實現(xiàn)學科新跨越 迎接傳動新希望——記吉林大學機械科學與工程學院液力傳動研究所

本刊記者 王 輝

實現(xiàn)學科新跨越 迎接傳動新希望
——記吉林大學機械科學與工程學院液力傳動研究所

本刊記者 王 輝

專家簡介：

馬文星，吉林大學機械科學與工程學院，教授，博士生導師。1983年畢業(yè)于吉林工業(yè)大學工程機械系，獲學士學位；1986年在吉林工業(yè)大學工程機械系獲碩士學位；1991年在吉林工業(yè)大學工程機械系獲工學博士學位；1994年-1995年先后到德國波鴻魯爾大學、多特蒙德大學做訪問學者。先后主持和參加完成國家863計劃專題課題“大型泵與風機液力調(diào)速節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)研究”等國家、部省級項目20余項；獲授權(quán)發(fā)明專利3項，實用新型專利3項；主持完成企業(yè)委托液力傳動和工程機械研發(fā)項目近20項。發(fā)表學術(shù)論文70余篇，編著出版著作3部，參編設計手冊1部。

早在遠古時代，我們的祖先就學會了用流水傳送木頭，用木頭滾動代替人力傳送巨重物體等一系列巧妙的傳送方法，這才有了萬里長城的蜿蜒奇觀，才有了古埃及金字塔的千年聳立。而今，歷史的車輪還在滾動，前進的腳步還未停止，伴隨著科學技術(shù)的日益發(fā)展，傳動技術(shù)從摩擦傳動、帶式傳動、齒輪傳動、鏈傳動，擴展到了液壓傳動、氣壓傳動、液力傳動，甚至是自動傳動，高科技化時代的來臨直接推動了傳動技術(shù)的跨越式發(fā)展。

在中國的北疆，白山黑水之地，有一所專門研究液力傳動及自動變速的研究機構(gòu)——吉林大學機械科學與工程學院液力傳動研究所。作為國內(nèi)較早從事液力傳動的研究機構(gòu)之一，自創(chuàng)立以來，它憑借日益發(fā)展的現(xiàn)代高新技術(shù)手段，成為推動我國液力傳動與自動變速技術(shù)發(fā)展的特色團隊之一。

近日，記者走進這所歷史悠久，在我國液力傳動研究領(lǐng)域取得眾多研究成果的研究所，采訪了該研究所負責人——馬文星教授。

歷史回顧——艱難歲月輝煌成就

1955年，我國著名汽車和液力傳動專家、吉林工業(yè)大學羅邦杰教授一手創(chuàng)立了“液力機械傳動與自動操縱”學科方向。1975年羅邦杰教授創(chuàng)建吉林工業(yè)大學工程機械系同時組建了“液力機械傳動研究室”，這就是吉林大學液力傳動研究所的前身。

上世紀50年代末，是國家剛剛經(jīng)過戰(zhàn)爭洗禮，一窮二白，百廢待舉的年代。或許，一個小小研究室的組建并沒能引起大眾的關(guān)注。但也正是在這樣的背景下，羅邦杰教授帶領(lǐng)研究室并指導研究生篳路藍縷，在專業(yè)領(lǐng)域闖出了一片天地，取得了顯著成果。曾于20世紀60年代與一汽合作，成功的研究和開發(fā)了“紅旗CA770”和“紅旗CA774”轎車液力自動變速器，此舉開創(chuàng)了我國自主研發(fā)汽車液力傳動與自動變速的歷史。

上世紀80年代，研究室受廈門工程機械廠委托，對其裝載機用雙渦輪液力變矩器進行改進，改進成功的雙渦輪液力變矩器有效地提高了液力元件的性能以及整機的動力性和經(jīng)濟性。

之后，研究室又與大連液力機械總廠合作，開發(fā)了性能優(yōu)良的DFZFB323導輪反轉(zhuǎn)變矩器，并成功應用于城市公共汽車。

回顧艱難歲月，更能突顯輝煌歷程。羅邦杰教授帶領(lǐng)研究室(后更名為吉林工業(yè)大學液力機械傳動研究所)為我國培養(yǎng)了一批具有碩士、博士學位的從事液力傳動設計、研究、生產(chǎn)、管理的高級專業(yè)人才，為我國液力傳動事業(yè)的發(fā)展鋪設了康莊大道。

2000年吉林大學合校后，“液力機械傳動與自動操縱”學科方向更名為“液力傳動與自動變速”。之后，“液力機械傳動研究所”也改為“液力傳動研究所”。

新的旅程，新的篇章。更名后的液力傳動研究所，迎來了新的發(fā)展契機。立足于新的專業(yè)發(fā)展前沿，研究所在學科方向帶頭人馬文星教授的帶領(lǐng)下，做出了諸多令人刮目相看的成績，在國內(nèi)處于領(lǐng)先地位。

液力元件激光粒子圖像測速（PIV）

新目標新旅程——自主研發(fā)揚帆起航

近20年來，美國、日本、德國、韓國等發(fā)達國家投入了大量資金和研究力量對液力變矩器進行研究，以提高汽車和工程機械的綜合性能，特別是燃油經(jīng)濟性。其研究主要集中在高校和大型汽車公司，研究內(nèi)容集中在采用現(xiàn)代計算流體動力學（CFD）方法對汽車、工程機械液力元件進行設計優(yōu)化等方面，研究都已達到很高的水平。同時，國外實驗手段先進，尤其是近年來隨著激光技術(shù)、數(shù)字信號處理技術(shù)，圖形、圖像處理技術(shù)以及計算機技術(shù)的日益成熟和完善，由接觸式測量發(fā)展到非接觸式測量，由定性測量發(fā)展到定量測量，由單一方式測量發(fā)展到多種流動顯示與測量方法并用的綜合測量，液力元件流場測試技術(shù)有了飛速發(fā)展。

國內(nèi)吉林工業(yè)大學在羅邦杰教授帶領(lǐng)下較早從事液力傳動現(xiàn)代設計理論與方法的研究。吉林大學馬文星教授從上世紀80年代末開始液力傳動三維流動設計理論與方法的研究，其他國內(nèi)針對液力變矩器的設計研究主要集中在北京理工大學、哈爾濱工業(yè)大學、同濟大學等幾所高校，此外其他一些高校以及相關(guān)的廠家、研究院所也曾開展過相關(guān)研究。

綜觀我國工程機械領(lǐng)域，多年來雖液力變矩器全部已國產(chǎn)化，但基本都是引進消化吸收的國外產(chǎn)品，自主研發(fā)產(chǎn)品較少。近些年來，隨著市場競爭的激烈，作為傳動系統(tǒng)核心部件，液力變矩器研發(fā)在我國越來越得到重視。在汽車領(lǐng)域除個別轎車變矩器等為國產(chǎn)外其它產(chǎn)品當前大多依靠進口，建立創(chuàng)新、獨立自主的液力變矩器研發(fā)之路迫在眉睫。

馬文星教授自接掌液力傳動與自動變速學科方向以來，致力于獨立自主的液力傳動前沿技術(shù)研發(fā)工作。理論研究經(jīng)歷了二維流動理論與方法到基于S1、S2流面的準三維理論與方法，再到三維流動理論與方法的過程。在工程機械和汽車液力傳動與自動變速理論與技術(shù)、液力傳動元件現(xiàn)代設計方法以及內(nèi)流場激光測速技術(shù)、工程機械與車輛動力與傳動系統(tǒng)最優(yōu)匹配與節(jié)能、風力發(fā)電變速恒頻液力調(diào)速系統(tǒng)理論與關(guān)鍵技術(shù)、大功率泵與風機液力調(diào)速節(jié)能理論與技術(shù)等多個方面進行了廣泛深入的研究，其研究成果已經(jīng)逐步應用于工程實際，而且正不斷致力于液力變矩器現(xiàn)代設計理論與方法的深入研究。多年來，為企業(yè)研發(fā)了多種型號的汽車和工程機械液力變矩器。

科研結(jié)碩果——“開山劈路”成就多

工欲善其事，必先利其器。認定了要走獨立自主的液力傳動與自動變速設計、研發(fā)之路之后，吉林大學液力傳動研究所開始致力于建設及完善這一學科方向的研究平臺。

研究所本身就有優(yōu)良資源優(yōu)勢。液力傳動與自動變速研究方向在“九五”、“十五”、“十一五”“211工程”和“985”學科建設中得到了重點建設。液力傳動研究所擁有功率為350kW的液力傳動試驗臺，擁有先進的激光粒子圖像流場測量系統(tǒng)（P I V）、激光多普勒測速系統(tǒng)（LDA）、流動圖像采集系統(tǒng)等。

2004年，研究所購置了一套STARCD流動分析軟件，作為流場分析基礎(chǔ)平臺，進行液力元件現(xiàn)代設計理論與方法的研究；2008年，研究所又添一“新成員”，購置了一套動態(tài)信號測試分析系統(tǒng)，這一系統(tǒng)能進行液力元件的振動、軸向力、溫度及轉(zhuǎn)矩等各個物理量的動態(tài)測試和分析；2009年，研究所又購置了20臺高性能計算機和5臺工作站，為進行液力元件現(xiàn)代設計方法研究和產(chǎn)品研發(fā)提供了良好的硬件平臺。

頻繁添置的最新先進儀器設備猶如一件件能夠開山劈路的法寶利器，為研究所的研發(fā)之路鋪平了道路。多年來，液力傳動研究所憑借手中掌握的“利器”，主持和參加完成國家自然科學基金“液力變矩器現(xiàn)代設計方法”、國家攻關(guān)“大功率履帶推土機動態(tài)匹配與創(chuàng)新研制”、 國家863項目“大型泵與風機液力調(diào)速節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)研究”等國家、省部級項目20余項；與工程機械、汽車領(lǐng)域企業(yè)合作緊密，主持完成企業(yè)委托液力傳動和工程機械研發(fā)項目近20項，創(chuàng)造了較大的社會效益和經(jīng)濟效益。目前正在承擔廣西柳工機械股份有限公司“工程機械液力機械傳動研發(fā)”、杭州前進齒輪箱集團股份有限公司“重型及特種車輛自動變速技術(shù)研究”等項目。

項目成果獲部級科技進步二等獎2項，獲授權(quán)發(fā)明專利3項，實用新型專利3項；在國內(nèi)外期刊上發(fā)表學術(shù)論文70余篇，編著《液力傳動理論與設計》等著作三部，主編《現(xiàn)代機械設計手冊》“液力傳動”篇，參與編撰《中國機械工程技術(shù)路線圖》液力傳動部分。

在柳工指導節(jié)能型裝載機液力變矩器測試工作

人才培養(yǎng)——科研發(fā)展后繼有望

人才是科研事業(yè)發(fā)展最可寶貴的財富。自成立以來，吉林大學液力傳動研究所在潛心科研的同時，不斷創(chuàng)新人才隊伍建設模式，呈現(xiàn)出領(lǐng)軍人才與創(chuàng)新團隊蓬勃發(fā)展的良好局面，人才隊伍的整體實力實現(xiàn)大幅躍升。

現(xiàn)在的學科方向帶頭人——馬文星教授于1962年8月生于吉林省梨樹縣。1991年于吉林工業(yè)大學工程機械專業(yè)獲工學博士學位并留校從事教學和科研工作。1994年至1995年作為訪問學者赴德國波鴻魯爾大學和多特蒙德大學進修，從事液力元件CFD分析和流場PIV測試研究工作?，F(xiàn)任機械科學與工程學院液力傳動研究所所長，工程機械技術(shù)中心副主任；中國機械工程學會流體傳動與控制分會委員，液力專業(yè)委員會副主任委員，中國液壓氣動密封件工業(yè)協(xié)會專家委員會委員；柳工—吉林大學液力機械傳動研發(fā)基地主任，柳工機械股份有限公司特聘專家。主要研究方向為液力傳動與自動變速和工程機械與智能控制。

“強將手下無弱兵”，在馬文星教授的帶領(lǐng)下，研究團隊迅速成長。師資力量上，目前學科方向經(jīng)過建設已有教授3人，其中博士生導師2人，副教授1人，講師4人，工程師2人，中青年教師均具有博士學位。在讀博士生17人，碩士生22人。

據(jù)統(tǒng)計，近十年來，“液力傳動與自動變速”學科方向已培養(yǎng)畢業(yè)碩士學位研究生30余人，博士研究生8人。與國內(nèi)有關(guān)企業(yè)合作，結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)與研發(fā)項目，為企業(yè)培養(yǎng)畢業(yè)工程碩士5人，工學碩士2人，博士1人。

56年風雨，56年輝煌。液力傳動與自動變速學科方向（包括其前身）可以說是伴隨著新中國的成長而成長起來的，其中雖也有波折，也經(jīng)歷過重組，但更有輝煌和發(fā)展。

現(xiàn)在，液力傳動研究所在馬文星教授的帶領(lǐng)下，正集全體研究人員之合力，開拓新局面，力爭在創(chuàng)新、獨立自主的液力傳動與自動變速研發(fā)之路上作出一番新的成就。正如吉林大學校歌里所唱的：人比山高，腳比路長，跨越新世紀去迎接轟響的紅太陽……對馬文星及其研究團隊來說，只要持科學之理念，創(chuàng)新思想，踏實苦干，就一定能迎接液力傳動與自動變速學科方向的美好新未來。