我国研制大飞机的历史,至少可以追溯到50年前。2006年,在中国航空产业的历史上是一个值得纪念的日子,在《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》中,大型飞机重大专项被确定为16个重大科技专项之一。2008年5月11日,中国商飞公司在黄浦江畔成立。去年年末,首架国产民用大飞机C919已经达成交付。中国航空人历经多年艰辛奋斗,终于圆梦九天。
在气壮山河、振奋人心的重大飞跃背后,有着同济大学航空航天与力学学院科研人员的倾情付出。2013年起,中国航发商用航空发动机有限责任公司(以下简称“中国航发商发”)联合同济大学成立了航空发动机适航技术联合创新中心,在发动机适航的科研领域中解决了大量的疑难问题;2021年,由陈杰院士挂帅的人工智能及大数据应用技术联合创新中心又在同济成立,注入了“人工智能”元素的大飞机发动机研发工作,让中国大飞机发动机的研发工作能够与世界前沿水平“并驾齐驱”。近年来,同济大学又与中国商用飞机有限责任公司(以下简称“中国商飞”)签署战略合作框架协议,一起攻关重大科研难题。
全力服务“大飞机”工程
2009年,中国航发商发在上海成立,其是我国大型客机发动机项目的责任主体和总承制单位,同济大学和上海其他高校也积极支撑中国大飞机研制。
郑百林之前在力学系从事结构工程相关基础研究工作,在工程力学领域颇有建树。2013年,开始转向飞机发动机机匣的结构设计工作。他介绍说:“发动机安全系数有一个重要参数叫做包容性。高速旋转的发动机叶片有击穿外机匣的风险,击穿后会影响到飞机机翼部分,而机翼上部安置了航空油箱,一旦击穿就有很大的安全隐患。现在为了节能,飞机的零部件都在走向轻量化,飞机的发动机机匣不能太厚也不能太重,所需要的是极限设计,所以发动机外部的机匣结构设计是一个很大的技术难题。”
2018年,同济大学和中国商飞的上飞院签订协议,开设中国商飞上海飞机设计研究院-同济大学高端民机设计人才班(简称“大飞机班”)。该人才班涵盖了本科到博士的学历教育,由同济大学和中国商飞的教师共同执教。
近年来,学院又与中国航发商发合作培养在职的专业型博士研究生。
产学研对接的精准培养模式
“航空发动机适航技术联合创新中心接到的项目都是来自中国航发商发和中国商飞的相关企业,我们将那些疑难的工程问题一一分解为抽象的学术问题,在此基础上带着一批学生去研究。在此过程中,大大锻炼了学生解决问题的能力。”郑百林印象最深的一个培养案例是就是发动机机匣厚度的计算解决,当时他带着中国航发商发在职博士生史同承一起进行攻关。
在职博士生史同承的成长,让郑百林十分欣慰,他说:“在技术攻关过程中,史同承经常有‘恍然大悟’的感觉,后来慢慢自己可以独立开展研究工作,也发表了高水平的学术论文,是一个将工程难题抽象到学术问题再解决工程核心问题的典型。”史同承师承学以致用的科研精神,在中国航发商发快速成长为结构领域的技术骨干。
2021年,李岩教授团队和中国商飞的团队共同开展“国产芳纶蜂窝纸”国家重点研发项目。团队以力学基础研究为支撑,建立了制造过程中的仿真分析方法,对关键工艺参数进行识别和优化,有力支撑了芳纶纸的研制,对我国大飞机原材料自主可控做出了积极贡献。依托这个项目,陈吉平等一批研究生迅速成长,目前已经成为科研骨干。
最令同济大学航空航天与力学学院为之骄傲的毕业生是学院2009届飞行器制造工程专业本科毕业生李青,现任上海飞机制造有限公司生产管理部部长。因为在工作岗位上的杰出表现,李青在2020年荣获同济大学年度卓越校友奖。众所周知,在飞机研制后初期试飞时存在一定的安全风险,而李青曾负责了6年的外场试飞保障工作。在ARJ21新支线飞机首次环球飞行进行自然结冰试飞中,李青担任上飞公司领队和随行机组人员,飞越了亚、欧、北美三大洲和太平洋、大西洋两大洋,沿途共经停10个国家的18个机场,实现北半球自东向西、总航程3万公里的环球飞行,最后在北美圆满完成了自然结冰试验试飞,其卓越表现对整个试飞起到了关键保障作用。外场工作结束后,他作为公司装配现场的主要牵头人,负责完成了5架C919试飞飞机的装配调试任务,实现首飞目标。他曾获“中央企业劳动模范”“中国商飞公司第八届十大青年英才”“中国商飞公司突出贡献个人”等荣誉称号。
成为培育一流人才的创新高地
目前学院正在布局大飞机新能源技术的研究,郑百林告诉记者:“很多发达国家的航空公司已经将锂电池安装在一些支线飞机上,可以完成300—500公里的巡航,但是要真正替代航空汽油,必须要使用燃料电池。”
去年,民航局印发《“十四五”民航绿色发展专项规划》,其中明确,到2035年,中国民航绿色低碳循环发展体系趋于完善,运输航空实现碳中性增长,机场二氧化碳排放逐步进入峰值平台期,我国成为全球民航可持续发展重要引领者。李岩表示,我们希望未来在新能源适航能力验证的研究方向有所突破,也希望能培养出更多的一流人才。
李岩院长在指导学生
作者:吴苡婷
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