清華大學 零的突破

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1月24日上午,清華大學航天航空學院王兵教授團隊進行了自主研發的新型發動機飛行演示試驗。發動機在預定的高度和速度範圍內成功點火、穩定工作,試驗取得圓滿成功。試驗表明,我國已經掌握該新型發動機的自主研發與工程實現能力,在新型空天動力領域躋身世界前列。


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在航空領域寬速域、跨空域飛行的發展趨勢推動下,傳統空天動力在性能提升方面,已經遇到理論極限與技術瓶頸。儘管早在上世紀50至60年代,國際上便提出了將自增壓燃燒技術應用於動力系統的理念;但直至2011年前後,隨着相關研究結果發表數量的增加,才逐漸引發國內外學術界和工業界的高度關註。


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王兵帶領的噴霧燃燒與推進實驗室團隊,在多年研究火箭發動機燃燒不穩定性的基礎上,敏銳地把握空天科技的領域前沿,在國內幾乎空白、國際上方興未艾的情況下,從零起步,構建新型熱力學循環方式,自主研製新型衝壓發動機結合數值仿真與實驗,實驗室經過近十年的探索與嘗試,剋服觸發難度高、可控性差、機理掌握和認知不充分等困難,解決發動機點火、寬當量寬流量調節、自主可控等關鍵問題,在機理研究、數值計算、結構設計、實驗方法等方面都取得了重要突破。經過前期數值模擬、基礎實驗、地面試驗等環節的嚴謹驗證,飛行試驗蓄勢待發。


上午11點30分,試驗任務由“清航·大興號”兩級火箭助推執行。一級火箭分離後,二級火箭將任務段發動機推到預定高度和速度。發動機進氣道實現高效吸氣,供油系統將航空煤油霧化噴入燃燒室,點火系統順利啟動,燃燒室與發動機穩定工作,獲得持續推力,試驗取得圓滿成功。


“通過此次飛行任務,我們獲得了真實飛行條件下,工作環境參數變化對發動機燃燒室運行特性的影響,充分檢驗了發動機的真實工作特性,並驗證現有技術路線的可行性,為新技術走向工程化和產品化,提供了重要的試驗數據,積累真實的飛行經驗。這一成果將進一步豐富我國航空宇航事業的圖譜,在新型動力方面具有重大戰略意義。”王兵說。


在盡可能短的時間內聚合最大能量,實現從地面試驗到真實飛行試驗的重大跨躍,推動實際工程應用的進程,也充分得益於科技成果轉移轉化的有效嘗試。此次飛行試驗任務命名為“清航壹號”, 科學任務和試驗總體方案由清華大學航天航空學院自主提出,由王兵帶領噴霧燃燒與推進實驗室負責發動機整體設計,成果轉化項目公司清航空天(北京)科技有限公司完成發動機整體製造和裝配,具備完全自主知識產權。北京凌空天行科技有限責任公司負責飛行載具設計和任務實施,雙方緊密配合,共同推動飛行試驗順利進行。


在現場見證成功時刻的團隊成員謝嶠峰,博士階段即師從王兵進行相關機理和仿真研究。從實驗室到發射場,他表示:“從搭建試驗台開始,多年來王老師帶着我們攻關關鍵技術突破,將基礎研究作為工程轉化、任務研發的底氣,摸着石頭過河,一步步探索適合清華的工程化的道路。一切都非常值得,並且我們相信未來大有所為。”


清華大學航空航天學院的科研水平一直站在國際和國內的前沿。承擔著眾多的國家及各部委的各類科研項目,其中包括主持的多項國家自然科學基金重大項目、重點項目及863項目、973項目。科研項目中,國家自然科學基金、國家攻關、高科技項目占60%-70%。航院發表的學術論文數、SCI論文排名及人均綜合效益排名在清華大學一直名列前茅。航院在基礎研究、應用研究和技術開發等方面已經並不斷取得高水平的研究成果,不僅在載人航天、大飛機等航空、航天和航海等重要工程領域發揮着重要的作用,而且日益與新興產業結合,產生新的研究方向,如生物力學、微納米、微電子、微機電(MEMS)、清潔能源等,航院可以說是高科技專家的搖籃。高水平、國際前沿的科學研究對教學起到良好的促進作用。航院的老師一直致力於將科研成果轉化為本科教學的內容,將科研設施用於改善本科實驗教學的條件,並將科研工作與本科生的培養相結合。


清華大學航空航天學院致力於為我國航空航天領域培養總設計師、總工程師等複合型的專業人才。許多畢業生已成為國家建設與教育事業的骨幹,其中已有12位畢業生當選為中國科學院院士或工程院院士。翟志剛等首批航天員經過該院的培養於2010年1月獲得清華大學工程碩士學位。




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新聞來源:清華大學


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