自4月20日起,为期一周的航空航天类专业文化节之飞行器动力工程线上讲座—“大咖谈专业”正式拉开序幕。四场讲座邀请了数位重量级的“大咖”从航空发动机“气、固、热、控”四个方向,解读首批国家级一流本科建设专业“飞行器动力工程”的内涵,深刻理解航空发动机事业的伟大意义,宣扬用爱国奋斗精神提升科技强国能力,展示我校人才培养的优势和特色。围绕技术发展趋势、专业特色、就业前景等话题,与会师生还开展了热烈的线上交流与互动。下面就让我们跟着各位大咖逛专业吧!
一、航空发动机:现代工业皇冠上的明珠
“飞行器动力工程”的首场“大咖谈专业”由能源与动力学院高希光教授主持,我校副校长、能源与动力学院博士生导师宋迎东教授作为特邀嘉宾为大家揭开了航空发动机的神秘面纱。宋迎东围绕“航空发动机”这个主题,从“意义伟大”、“学什么?”、“能学好?”三个方面进行阐述。他通过引用习总书记的讲话“关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的”突出了航空发动机在国防现代化和国民经济建设中的重要战略地位,以及对发动机创新型人才培养的迫切需求。随后宋迎东对飞行器动力工程专业的学习内容和方法做了深入的分析和介绍。通过生动形象的“人在水中游泳”过程引出航空发动机动力,由“电风扇”引出螺旋桨发动机和喷气发动机,从“风车”讲到蒸汽涡轮,进而引出燃气涡轮,内容由浅入深,通俗易懂,丰富精彩,全面解答了飞动专业“学什么”。最后,宋迎东结合飞动专业两位元老张世英教授和彭成一教授的奋斗事迹以及已经成为行业领军人物的杰出院友等介绍了学院的历史背景、师资队伍、教学条件、行业声誉、就业前景等,并给出了“能学好”这个肯定的答案。
二、结构与强度:解决航空发动机的“痛”
高希光教授重点从结构与强度方向的视角解读了飞行器动力工程专业的内涵。他通过发动机损毁造成的空难画面以及历史上结构强度问题导致的重大事件,揭示了包括轮盘破裂、叶片断裂在内的典型失效形式,引出结构强度—“航空发动机的痛”这一话题。围绕“为何出现结构强度的问题?”,指出对发动机经济性、适用性的追求促使包括复合材料、增材制造在内的新材料、新工艺不断被引入发动机的设计制造过程,这些新材料、新结构、新工艺所带来的非线性、多尺度、多场耦合问题是结构强度问题出现的原因。接着高希光从发动机功能的具体实现、结构抵抗破坏的能力、疲劳问题、振动问题、包容问题等方面介绍了结构与强度方向的主要研究内容,并结合具体课程,梳理了飞行器动力工程在结构强度方向的课程体系,让大家对该专业方向的基础理论、专业知识、科学方法和技术手段有了进一步认识。同时点明了本专业方向的培养目标:能解决工程领域的结构、强度与振动等方面的实际问题。最后,高希光回顾了本专业方向的悠久历史和所取得的卓越成就,全面展示了结构强度方向国内领先、国际前沿的学科优势,拥有的先进、完备的试验条件、优质教师队伍、强大的科研支撑体系以及丰富的国内外合作交流的机会。
三、气动与性能:航空发动机的“基因”
谭慧俊教授为大家带来了题为“气动与性能——航空发动机的‘基因’”的精彩报告。谭慧俊从航空发动机的“气、固、热、控”之“气”的角度入手,向与会师生介绍了飞行器动力工程专业性能与气动力学方向的研究内容与成果。首先,谭慧俊从航空发动机与飞机的关系为切入点,详细介绍了航空发动机发展历程,循序渐进地为同学们展示了航空发动机在飞行器技术进步中起到的举足轻重的作用—航空发动机是推动飞机革新的决定性因素之一。通过分别列举并对比活塞发动机、涡喷发动机、涡扇发动机、矢量发动机以及垂直起降发动机的气动工作原理,带领同学们从气动性能的角度来了解航空发动机。之后谭慧俊又重点介绍了我校航空发动机在性能与气动力学方向的主要研究方向,并从进气道技术、气动稳定性技术、叶片自动优化技术、涡轮流动分析、尾喷管技术以及微型发动机/辅助动力系统六个方面阐释了我校在该领域的特色和优势,讲述学习飞行器动力工程专业所应当具备的知识与能力体系,以及可能要面对的学习挑战。最后,谭慧俊强调性能与气动力学方向是航空发动机研制的“先行官”,涉及航空发动机的总体气动、压气机、涡轮、进排气、实验等专业领域,是动力系统研制必需首先突破的第一道屏障和创新设计的主要来源,具有专业地位重要、创新机会多、就业选择面宽等优势。
四、控制与仿真:航空发动机的“神经系统”
黄金泉教授为大家带来了题为“控制系统—航空发动机的‘神经系统’”的精彩讲座,控制工程系的多位老师全程参与并踊跃回答学生们的提问。黄金泉首先从航空发动机“气、固、热、控”之“控”的视角出发,为大家清晰解读了飞行器动力工程专业的控制与仿真方向。从“为什么要对航空发动机进行控制?”这一问题切入,以空调控制温度为例,轻松解读自动控制的基本概念。黄金泉将发动机控制器比作人的大脑,将发动机控制系统比作人的神经系统,深入浅出地介绍了航空发动机控制系统如何进行信号采集、分析处理与控制决策、施加控制作用的工作原理与工作过程。从对航空发动机控制的三高要求,即“精度要求高、响应速度要求高、可靠性和维修性要求高”,阐述了航空发动机控制的难点与挑战。围绕“控制与仿真的特色是什么?”这一话题,黄金泉还介绍了我校控制工程系的发展历程、历史贡献、师资力量、科研特色,并且梳理了控制方向的课程与知识体系,展示了优越的教学科研实验条件,并以盛汉霖老师指导的团队获得2019年国际空中机器人大赛全球总冠军为例,强调了学生创新能力培养的重要性。为了激发同学们对本专业的学习兴趣,黄金泉通过“我们在研究什么?”这个话题,全面展示了我院控制工程系正在开展的建模与仿真、先进控制律设计、飞推综合控制、健康管理、液压控制、电子控制器设计、试验测试以及智能控制等八个特色研究方向。针对智能发动机控制这个当前研究热点,黄金泉详细阐释了其技术内涵、控制系统的结构特点以及我校正在开展的科研项目。
五、燃烧与传热:做个有“温度”的人
4月24日,“大咖谈专业”—航空航天类专业文化节之飞行器动力工程专业线上讲座的最后一场如期举行。本次讲座邀请了中国科学院院士宣益民教授作为特邀嘉宾,学院院长毛军逵教授做“航空发动机燃烧和传热—做个有温度的人”的主题报告,刘向雷教授做题为“飞行器/发动机综合热管理与能量高效利用方向交流”的专题报告。
宣院士结合当前世界形势和自己多年的工作经验,首先以自己最喜爱的歌曲:中华人民共和国国歌——《义勇军进行曲》为引,娓娓讲述建立新中国的艰难历程。宣院士谈到,国歌中那跌宕起伏的音符和激昂的旋律,无不透露着新中国成立时艰难、危险的生存环境,却也同时彰显出中华民族不畏强敌,迎难而上的坚韧品性。在中国欣欣向荣的今天,我们需坚定科技兴国的理念,在工作和学习中始终葆有忧患意识,牢记使命,向周总理学习“为中华之崛起而读书”。宣院士亲切、有力的话语,感染着每一位听众,而他作为人民教师爱国、报国情怀,更是令所有人为之动容。随后,宣院士在同学们的选择专业上提出了自己的建议,他说专业固然重要,但对自己所学专业的兴趣对人的成长影响更甚。兴趣是最好的老师,如果自己没有兴趣,如何能发挥专业的优势和特长呢?以兴趣为导向,明确专业内涵、发展方向,才能在学习道路上披荆斩棘,有所作为,成为优秀的专业人才。宣院士认为,21世纪是能源时代,生命体的生存必然会消耗能源,而在化石能源面临枯竭的大环境下,人类社会究竟会如何发展呢?能源是各行各业能够运行和维持的根本,降低能源消耗,对世界格局和人类生产生活的影响不言而喻。国际可再生能源机构为全球绘制了到2050年二氧化碳的排放减少70%的蓝图,欧盟更是立下了到2050年实现二氧化碳排放量等于消耗量的“豪言壮语”。目前,我国在能源利用率和循环利用方面还存在着明显的短板。面对这些迫切问题,宣院士语重心长地说:“这些问题需要一代一代人努力去解决,这也是同学们需要思考的问题”。最后,宣院士为同学们送上美好的祝愿,希望可以在能源与动力学院与大家见面。宣院士丰富的人生阅历,强烈的忧患意识,伟大的爱国情怀,真挚的谆谆教诲,为同学们指明了前进的方向。
接着,毛军逵从航空发动机“气、固、热、控”中的“热”—燃烧和传热的方向,详尽介绍了燃烧与传热的前世今生,深入浅出,简单易懂。结合国内外前沿的技术报告和航空领域的应用目标,强调当前大背景下对燃烧与传热专业人才的迫切需求。通过提出“航空发动机是什么?”、“航空发动机长啥样?”两个基本问题,指出能量转换是发动机的“灵魂”,强调从0到1的原始创新才是走出跟研仿制、实现赶超的正确道路。通过“煤油灯芯燃烧的方式”,“怎样在十二级台风中点燃火柴?”等有趣的小问题通俗易懂地介绍了燃油雾化等基本概念,直观说明了航空发动机燃烧的关键、方式和难点,并由此引出低污染、超音速等航空发动机燃烧新课题。以如何让水快速冷却这一日常生活中的常见问题为类比,介绍了航空发动机传热中的关键问题——冷却方式以及在传热方面的高温复合材料热-力耦合、新型强化冷却技术、红外辐射及隐身的创新理念,启发了在场师生对于“GAS TURBINES”的创新思考。之后,毛军逵全面介绍了燃烧传热与热能系的师资力量,展示了全国高等学校航空航天类专业-本科毕业设计大赛特等奖、挑战杯全国赛特等奖等多项重量级人才培养成果,强调了学院人才培养的宗旨:坚持立德树人,将“培养具有家国情怀、担当精神、创新意识的一流国际化人才”作为核心导向。
之后,我院青年教授刘向雷做了题为“飞行器/发动机综合热管理与能量高效利用方向交流”的报告。刘向雷对飞行器的发展趋势和发展史、与现有技术不足之间的矛盾进行了阐述,提出了能量传输、排散、储存、转换利用一体化设计的概念,并对目前院士团队的科研项目、重要成果和师资情况进行了介绍。
六、结束语
能源与动力学院副院长张天宏教授、长空学院常务副院长蒋彦龙教授对本次“大咖谈专业”活动进行了总结和点评。
张天宏首先回顾了“大咖谈专业”活动,他说,宋迎东阐述了从事航空发动机事业的伟大意义,高希光从“固”这个视角阐述了航空发动机的“痛”,谭慧俊从“气”这个视角阐述了航空发动机的“基因”,黄金泉从“控”这个视角解读了航空发动机的“神经系统”,毛军逵和刘向雷分别从燃烧和传热两个角度解读了飞动专业“气固热控”的“热”这个方向,指出能量转换是发动机的“灵魂”。这样,飞动专业“气固热控”四个专业方向都已经得到了较为全面的解读,相信对大家理解飞动专业一定会有帮助。接着,他又以钱学森之问,日本诺贝尔奖数量井喷为切入点,从培养理念、培养方案、实践教学体系等方面进一步总结了飞行器动力工程专业的特色。飞动专业践行新工科大工程观培养理念,建立了基于“CDIO”的人才培养体系,提出了培养“具有家国情怀、担当精神和创新意识的一流国际化人才”的培养目标。他特别提到了本专业建立的本硕博一体化人才培养体系,对于拔尖创新人才的培养具有显著优势。在实践教学体系方面,本专业通过虚实融合、内外融合、产教融合、多学科交叉融合的措施,达成飞行器动力工程专业所具备的创新性、实践性、系统性、交叉性的人才特质目标。最后,张天宏表达了对同学们加入飞动专业的期待与欢迎。
蒋彦龙用“全、高、精、深”四字对本次活动给予了高度评价。蒋彦龙认为“大咖谈专业”的老师们专业解读非常全面,站位高、格局高,选材精炼,呈现精美,对于国家局势和专业认知非常深刻,对自己所从事的研究理解体会很深,自身的思想也很深邃。他希望同学们在“大咖谈专业”的引领下,“不畏浮云遮望眼,只缘身在最高层”,站高望远,拥抱时代。
至此,飞行器动力工程“大咖谈专业”线上系列讲座圆满落下帷幕,八位专业大咖,精心准备,从“气”、“固”、“热”、“控”四个角度深度解读王牌专业“飞行器动力工程”的内涵和特色,平均每场500人次的师生踊跃参与,线上会议室人气屡屡“爆棚”,互动交流气氛热烈。四场讲座环环相扣、娓娓道来、引人入胜。通过此次活动,同学们不仅加深了对飞行器动力工程的专业认知,增强了为航空航天事业贡献力量的决心与信心,也对自己的职业生涯规划有了更深的思考,立志成为一名具有责任意识、创新精神和国际视野的社会栋梁和工程英才!让我们一起走进航空航天事业,“做一个有温度的人吧!”
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