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用创新和奋斗为“嘉庚一号”插上翅膀 ——记航空航天学院先进空天动力研究团队
发布时间:2019年05月30日 来源:

2019年4月23日上午7点28分,中国西北部沙漠无人区飞行试验发射阵地的一声巨响划破天空。厦门大学航空航天学院与北京凌空天行科技有限责任公司共同研制的“嘉庚一号”火箭点火升空,总长8.7m的火箭瞬间飞至26.2km的高空,在湛蓝的天空中留下了一道长长的轨迹后,优雅地滑翔到指定的落点区域。

“嘉庚一号”成功发射的“高光”时刻,瞬间刷屏朋友圈。

“太振奋人心了,我厦也能造火箭啦!”

“真是上可九天揽月,下可五洋捉鳖了。”

“空天报国梦,强军富民心。”

…… ……

国家的重大需求,一直指引着我们科研的方向

“厦门大学这是要‘上天’了吗”?

在普遍的认知里,火箭是一个神圣又神秘的存在,它代表的是一个国家航空航天事业的水平和能力。“嘉庚一号”发射之前,很少有人能想得到厦门大学作为一所综合性高校也会尝试以火箭为平台开展科学研究。

“看起来是意料之外,但其实是既定之中,国家的重大需求一直指引着我们科研的方向”,厦门大学航空航天学院常务副院长、先进空天动力研究团队负责人尤延铖介绍道,国家守护空天安全的战略愈发重要,人类追逐更高速度的梦想也不会停歇。作为航空航天人,团队从立项选题开始就集中讨论,将科研定位于瞄准国家重大战略需求,脚踏实地把设计概念和论文成果逐步转化为逐梦蓝天的工程实践。

“‘嘉庚一号’是团队正在开展的组合动力系统研究的第一次飞行试验。组合动力是当今航空航天强国竞相追逐的技术焦点,更是空天推进技术领域科学研究的重大难点”,尤延铖解释道,“在尹泽勇院长带领下,团队大胆地选择这样一个技术硬骨头,没有太多可以借鉴的经验,只能依靠自身努力大胆技术创新。”

航空航天动力主要有三种形式:涡轮发动机、冲压发动机、火箭发动机,这三种发动机分别有着自己的适用领域和速度范围,但对于未来的高速高效推进,任何单一动力都还无法胜任。先进空天动力研究项目的核心就是结合三种发动机的特点,合理设计工作模式,把它们组合为统一的推进系统,通过模态间有效转换最大程度发挥各自优势,最终实现数倍音速的高效推进与飞行。

经过反复研讨,团队将研究目标划分为三个阶段,计划通过三项创新性成果,在六年时间内基本实现研究项目的原理论证。“嘉庚一号”火箭发射就是其中的第一项创新性成果。团队在设计阶段,就史无前例地确立了“带翼回收火箭”这一设计概念,给火箭“插上翅膀”并顺利发射和滑翔飞行,“从无到有”地实现了带翼回收可重复使用火箭技术。

“最难的地方就是从无到有”,施崇广是航空航天学院2018级博士研究生,也是研究团队的一员。他说,项目研制初期,为了找到最合适的方案,他见证了团队经过无数次设想论证,不停地在白板上刷公式、画草图,在实验室模拟、调试。每天会遇到各式各样新的问题,需要一个一个的去耐心查找解决,不断优化迭代、改进方案、补缺补漏,直到最终收敛。

“除了技术上的创新,学校综合管理体制的创新也奠定了成功的基础。”尤延铖坦言:近年来,学校不断创新提升综合管理改革,给予广大教师科研人员极大的自由度,营造了一个开放、创新、宽松的科研环境,真正让科研团队放手去做。

2017年9月,世界一流大学和一流学科(简称“双一流”)建设高校及建设学科名单公布。厦门大学入选36所A类一流大学建设高校。

2018年1月,厦门大学发布一流大学建设方案,重点规划建设11个交叉融合的学科群。先进空天动力研究被列入材料与智能制造学科群,并被列为“双一流”校级重大项目。

“‘双一流’校级重大项目立项是一次科研管理创新改革的大胆尝试,有了稳定的科研经费支持,赋予团队充分的技术自主权和决策权,我们可以心无旁骛地按照尹院长的总体思路和技术要求去迎接挑战。”

航空航天学院成立时间短,能够争取的资源有限,要实现最大程度的经费效益,集聚社会各界更多资源参与团队研究,就需要以大项目为牵引,推动标志性大成果先行产出。“嘉庚一号”火箭发射后,激起了广泛的社会关注和后续经费投入意愿,为第二件标志性成果——高速无人机“南强一号”打开了发展通道。

6月,“南强一号”将在西北地区再次起航。

画面回放:

2018年9月29日晚11点,尹泽勇院长抵达翔安校区,几乎没有片刻休息就直接进入工作状态。团队成员围着尹院长,从实现目的到技术特征,从设计草图到论证思路,一直讨论到凌晨才最终确定方案,“嘉庚一号”火箭的原创思想诞生了。

我们的团队年轻,所以我们应该比别人更拼

4年,33岁,7个月,996工作模式,106万公里,……这并不是一串毫无关联意义的数字。

厦门大学航空航天学院成立于94周年校庆期间,刚刚满4年。

由中国工程院院士、航空航天学院院长尹泽勇带领的先进空天动力研究团队共有60余人,平均年龄只有33岁。

“年轻几乎是外界评价我们团队的第一关键词,队伍结构年轻化是优势,但团队和平台都还十分年轻也给我们带来了挑战。”尤延铖也是个“80后”。2008年从南京航空航天大学博士毕业后,他远赴德国宇航中心空气动力与流体研究所任全职研究科学家。2012年回国后,他应邀来到厦门大学,以一张3平米大小的办公桌为起点,开启了先进空天动力的研究之路。2015年和2018年,团队遭遇了两次申请重大平台/项目的失利。评审专家们多数认为在厦门大学这样一所综合性高校,平台的定位、工科的积淀、团队的稚嫩都无法承担航空航天集成应用类的工程研发的重任。

“我们的团队年轻,所以我们应该比别人更拼”,尤延铖对于团队自上而下“拼命干事业”的热情特别感动。对于最近网络上的流行用语“996”(每周工作6天,每天工作12小时),他笑称:“那对我们来说都是平常事,特别是项目论证期间召开的4次技术评审,我们可以化身为‘007’(每周工作7天,每天连轴转工作),团队办公室的灯照亮了翔安校区许多个夜晚。”

博士生施崇广印象最深刻的是今年到北京做火箭载荷震动实验和地面测试,为了保证实验的连贯性,他从早上九点不知疲倦地连续试验测试到第二天,“确实很辛苦,可一旦遇到问题了,就只想着赶紧解决它,真的是累并快乐着”。

许多工程测试和大型加工制造条件校内都不具备,团队成员只能不断辗转于各个城市的设计所、加工中心和试验现场。赖凌宇是团队的行政秘书,她笑称尤延铖是“空中飞人”:“尤老师一个月的飞行次数可高达24次。”自2012年入职厦门大学以来,尤延铖已累计飞行577航次,106万公里,足足可绕地球26圈。团队其他成员也以略低于这样的频率奔波于四面八方。为了按时完成项目,他们与时间赛跑,将机场的航站楼、工厂的休息间、试验场的荒郊野外都变成了团队的工作室。

尤延铖依然清晰记得,有一次研究项目遇到瓶颈,为了亲临现场指导团队,尹泽勇院长在百忙之中却选择“绕路”,特意将北京至上海的直飞航班,调整为南辕北辙地经厦门“中转”,从而挤出在厦门高崎机场候机的一个小时,与团队成员在T3航站楼的接机大厅汇合,争分夺秒听取项目汇报,指导团队发现并解决问题,随后又转身再次登机飞赴上海。

“我们和尹院士在机场汇报进度、讨论工作的例子很多。他用这样‘南辕北辙’的方式,传达给团队每一个成员什么是拼搏奋斗,什么是严谨治学,什么是人格魅力”,尤延铖动容地说,“除了做科研,团队的每一位教师都承担着教学任务,这么多年来,我们从没因为科研出差误过一次课,更没有出现过一次教学事故”。

画面回放:

4月7日,“嘉庚一号”飞行器装置完毕,联合团队40余人转场进入发射阵地。阵地地处茫茫戈壁大漠无人区,夜幕降临,值守的团队成员可以在试验方舱里看到漆黑夜空里的闪烁银河,耳边却是一阵阵西北狼嚎叫声。他们在发射阵地做最后的准备工作,就像万米竞走,离终点越近,对跨出的每一步越是谨慎。

团队就是把我交给你,让你做自己

如果说“年轻”是外界对先进空天动力研究团队的第一印象,那么“信任”就是团队成员们最喜欢给彼此的评价。

现任航空航天学院助理教授的朱呈祥是尤延铖在南京航空航天大学的师弟。2012年,他还在德国斯图加特大学念博士的时候,就收到了尤延铖的邀请,请他毕业后回国加入团队。几乎是没有任何犹豫的,朱呈祥答应了。2014年11月,他来到厦门大学正式加入先进空天动力研究团队。

“我当时确实没有过多的考虑,一是厦门大学很有吸引力,二是我很敬佩尤老师的个人魅力”,聊起当年加入团队的情形,朱呈祥侃侃而谈,“他的做事风格非常务实拼搏,只要是他认为可以做到的事情,我相信他一定能做出来”。

朱呈祥认为,凝聚力是一个团队成功的秘诀,而凝聚力的基础就是彼此信任。在这个60人的团队里,有专任教师成员13人,包括教授3人、副教授6人,助理教授4人,另有3名工程技术人员,6名自聘科研人员和50余名硕博士研究生。团队成员的身份、年龄、背景虽各有差异,但彼此之间互相认可欣赏,朝着同一个目标齐心协力。

“他是‘不计代价’加入团队的”,尤延铖略带愧疚地说,朱呈祥从德国回来后,有更好的工作机会,但他出于对团队的信任、对项目的信心,渴望在科学研究上有所突破,却不得已在个人发展、家庭生活上有所取舍。

“大家看到了团队的成功,但背后的付出和牺牲有时是难以想象的”,尤延铖说,团队里像朱呈祥这样“不计代价”的老师还有很多:有的老师将大部分精力投入工程研制上,耽误了自己的职称晋升;有的老师舍弃了在其他城市稳定优越的生活条件,拖家带口到厦门租着房子做研究;有的老师已年过五十仍保有一颗奋斗的心,毅然辞掉高薪高职的工作,加入团队想要共创科研伟业……

“他们给予了我无条件的信任,而我能给予他们的却太少太少”,面对团队成员们无怨无悔的付出,尤延铖感觉到肩上的责任很重。

程晓倩是航空航天学院硕士毕业生,在校期间也是先进空天动力研究团队的一员。2017年毕业后她进入北京凌空天行科技有限责任公司工作,也参与并见证了“嘉庚一号”的研制历程。

回忆起求学时期的点滴,程晓倩始终难忘团队亲如家人的融洽氛围。“吴老师特别愿意花时间与我们探讨分享,毫无保留地将所学所想教给我们,用自己对待科学拼搏、严谨的实际行动给学生树立榜样”。

程晓倩口中的吴老师就是航空航天学院副教授吴了泥,他主攻飞行器控制技术研究,也是“南强一号”的直接负责人。

吴了泥有自己独特的师生传授之道。他说,大部分学生刚进入团队,往往缺乏工程研究经验。他充分信任学生,放手让学生到工程实践的一线,建立起一套以工程研究培养学生的体系:建模、分析、试飞……将研究各个环节打通,学生可以很快上手,快速进入工程研究状态,从每一次攻克难题、解决困难中获得成长和成就。

“我的自信是团队给予的”,程晓倩说,她负责“嘉庚一号”整个飞行控制系统研制,大到方案设置,小到零件采购,她都拥有主导权。“吴老师给予我足够的信任和自由,他相信我能做好,这对我来说很重要”,团队的信任塑造了她一股“初生牛犊不怕虎、越是艰险越向前的刚健勇毅”。

画面回放:

“嘉庚一号”发射当天凌晨1点30分,试验发射阵地温度接近零度,寒风凛冽丝毫没有阻挡团队每一位成员火热的心,他们穿着厚厚的军大衣,带着对“嘉庚一号”发射胜利的信心与渴望,出发前往试飞阵地。凌晨3点30分,团队完成火箭最后的安装调试。“嘉庚一号”笔直地矗立在黑黢黢的夜色中,它和团队成员们一起,屏息等待着第一道黎明曙光的降临。

空天报国在路上,问鼎九天的梦想永不止息

2012年回国前,尤延铖在德国工作的研究所极力挽留他,希望与他续签聘期。

尤延铖婉拒了,“我出国前就已下定决心会回国。虽然德国的平台更广,实验条件更好,但我所做的研究都无法转变为我们国家的技术,始终像是给别人打工。从事航空航天事业,要与国家发展和民族命运连结起来”。

尤延铖解释道,航空航天事业对国家民族之所以至关重要,一是其直接保障着国家国防安全,二是航空航天的高精尖技术引领着其他行业技术的提升进步。

航空航天学院自成立之初,就以“空天报国”为使命和担当,引导学院师生将航空航天专业学习、教学、科研,主动融入国家战略发展的大框架中。学院深入挖掘航空航天科学技术中的人文情怀,陆续开展了创新课堂、专题讲座、分享沙龙、实地考察、一线研发等系列活动,形成“空天报国”思想政治工作品牌,极大增强师生对国家航空航天事业发展的信心,提高师生投身航空航天事业的责任感和使命感。

施崇广去年参加了学院组织的“空天报国”暑期实践,到北京航空发动机研究院实地工作。通过与同行之间的探讨交流,他被航空航天人忘我舍我的工作热情感染了,也让他对“空天报国”的内涵有了更深的认识。“知道自己设计的东西,哪怕是一个很小的零件,将来能用到飞机上,就感到特别自豪。”

航空航天学院2017级硕士研究生孙伟强是在中航工业集团工作两年后选择到厦门大学继续深造的。他能明显感觉到近年来国家在航空航天事业上的重视与投入,“未来十年将是航空航天大发展的时期”,他期待自己的努力不负这黄金十年。

4月30日,尤延铖在“青春心向党 建功新时代——厦门大学学习贯彻习近平总书记重要讲话精神纪念五四运动100周年座谈会”上这样讲道:“‘嘉庚一号’到底是什么?技术层面上说,‘嘉庚一号’是一个基于火箭动力的试验飞行器。如果稍微拔高一些,‘嘉庚一号’是一种使命和担当,是我们贴近国家战略需求,主动融入中华民族伟大复兴的努力实践;是一种创新和奋斗,是我们激扬空天报国情怀,奋勇拼搏自强不息止于至善的效力期许,更是我们怀揣问鼎九天梦想,助力学校工科‘双一流’建设的一份阶段性答卷。”

画面回放:

“90秒准备。”

“40秒准备。”

“倒数5,4,3,2,1。”

“发射。”

满载梦想与汗水的“嘉庚一号”挣脱地心引力,像一条蛟龙,以昂扬的姿态呼啸着直冲云霄。那些拼搏的日日夜夜从记忆里喷涌而出,程晓倩激动地哭了。清晨7点半的发射阵地,柔和的阳光洒在团队成员们身上,他们激动相拥、鼓掌庆祝,那个画面美妙极了。

“嘉庚一号”成功发射当天,尤延铖收到了来自四面八方的祝贺,其中有两条短信令他深有感触。

其中一条来自他的母校老师,南京航空航天大学郭教授:“你和你的团队,落地生根在南航,开花结果在厦大,要感谢厦大的科技创新环境。”

另外一条来自他在厦门大学的第一个博士生李怡庆:“尤老师,看到今天火箭发射成功,我突然想起在学校的时候曾经问过您,我们做这些有什么意义。当时您回答我:虽然现在可能看不到结果,但相信总有一天我们设计的东西会飞上天。”

正是这一支充满爱国、创新、奋斗精神的青春团队,用不停歇的飞翔带着我们一起仰望天空、追逐梦想。

(文/宣传部 杜筠 图/航空航天学院 宣传部)

责任编辑:林济源

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