开”。

中心发展逐渐从数量规模型向质量效能型转变,从提供气动数据向提供气动问题解决方案转变,从单纯提供气动试验服务向引领气动学科发展转变。”范召林说。

在一批骨干的带动下,中心向空气动力领域重大关键技术问题发起挑战。为解决发动机研制中的关键气动问题,乐嘉陵院士牵头论证提出“面向发动机的湍流燃烧基础研究”项目,被列入国家自然科学基金重大研究计划。而对于漩涡破裂区域的气流变化情况,国际上早已争论多年,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的强烈反响。一项项技术创新,让国际上对中国气动研究逐渐刮目相看。

在我国某型火箭弹研制中,中心经过多轮设计和优化,设计出全面满足总体指标要求的气动布局方案,被采用。

某型导弹靶场试验时出现天线罩破碎等严重故障,研制单位专家找到中心,希望帮助解决这一重大问题。中心科研人员通过开展大量的试验研究,准确找到了故障原因,提出了改进设计方案,成功解决了问题。

这些年,气动人也在学科交叉融合中尝到了创新的甜头,寻找到新的技术增长点。”刘政崇说。研究员祝明红领衔开展虚拟飞行技术研究,运用气动力学、飞行力学一体化试验方法,成功研制出虚拟飞行试验装置,填补国内空白。研究员金钢提出具有自主知识产权的信号处理方法,将数据融合和辨识技术成功应用于航天测控领域雷达改造,大幅提升了雷达探测跟踪能力和抗干扰性能。

人才,储备发展的能量

在空气动力研究与发展中心,一支高水平的人才队伍,比一座座价值数亿元的风洞设备更宝贵。

2009年底,空气动力研究与发展中心党委决策实施高层次创新人才培养工程,并专门出台了一系列制度措施,制定了面向拔尖人才的“首席专家”培养计划。

聘任“首席”,不搞论资排辈,不讲单位平衡,既欢迎组织和专家推荐,又鼓励毛遂自荐。中心的青年博士金钢就是一名“首席专家”,虽然他研究的领域并非空气动力研究的主要方向,但是他在信号处理领域有独到成果,因此也成功受聘。中心还为像他这样的首席专家提供全方位的优厚保障,不仅在科研经费、工作条件上无后顾之忧,而且还想尽办法为“首席”配齐科研团队,让其在科研上有最大限度的自主权。

为了让中国气动人才更好地学习借鉴国外的技术和经验,放手让不到30岁的年轻人出去闯世界成为中心党委的培育计划之一。青年科技专家陈鹏2012年从海外学成归来,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。

在中国空气动力研究与发展中心,许多“80后”已经在一些重要项目上独自挑起了大梁。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。中心人事处处长杨晓昆告诉记者,中心出台了一系列加强35岁以下青年科技英才培养的措施办法,明确规定新增科研项目40%以上要由35岁以下青年科技骨干担纲负责。

记者在中心还遇到了年轻的研究员符澄,相比同龄人丰富多彩的生活,他只能在孤寂的试验场上埋头做最枯燥的研究。“你们不知道,那种参与感与成就感无比美妙。”符澄说,“近几年,空气动力试验量‘井喷式’增长,我们每个人每年要承担4至6项风洞设计任务。

目前,中心拥有空气动力专业技术人员1500余名,其中,仅博士硕士就有近900名,平均年龄只有35岁。这支充满生机活力的人才队伍,让我们看到了中国气动事业灿烂的明天。(经济日报记者 杜 芳)