使命在肩 國(guó)需在前

王涵

書(shū)寫(xiě)北京航空航天大學(xué)環(huán)境模擬技術(shù)團(tuán)隊(duì)面臨著很多困難。盡管這是一支戰(zhàn)功顯赫的隊(duì)伍，卻低調(diào)到幾乎無(wú)跡可尋，就連團(tuán)隊(duì)的學(xué)術(shù)帶頭人、中國(guó)工程院院士王浚都鮮少有其個(gè)人的報(bào)道。不過(guò)，簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的一份介紹，就足以讓人們認(rèn)識(shí)到這支隊(duì)伍的厲害。

北京航空航天大學(xué)環(huán)境模擬技術(shù)團(tuán)隊(duì)由航空科學(xué)與工程學(xué)院多個(gè)專業(yè)的學(xué)者組成，致力于環(huán)境模擬與試驗(yàn)技術(shù)研究、環(huán)境模擬試驗(yàn)系統(tǒng)研制等研究工作。在王浚院士的帶領(lǐng)下，團(tuán)隊(duì)已經(jīng)承擔(dān)了大中型環(huán)境模擬設(shè)施研發(fā)項(xiàng)目20多項(xiàng)，獲得包括國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)在內(nèi)的20余項(xiàng)國(guó)家及省部級(jí)科技獎(jiǎng)勵(lì)。團(tuán)隊(duì)所做工作達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)和國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，他們?yōu)槲覈?guó)國(guó)防建設(shè)和環(huán)境技術(shù)發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)。

應(yīng)國(guó)家需求，攻堅(jiān)克難

眾所周知，環(huán)境因素始終都是影響海、陸、空、天運(yùn)載工具、武器裝備及各種機(jī)電系統(tǒng)可靠、安全工作的重要因素，尤其對(duì)武器裝備、環(huán)境適應(yīng)性和可靠性的重要性更是不言而喻。然而，在20世紀(jì)八九十年代，我國(guó)的武器裝備環(huán)境試驗(yàn)體系還不健全，缺乏相應(yīng)試驗(yàn)設(shè)備，無(wú)法開(kāi)展環(huán)境鑒定試驗(yàn)。其中，對(duì)于大型機(jī)載、空運(yùn)、空投等裝備，當(dāng)時(shí)就無(wú)法進(jìn)行溫度-高度試驗(yàn)、溫度沖擊試驗(yàn)。為建立健全我國(guó)的武器裝備環(huán)境試驗(yàn)體系，通過(guò)廣泛調(diào)研國(guó)內(nèi)外環(huán)模設(shè)備的發(fā)展方向，并結(jié)合我國(guó)軍用武器裝備發(fā)展的需求，我國(guó)分別在總裝31基地和32基地規(guī)劃建立溫度-高度及溫度沖擊試驗(yàn)設(shè)備、溫度高度動(dòng)態(tài)試驗(yàn)設(shè)備，北京航空航天大學(xué)環(huán)境模擬技術(shù)團(tuán)隊(duì)承擔(dān)了這一重任。

溫度-高度及溫度沖擊試驗(yàn)設(shè)備將軍標(biāo)中規(guī)定的五項(xiàng)試驗(yàn)功能集于一身，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)大型武器裝備進(jìn)行溫度-高度試驗(yàn)及溫度沖擊試驗(yàn)“零的突破”，其溫度沖擊試驗(yàn)的高低溫轉(zhuǎn)換過(guò)程僅需40s，遠(yuǎn)低于軍標(biāo)中規(guī)定的5min，保證了真實(shí)的溫度沖擊試驗(yàn)效果。溫度-高度動(dòng)態(tài)試驗(yàn)設(shè)備的理念是“更加真實(shí)的模擬”，可模擬機(jī)載裝備全包線飛行過(guò)程中外部的溫度和壓力環(huán)境，在當(dāng)時(shí)不僅可覆蓋多項(xiàng)軍標(biāo)要求，完成鑒定試驗(yàn)任務(wù)，也是對(duì)環(huán)境模擬與試驗(yàn)技術(shù)的一次探索與發(fā)展。在該項(xiàng)目中，北京航空航天大學(xué)環(huán)境模擬技術(shù)團(tuán)隊(duì)深入研究了環(huán)境艙溫度與壓力的耦合機(jī)制，提出了溫度、壓力解耦控制方法，首次在國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了大型環(huán)模設(shè)備的雙參數(shù)動(dòng)態(tài)模擬；提出了空氣制冷結(jié)合液氮降溫的方法，兼顧了穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的經(jīng)濟(jì)性。

上述設(shè)備能夠進(jìn)行小型武器裝備整機(jī)、大型武器裝備部件的高低溫、低氣壓及其組合環(huán)境的穩(wěn)態(tài)及動(dòng)態(tài)環(huán)境試驗(yàn)，可用于武器裝備、航空產(chǎn)品、航天產(chǎn)品、地面民用產(chǎn)品的高低溫、低氣壓及其組合環(huán)境的研究鑒定試驗(yàn)。自建成以來(lái)，其已在很多試驗(yàn)中得到應(yīng)用，為我國(guó)武器裝備的研制提供了重要的模擬試驗(yàn)手段，具有重要的軍事意義。

為使命而生，風(fēng)雨同舟

王浚院士從20世紀(jì)70年代開(kāi)始就負(fù)責(zé)研制我國(guó)的第一個(gè)大型常規(guī)兵器低溫試驗(yàn)設(shè)備，并獲得我國(guó)首屆國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，后又陸續(xù)完成多項(xiàng)環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備的研制。20世紀(jì)90年代，王浚總結(jié)多年研究成果和工作經(jīng)驗(yàn)，與有關(guān)專家共同建立了環(huán)境模擬這一新的綜合性邊緣技術(shù)體系，而他主編的《環(huán)境模擬技術(shù)》也獲得1998年航空工業(yè)總公司科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。在王浚的帶領(lǐng)下，環(huán)境模擬技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)日益壯大，多個(gè)方向的專家紛紛加入團(tuán)隊(duì)。如今，團(tuán)隊(duì)核心成員包括董素君、劉猛、龐麗萍、黃勇、李運(yùn)澤、劉沛清、劉旺開(kāi)、張華等教授，他們都在團(tuán)隊(duì)的研究工作中起著至關(guān)重要的作用。

團(tuán)隊(duì)自成立以來(lái)，一直在環(huán)境模擬技術(shù)前沿不斷摸索、不斷創(chuàng)新，至今已經(jīng)取得了令人稱贊的成績(jī)。團(tuán)隊(duì)承擔(dān)的“國(guó)家電網(wǎng)特高壓基地污穢及環(huán)境試驗(yàn)室”項(xiàng)目獲得2011年高等學(xué)?？茖W(xué)研究?jī)?yōu)秀成果獎(jiǎng)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，該設(shè)施是在2008年我國(guó)冰雪災(zāi)害發(fā)生后緊急建立起來(lái)的，主要用于研究冰雪災(zāi)害對(duì)國(guó)家電網(wǎng)的影響及防治措施，不僅服務(wù)于我國(guó)的電力系統(tǒng)，還吸引了大量國(guó)外研究機(jī)構(gòu)來(lái)此開(kāi)展試驗(yàn)。除此之外，團(tuán)隊(duì)取得的多項(xiàng)成果都取得了國(guó)家級(jí)或省部級(jí)的獎(jiǎng)勵(lì)，這些成果支撐了我國(guó)重要國(guó)防武器的研制，對(duì)我國(guó)國(guó)防安全具有重要意義。

榮譽(yù)屬于團(tuán)隊(duì)中的每一個(gè)人，在團(tuán)隊(duì)的戰(zhàn)功簿上，劉猛是不容忽略的一個(gè)人。與其他成員一樣，每每在團(tuán)隊(duì)取得成就的高光時(shí)刻，劉猛都會(huì)感到與有榮焉。這種榮譽(yù)感不僅來(lái)源于團(tuán)隊(duì)所受到的獎(jiǎng)勵(lì)，更因?yàn)檫@些成就中也有自己的汗水。他主要從事環(huán)境模擬技術(shù)、環(huán)境控制技術(shù)、飛行器熱管理等方面的研究，在環(huán)境模擬技術(shù)方面參與或主持了9項(xiàng)國(guó)防重點(diǎn)研究項(xiàng)目，所取得的研究成果在國(guó)防武器裝備研制方面起到了重要的作用，其中的“航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)高空環(huán)境模擬試驗(yàn)系統(tǒng)”項(xiàng)目至今讓他記憶猶新。

多級(jí)增壓活塞發(fā)動(dòng)機(jī)是高空低速長(zhǎng)航時(shí)飛行器的首選動(dòng)力。由于國(guó)外對(duì)中國(guó)嚴(yán)格禁運(yùn)，只能自行研制動(dòng)力系統(tǒng)，需要進(jìn)行大量試驗(yàn)。但經(jīng)過(guò)廣泛調(diào)研，國(guó)內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)高空臺(tái)均無(wú)法滿足該活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的試驗(yàn)要求，這就要求研制“航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)高空環(huán)境模擬試驗(yàn)系統(tǒng)”。

在項(xiàng)目研究中，他提出了發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)外流分開(kāi)模擬的總體技術(shù)方案和以間接水蒸發(fā)為主的多級(jí)冷卻方案，并申請(qǐng)了2項(xiàng)發(fā)明專利，實(shí)現(xiàn)了航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的低成本試驗(yàn)，解決了航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)空中停車(chē)再啟動(dòng)試驗(yàn)的難題。該成果填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)的空白，支撐了高空長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)的研制，已服務(wù)我國(guó)多個(gè)無(wú)人機(jī)型號(hào)及航空發(fā)動(dòng)機(jī)研究項(xiàng)目，將活塞發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)高度提高到了12km，突破了國(guó)際封鎖。

順應(yīng)時(shí)代發(fā)展，走在前沿

隨著我國(guó)航天技術(shù)的發(fā)展，對(duì)大型環(huán)形可展開(kāi)天線的需求越來(lái)越迫切，其對(duì)增強(qiáng)通信能力、提高通信質(zhì)量、接收設(shè)備小型化具有重要意義。因其尺寸特別大、鉸鏈數(shù)量多、傳力關(guān)系復(fù)雜、軌道溫度變化大，影響天線在空間展開(kāi)的因素很多，如不能在地面進(jìn)行充分的技術(shù)驗(yàn)證，很可能會(huì)導(dǎo)致衛(wèi)星項(xiàng)目失敗。由于環(huán)形天線尺寸大，國(guó)內(nèi)的航天環(huán)境模擬試驗(yàn)設(shè)備無(wú)法完成其試驗(yàn)，北京航空航天大學(xué)環(huán)境模擬技術(shù)團(tuán)隊(duì)承擔(dān)了該天線試驗(yàn)設(shè)備的研制任務(wù)。

這項(xiàng)任務(wù)有多個(gè)技術(shù)難點(diǎn)，如試驗(yàn)艙尺寸很大，且需承受的溫差高達(dá)230℃，熱脹冷縮帶來(lái)的影響非常嚴(yán)重；要求艙內(nèi)在微風(fēng)速甚至零風(fēng)速的條件下達(dá)到很高的溫度均勻度；艙內(nèi)空氣在試驗(yàn)中不能起霧、凝露、結(jié)冰，要求含濕量極低，在近8000m3的試驗(yàn)艙中水蒸氣含量只有幾克，不到日常環(huán)境空氣中水蒸氣含量的萬(wàn)分之一。北京航空航天大學(xué)環(huán)境模擬技術(shù)團(tuán)隊(duì)迎難而上，采用多微孔再循環(huán)送風(fēng)技術(shù)、大面積垂直冷板技術(shù)、多級(jí)濕源控制技術(shù)、艙壁分層結(jié)構(gòu)與分層膨脹技術(shù)、地面保溫承力復(fù)合結(jié)構(gòu)等手段攻克了項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)，圓滿完成了研制任務(wù)。

該成果已經(jīng)廣泛應(yīng)用于我國(guó)衛(wèi)星天線的地面試驗(yàn)，如通信技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星1號(hào)、天通1號(hào)衛(wèi)星等，為我國(guó)的航天事業(yè)做出了重要貢獻(xiàn)。

這是一個(gè)日新月異的時(shí)代。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人類的活動(dòng)空間越來(lái)越大，對(duì)宇宙的探索也越來(lái)越深，這將對(duì)環(huán)境模擬技術(shù)提出更高的要求。同時(shí)，這也意味著北京航空航天大學(xué)環(huán)境模擬技術(shù)團(tuán)隊(duì)肩負(fù)的責(zé)任也越來(lái)越大。使命越大，動(dòng)力也就越大。用科研切實(shí)保障國(guó)家和人民的利益，推動(dòng)中國(guó)夢(mèng)的實(shí)現(xiàn)，是北京航空航天大學(xué)環(huán)境模擬技術(shù)團(tuán)隊(duì)每一個(gè)人的至高理想。