作者:韩扬眉 来源:中国科学报 发布时间:2020/8/4 14:58:18
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杜强:热爱和使命感,让我乐在其中

 

从事航空发动机研究10余年来,中国科学院工程热物理研究所(以下简称工程热物理所)项目正高级工程师杜强心中一直有个梦想:希望尽快研制出中国科学院自主研发的高性能航空发动机。

航空发动机被誉为“现代工业皇冠上的明珠”,是衡量一个国家综合科技水平、科技工业基础实力和综合国力的重要标志之一。位列我国目前一百项重大科技专项之首。但杜强深知,研制航空发动机难度大、周期长,并不能一蹴而就。在型号研发中需要不断积累工程经验,并根据实际工程问题,持续扎实地在基础科研中深入实现机理认识乃至实现原理突破。

从航空发动机的零件,到部组件,再到发动机整机研发,杜强和其所在的中国科学院轻型动力科研团队一直为梦想而奋斗着。

结缘航空发动机 遇见良师益友

1984年,杜强出生于陕西西安一个温馨幸福的普通干部家庭,父亲是当地一家事业单位的普通公务员,母亲则全职在家照顾他和妹妹。父亲教他正直无私,母亲教他朴实善良,一路成长,杜强始终以父母为榜样。

因为对家乡和家人的眷恋,2003年,杜强选大学时直接将目标锁定在西安的学校。

选择航空发动机方向,杜强一开始并没有想太多,只是喜欢工科,希望所学知识能实实在在应用于工程实际中。在填报专业时,他直觉上觉得“航空发动机可能是未来更值得关注的方向”,几乎没有过多思考,杜强果断选择了西北工业大学飞行器动力工程专业。

事实上,杜强当时的直觉很准。13年后,工信部部长苗圩在全国工业和信息化创新大会上表示,“十三五”期间,我国全面启动实施航空发动机和燃气轮机重大专项,突破“两机”关键技术。

“现在回想起来,我还是蛮幸运的,选对了方向,而且扎根这么多年,我也越来越热爱航空发动机事业。”杜强说。

大学毕业后,杜强以专业前5%的优异成绩保送至中国科学院工程热物理研究所,在这里,杜强遇到了一生的良师益友——工程热物理所现任所长朱俊强研究员。

“他既是我的学业导师,也是我的人生导师,亦是我的精神导师。如果没有导师的指导和帮助,我可能不会有今天的发展。”直到现在,杜强对导师的教导都记忆深刻。

杜强深深记得,在毕业前两年,他在跟朱俊强的一次交流中谈到了毕业后该如何发展。当时导师详细为他剖析了航空发动机的发展历程、行业未来的发展前景,并分析了他的特点和优势,以及更适合做什么方向等。一番交流,让杜强更加明确了自己的未来。

怀着对祖国航空发动机事业的由衷热爱和航空报国的赤子情怀,2012年7月,杜强留所任职于中国科学院重点实验室——轻型动力实验室,从事航空发动机关键技术的研发工作。不负导师厚望,杜强带领其专业方向的科研团队成员经艰苦奋斗,顺利推进了实验室多个航空发动机型号研制的进展。

在杜强看来,导师身上有一股用不完的“干劲儿”,看待问题总是站在极高的高度上,所做的所有重大决策均会着眼未来,这也都在潜移默化地影响着他。

两次转折

10余年的科研之路上,杜强经历了2次专业方向的转变。用他的话说,每一次调整,都会加深对航空发动机的理解。

博士期间,杜强的研究方向是涡轮气体体动力学设计,包括扩压型管流流动特性研究、高负荷涡轮叶片设计、多级低压涡轮载荷优化及低雷诺数下叶型表面附面层流动机理分析。

毕业之后,杜强除了基础科研工作,开始承担发动机重点型号的研制任务,致力于寻求航空发动机的工程化解决方案。“发动机是一个系统工程,涡轮气体动力设计作为其中一个小环节,只能解决气动效率提升的问题而很难解决系统问题。而为了解决整机轴向力偏大的工程问题,还需要考虑部件之间性能的匹配、部件间气动力的平衡,以及整机环境下零件温度和压力调节等等。”基于此,杜强第一次调整其专业方向为航空发动机空气系统。

航空发动机空气系统的问题贯穿于整个发动机的研制过程中,直接决定着发动机在全飞行包线内的运转过程中能否安全可靠。

近两年,为了解决型号研制过程中发动机内部转、静子零件之间轴向碰磨的工程问题,杜强越发觉得发动机温度控制的重要性日益突出,而间隙的可靠预测及控制是影响发动机寿命的核心问题。他有了第二次专业方向的调整,开始更多关注发动机稳态和瞬态温度场分析。

“温度控制属于传热问题,这也是我国航空发动机技术受制于人、发展不起来的问题之一。”杜强深入研究后发现,传热是一个系统性问题。并不是把某一个零部件的温度降低就能延长发动机寿命,降低温度后还可能带来其他故障。“我们希望零件的温度是处在相对平衡的水平,这需要从整机系统角度理解基础科学问题,从而才能解决工程中的实际问题。”

正是这一次次个人专业研究方向的不断转变,凭着团队核心科研人员坚持不懈的努力,在导师朱俊强研究员的带领下,这支航空发动机领域的新军,在经历最初几年工程经验匮乏、基础科研用实验条件缺乏、研究经费不足的困境之后,团队克服诸多困难。最终在十年的时间内,完成了多型航空发动机从设计、出图、加工、试验及排故的完整过程,并在国内轻型动力研究领域,成功地实现了多款涡扇、涡喷发动机的军事装备。

从部件级,到组件级,再到整机级,杜强和研发团队的研究领域不断提升、更加系统,他们走过了一段从无到有的不平凡历程。

近年来,作为团队涡扇发动机的型号副总师,为满足某型无人机飞行航时的需求,杜强提出了诸多整机轻质化结构设计方法并完成了空气系统的顶层设计方案,成功地解决了某型涡扇发动机推重比偏低、滑油消耗率过高的技术瓶颈问题。目前,该型涡扇发动机研发进展顺利,推重比、滑油消耗率等综合指标均达到了国际一流水平。

我国航空发动机事业发展迅速,杜强感到十分自豪,“今天,可以自信地说,我们的团队已具备了一定的高性能航空发动机的整机研发能力。”

乐在其中 亦师亦兄

每年有一半时间在外出差,既有繁重的发动机型号研制和基础科研任务,还要承担研究所、国科大航空宇航学院多门课程的教学任务。对杜强来说,高强度的工作已成为常态。

但热爱、责任感和使命感,让杜强乐在其中、努力奋斗。

2018年冬天,正是他负责的发动机型号装配、试验的关键期。在廊坊实验基地的车间里,杜强勇于担当,充分发挥了先进引领作用,每天与装配工人一起,清洗零件,拆装螺栓,设计工装,接管引线,工作至凌晨。最终使得型号任务顺利完成。

基于工作中的突出表现,杜强先后两次获得了中国科学院工程热物理研究所优秀共产党员、中国科学院青年学者论坛二等奖、中国科学院工程热物理研究所青年突出贡献奖、中国科学院优秀创新团体等荣誉。并先后入选了中国科学院青年促进会和中国科学院战略高技术人才项目。“这些荣誉,更加激励我脚踏实地、不断前进。”杜强说。

作为一名导师,杜强超常的工作热情和忘我的工作态度也深深感染着他的学生,亦师亦兄的相处方式让学生受益良多。

“他想学生之所想,急学生之所急,真正为学生自身发展考虑。”今年即将毕业的王若楠说,杜老师对学科发展前沿、研究方向的重难点有清晰的认识和把握,在刚入学时,为他们精细化地制订了个人发展规划和文献阅读计划;在撰写研究论文时,引导他们学会对论文进行规划,包括实验前的准备、处理怎样的数据、预期的实验现象和结果等,避免数据与论文研究目标“脱节”。

杜强常告诉学生们,“科研工作急不得,要踏踏实实,严谨认真,重视基础知识的积累,理解、分析流动现象背后的物理本质,切忌急功近利,急于求成。”

让王若楠更为感动的是,导师如兄长一般关心他们。“近几年,课题组学生越来越多,但他仍愿意和学生挤在同一个办公室,他说,学生就要和老师坐在一起,这样老师能多了解他们,学生也能进步得更快。好多个早上,我忙着准备工作汇报,没来得及吃早饭,都是他从食堂带早饭给我。”这给了王若楠深深的温暖。如今,王若楠将前往英国萨里大学攻读博士学位,他也将以导师为榜样,为我国航空发动机事业贡献力量。

杜强坦承,自己也有遗憾,“对家人有亏欠,但正是家人给了我坚强的后盾,才让我更加踏实地在科研一线上奋战。”杜强说。

科研之余,杜强最爱的是文学,常常以诗词寄情。他最喜欢的书是钱钟书的《七缀集》,该书讲述了意大利一位来自穷乡僻壤的人在雨天“聪明地”利用一根棒和一方布避免了自己被雨淋湿,以此误以为自己发明了雨伞并申请专利的故事。

杜强说,从该书中,一方面可以看出钱钟书学术造诣的深度和广度。另一方面,故事也给了科研工作者很大的启发。“真正的创新非常难,有时所谓的创新可能是盲目无知,我们要做创新性的工作,但一定要凭借扎实的理论基础,首先做大量的前期调研。”

当前,我国航空发动机事业挑战依然巨大。在杜强看来,航空人还需戒骄戒躁,一步一个脚印提高我国航空发动机研制能力。

 

杜强研究员

 

 
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