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金沙游戏网上娱乐:面向航空发动机需求做科研——记中科院“青年学习标兵”杜娟

2020-05-14 中国科学报 韩扬眉
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语音播报

杜娟

  航空发动机被称为“工业皇冠上的明珠”、飞机的“心脏”,是一个国家综合实力的重要标志之一。

  “航空发动机技术是一个传统领域,该领域的领先国家有着长期的技术和经验积累,工业基础雄厚,科研方向与工程需求结合得非常紧密。很多时候,科研的话语权掌握在这些国家手上。”在过去的科研生涯中,中国科学院工程热物理研究所研究员杜娟时常感受到因科技水平差距而带来的偏见。

  在杜娟看来,国家强大了,科研人员才能获得更好的行业支持和科研平台,而国家的强大需要每个人的努力。怀着科研报国的信念与使命感,杜娟投身于航空发动机压气机稳定性基础理论研究15年,取得了国内外同行认可的研究成果。

  从基础研究中寻得技术突破

  航空发动机集成诸多现代工业的尖端技术,门槛高,核心技术只掌握在少数国家手中。

  值得自豪的是,我国是全球能够独立制造航空发动机的5个国家之一。然而,在核心技术和性能指标上,我国与欧美国家仍有较大差距。其中一个差距便体现在航空发动机的核心部件——压气机系统的稳定性预测和控制技术上。

  杜娟告诉《中国科学报》,迄今为止,工程实际应用中压气机的失稳监测系统都是在设计完成后再开发,且是在失稳信号出现后才发出预警。“这种失稳预报方法对反馈控制系统的响应速度要求极高,一旦失稳流动出现就已经对发动机造成负面影响。如果我们能够通过对压气机失稳机理的基础研究,创造出失稳发生之前就能准确预报失稳和有效扩稳的方法,防患于未然,那将意义重大。”杜娟说。

  多年来,她和团队坚持以基础科学问题研究为根本来寻求自主创新技术,通过深入研究失稳特征流动、分析失稳类型,提出了压气机失稳的在线预报和控制技术,这些研究成果将为解决航空发动机压气机失稳预报不及时的难题提供有效解决方案。

  杜娟说,“基础研究是根基,希望我们青年人了解国家需要什么,并努力攻坚克难,成为对国家真正有用的人才。”

  坚持一下,拔出“大萝卜”

  攻坚克难,向来不会一帆风顺,需要坚持不懈、永不放弃的精神。

  2010年,杜娟博士毕业后,通过广泛阅读文献,发现了一个悬而未决的问题——航空发动机压气机周向槽扩稳方案的实验和计算结果趋势相反。

  该问题由英国皇家工程院院士、剑桥大学教授Ivor Day正式提出,但他们团队并未对其进行解释和进一步的探索。

  身在一个“实验与计算相结合”的研究团队,杜娟和团队成员对压气机失稳机理进行研究后发现,计算模型和边界条件的选取对于能否准确计算失稳流动非常重要。据此,杜娟大胆设想:如果采用空间尺度大于压气机失稳扰动尺度的计算模型,或许可以解开这个未解之谜!

  在导师们的支持鼓励下,她以解决这个科学问题为目标申请到了第一个自然科学基金,从那时起,她一头扎入研究课题当中,尝试了很多方法,反复验证计算模型。失败、调整,再失败、再调整……循环往复,最终在3年后的一个晚上,杜娟弄清了原因,得到了实验与计算一致的结果。

  那天晚上,只剩下杜娟一人在办公室,她激动得大声尖叫。“我觉得自己很幸运,虽然这项研究经历了多次失败,但我们没有放弃并最终获得了成功,这也给了我极大的自信和鼓舞,原来通过自己的努力我也能够解决国际上的科学难题。”以后每次遇到困难,甚至自我怀疑想要放弃时,杜娟都会以这次“成就感”为经验,提醒自己不要放弃。

  科研途中遇到困难是常态,杜娟将此当成“拔萝卜”。“当我们不明白一件事为什么特别难的时候,可能是因为它想要给你巨大的回报,我们需要做的就是鼓起勇气、用尽全力、坚持一下,再坚持一下,就有希望得到‘最大的萝卜’。”

  个人发展要与国家需求紧密结合

  对杜娟来说,拔出了有着深远科学意义的“大萝卜”还不够。

  她告诉记者,国际上,航空发动机的科学研究由行业需求推动。为此,杜娟坦承,自己也经历过一段“迷茫”的日子。“我的研究只能发一篇论文么?有什么实际用处呢?”杜娟经常反思。

  为了寻找答案,2014年,她申请了德国洪堡奖学金,前往工业化程度高的德国深造学习。这次经历,让杜娟有了更清晰的发展方向——把科学问题的研究与工程应用需求相结合,为国家能够早日拥有完全自主的航空发动机技术做研究。

  回国以后,她充分利用研究所的科研平台,从型号研发任务中挖掘科学问题并予以解决,以期缩短与发达国家的技术差距。“我希望我们研发出的航空发动机压气机失稳在线预报和控制技术能够在国家研制的发动机型号上得以应用,这也是我们团队奋斗的目标。”杜娟说。

  “人的一生很长,需要一个目标指引着,否则走着走着可能就迷路了,坚持不下去了。”谈及选择,杜娟始终认为要有爱国情怀,将个人发展与国家需求紧密联系在一起,才能实现人生的远大抱负。

  (原载于《中国科学报》 2020-05-14 第1版 要闻)
打印 责任编辑:侯茜

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