探索无止境__创新攀高峰_李纯.pdf

2023 年 第 6 期 30 2023 年 第 6 期 31 探索无止境 创新攀高峰特约记者 李 纯 /文关 注在刚刚过去的 5 月，国家国防科工局先后在成都和西安，组织召开 2023 年先进技术成果交易会和国防科技工业科技创新大会。两个会议旨在深入贯彻落实党的二十大精神和习近平总书记关于科技创新和成果转化的重要指示批示，总结成绩和经验，激励全行业勇攀高峰、追求卓越，推进国防科技工业创新体系建设，加快实现高水平科技自立自强。同时，推动先进技术成果双向转移转化，服务地方经济社会高质量发展，促进国防科技工业和国民经济高质量协调发展，为地区产业升级贡献新的增长点。在国防科工局的组织下，多家媒体一起走进国防科技工业一线创新单位，围绕促进科技创新平台建设、人才培养、基础研究、协同机制的实践开展采访，报道推动高水平科技自立自强的主要政策思路和取得成果，展示国防科技工业积极贯彻落实党的二十大精神、在科技创新方面取得的丰硕成果，为加快推进先进国防科技工业体系建设营造良好氛围。以科技创新实现量变与质变近期于中国内地上映的电影长空之王让公众目光再次聚焦飞行试验。近年来，中国的科研试飞水平上升到新的阶段，航空试飞实现跨越式发展，背后是科技创新带来的驱动力。中国飞行试验研究院创建于1959 年，是中国唯一经过国家授权的国家级飞行试验技术研究机构，主要承担军用飞机、直升机、航空发动机、机载设备等航空产品的鉴定试飞及民机适航审定试飞等工作。百余型飞机、数十型发动机、3000 多项机载设备先后从这里走出“考场”，飞上蓝天。提质增效是试飞院近年来发展的亮点之一，一个直观的变化在于试飞任务量的快速增长。就在 5 月 28 日，C919 国产大飞机完成了首次商业航班飞行。去年试飞期间，4 架 C919 飞机来到试飞院“赶考”，短时间内就完成了多项关键试飞科目。试飞院科研管理部副部长方自力介绍说：“近些年，试飞任务的体量与规模有了巨大的增长，对我们的要求也越来越严格。”试飞工作如何实现“量变”提出的更高要求？科技创新成了试飞院有效应变的“不二法门”。“我们一直在探索 5G 技术在试飞工作中的转化。”试飞院测试所课题主管郭世伟表示，目前，科研人员已经运用 5G 技术实现了试飞数据在线下载，飞机在云端时便可将数据高速传输至“云端”，改变了以往飞机落地后再上机“拷数据”的方式。与此同时，试飞工程师还将部分算法上传，大大节省了后期飞行数据的处理时间。试飞是航空工业体系的最后一道关口，运行周期长，经历环节多，面临风险大。在工作量大幅上涨的情况下，如何同时把控住试飞工作的“效率关”和“质量关”更显重要，突破口同样在于科技创新。在机库中，记者看到航空维修技师正在使用无纸化的 MRO 管理系统。只需一块巴掌大小的屏幕，机务人员就可以对本岗位的全工作流程进行跟踪管理，查阅相关工作记录。“不需要拿着很多纸质工卡到现场去工作，很便捷。在工作过程中，包括图片、文字，都能实时看到。”“MRO 管理系统是试飞机务保障模式创新的一部分，”在试飞院机务部工作的黄准说，“经过几年保障模式创新实践，保障效率总体提升 25%以上，对于新质维修技术应用，我们也已经走出了一条属于新时代的变革之路。”进入 21 世纪以来，试飞院见证了中国飞行试验在机型领域的多项突破，包括完成向舰载试飞的跨越，开拓无人机试飞领域，实现民用飞机全面、完整、系统的试飞等。一大批新型飞机、发动机等航空装备完成试飞，获得飞上蓝天的“许可证”。面对国家发展的客观需要，中国开启数字化、智慧化试飞模式，与世界先进水平接轨。从“望尘莫及”到“望其项背”，再到“并驾齐驱”乃至“局部领先”，科技创新已成为中国飞行试验发展的驱动力，将为更多中国自主研制的航空装备铺就通天路。8 年研制 9 型火箭发动机的底气何在火箭动力技术的跨越发展带来了航天科技的重大进步。航天液体动力是运载火箭等各类航天器的基础与保障，更是航天技术创新发展的重要支撑。作为中国专业从事液体火箭发动机及空间推进系统研制的大2023 年 第 6 期 30 2023 年 第 6 期 31 探索无止境 创新攀高峰特约记者 李 纯 /文关 注在刚刚过去的 5 月，国家国防科工局先后在成都和西安，组织召开 2023 年先进技术成果交易会和国防科技工业科技创新大会。两个会议旨在深入贯彻落实党的二十大精神和习近平总书记关于科技创新和成果转化的重要指示批示，总结成绩和经验，激励全行业勇攀高峰、追求卓越，推进国防科技工业创新体系建设，加快实现高水平科技自立自强。同时，推动先进技术成果双向转移转化，服务地方经济社会高质量发展，促进国防科技工业和国民经济高质量协调发展，为地区产业升级贡献新的增长点。在国防科工局的组织下，多家媒体一起走进国防科技工业一线创新单位，围绕促进科技创新平台建设、人才培养、基础研究、协同机制的实践开展采访，报道推动高水平科技自立自强的主要政策思路和取得成果，展示国防科技工业积极贯彻落实党的二十大精神、在科技创新方面取得的丰硕成果，为加快推进先进国防科技工业体系建设营造良好氛围。以科技创新实现量变与质变近期于中国内地上映的电影长空之王让公众目光再次聚焦飞行试验。近年来，中国的科研试飞水平上升到新的阶段，航空试飞实现跨越式发展，背后是科技创新带来的驱动力。中国飞行试验研究院创建于1959 年，是中国唯一经过国家授权的国家级飞行试验技术研究机构，主要承担军用飞机、直升机、航空发动机、机载设备等航空产品的鉴定试飞及民机适航审定试飞等工作。百余型飞机、数十型发动机、3000 多项机载设备先后从这里走出“考场”，飞上蓝天。提质增效是试飞院近年来发展的亮点之一，一个直观的变化在于试飞任务量的快速增长。就在 5 月 28 日，C919 国产大飞机完成了首次商业航班飞行。去年试飞期间，4 架 C919 飞机来到试飞院“赶考”，短时间内就完成了多项关键试飞科目。试飞院科研管理部副部长方自力介绍说：“近些年，试飞任务的体量与规模有了巨大的增长，对我们的要求也越来越严格。”试飞工作如何实现“量变”提出的更高要求？科技创新成了试飞院有效应变的“不二法门”。“我们一直在探索 5G 技术在试飞工作中的转化。”试飞院测试所课题主管郭世伟表示，目前，科研人员已经运用 5G 技术实现了试飞数据在线下载，飞机在云端时便可将数据高速传输至“云端”，改变了以往飞机落地后再上机“拷数据”的方式。与此同时，试飞工程师还将部分算法上传，大大节省了后期飞行数据的处理时间。试飞是航空工业体系的最后一道关口，运行周期长，经历环节多，面临风险大。在工作量大幅上涨的情况下，如何同时把控住试飞工作的“效率关”和“质量关”更显重要，突破口同样在于科技创新。在机库中，记者看到航空维修技师正在使用无纸化的 MRO 管理系统。只需一块巴掌大小的屏幕，机务人员就可以对本岗位的全工作流程进行跟踪管理，查阅相关工作记录。“不需要拿着很多纸质工卡到现场去工作，很便捷。在工作过程中，包括图片、文字，都能实时看到。”“MRO 管理系统是试飞机务保障模式创新的一部分，”在试飞院机务部工作的黄准说，“经过几年保障模式创新实践，保障效率总体提升 25%以上，对于新质维修技术应用，我们也已经走出了一条属于新时代的变革之路。”进入 21 世纪以来，试飞院见证了中国飞行试验在机型领域的多项突破，包括完成向舰载试飞的跨越，开拓无人机试飞领域，实现民用飞机全面、完整、系统的试飞等。一大批新型飞机、发动机等航空装备完成试飞，获得飞上蓝天的“许可证”。面对国家发展的客观需要，中国开启数字化、智慧化试飞模式，与世界先进水平接轨。从“望尘莫及”到“望其项背”，再到“并驾齐驱”乃至“局部领先”，科技创新已成为中国飞行试验发展的驱动力，将为更多中国自主研制的航空装备铺就通天路。8 年研制 9 型火箭发动机的底气何在火箭动力技术的跨越发展带来了航天科技的重大进步。航天液体动力是运载火箭等各类航天器的基础与保障，更是航天技术创新发展的重要支撑。作为中国专业从事液体火箭发动机及空间推进系统研制的大2023 年 第 6 期 32 2023 年 第 6 期 33 型专业研究院，中国航天科技集团第六研究院（以下简称航天六院），近年来着力建设“数字六院”，集智创新攻关，液体动力创新能力和科技自立自强能力得到提升，为推动中国重大航天工程和战略性新兴产业项目的顺利实施提供了动力保障。航天六院院长王万军指出，为适应中国建设航天强国的需求，自2021 年起，航天六院将利用 8 年时间研制 9 型泵压式液体火箭发动机，支撑载人登月、深空探测、天地往返重复使用运输系统等重大航天任务实施。发动机是火箭的“心脏”。曾经，一款火箭主动力发动机的研制定型需要至少 10 年时间，在当前中国使用的液体火箭发动机中，更不乏研制周期超过 20 年的产品。仅用 8 年研制 9 型发动机，提出这份“八年九机”计划的底气何在？底气来源于火箭发动机研发模式的数字化转型。经过几十年的积累，火箭发动机的研发模型已经到了成熟应用的阶段，科研人员能够以数字方法替代实物实验，以仿真的手段在虚拟世界多轮迭代优化，最终实现从“试出来”到数字化全流程研制的转变。现在我们有底气说，可以用 8年的时间完成 9 型发动机的研制，就是因为我们把过去人积累的经验，变成了机器的代码和可以执行的动作，在数字世界里不断进行结构优化，提升性能水平。然后在物理世界中用少数产品和较短的试验周期，来完成过去 20 年时间完成的事情。航天六院研发部创新发展中心主任介绍说，这种研发模式的数字化转型，就是航天六院在不断推进“数字世界多轮迭代，物理世界一次成功”的实践。中国航天未来可期，最大的“可期点”就是航天液体动力的数字转型、不断创新。从 1965 年组建到 1993 年迁至西安，航天六院在山沟里的28年，开启了中国航天液体动力的创业之路。自 1993 年到 2021 年的又一个28 年，航天六院完成了以新一代运载火箭发动机为代表的一系列液体动力产品研制，中国的航天动力迎来创新发展的重要机遇期。下一个 28 年，即 2021 年至2049 年，中国航天动力的发展构想将会是什么样？“通过加速推动航天液体动力可重复使用为代表的技术突破，助力未来航天发射从一种昂贵的往返太空的方式，变成一种航班化、低成本的进出空间的方式。液体动力的每一次技术突破，不仅会给航天事业的发展带来巨大变化，也会促进国民经济的发展。一方面，航天动力领域的创新十分注重持续改进，实现“小投入能见长效”。例如，30 日当天发射的长征二号 F 遥十六运载火箭，所使用发动机的研制工作就始于航天六院的“第一个 28 年”，“到现在仍在不断改进和优化”。另一方面，实现航天动力技术的成果转化，可以带动国民经济诸多领域的技术创新。例如，航天六院在研制新一代运载火箭主动力液氧煤油发动机的过程中，在攻克了 80 余项关键与核心技术的同时，也带动了 50 余个新材料的研发创新。对液体火箭发动机可重复使用的研究，可用更低成本、更大能力进入空间；探索组合动力模式，为实现航班化的天地往返运输奠定坚实的技术基础。“动力技术有了跨代发展，航天事业就会实现更大跨越。”科技创新如何源于自然而高于自然从秦岭竹叶到飞机除冰，从沙垄结构到减少风阻，从遨游深蓝到振翅苍穹，面对科研道路上的一个个难题，西北工业大学相关研究团队从自然中寻找科技创新的灵感，实现多项重大突破。在电影钢铁侠中，马克 2型战衣的首次试飞因为结冰问题险些“翻车”。对于飞机而言，一旦机身表面积冰，轻则影响气动外形、电子传感等，重则可能造成事故甚至坠毁。飞机防除冰的重要性不言而喻。关 注如何实现飞机表面更不易结冰？西工大师生攀登秦岭时，在白雪皑皑中看到了绿色的箭竹。研究发现，竹叶独特的表面结构正是其不易结冰的原因。从微观层面复刻叶片表面，科研团队采用仿生微纳技术，研制出具有防除冰效果的“疏冰蒙皮”。经过冰风洞实验和高寒地区飞行实验，“疏冰蒙皮”的防除冰效果及强度、可靠性均得到验证。中国空气动力研究与发展中心冰风洞测试报告认为，这项研究“与目前公开报道的国际上同类研究相比，超过国际先进水平”。飞机的出现实现了人类“像鸟儿一样飞翔”的夙愿。随着仿生飞行技术的发展，未来的飞行方式或将更加“像鸟儿一样”。仿生扑翼飞行器是模仿鸟类等生物扑动翅膀的飞行方式。在微小型飞行器尺度上，这样的飞行方式具备实现更高效飞行的潜力，且具有较强的机动性。不仅如此，仿生扑翼飞行器的起降不受场地限制，更为便携、隐蔽，未来可以实现快速起飞、长距巡航等功能。过去 20 多年来，西工大教授研究团队深耕仿生飞行技术领域，自主研制的“云鸮”仿生扑翼飞行器已通过国家专业认证机构的现场检测，单次连续飞行时间达到154 分钟，创造世界纪录。团队研制的仿生扑翼飞行器在全国 20 余个地区完成 3000 余架次的任务飞行，可以在零下 10 摄氏度至 40 摄氏度、4 级风及小雨雪环境下使用。从学校泳池到大洋深处，一条“魔鬼鱼”在波浪中扇动翼状的鱼鳍，一系列动作自然流畅，乍看之下与海中生物别无二致。这是西工大航海学院自主研发的仿蝠鲼柔体潜水器，目前已完成 1025 米大深度滑翔与扑翼一体推进海试。蝠鲼又称“魔鬼鱼”，是一种生活在热带和亚热带海域的软骨鱼类，具有流线型的扁平躯体。这种形态有利于游动推进、下潜滑行，在运动流场中能够有效借助流体能量实现更高效率的滑行运动。“它和蝠鲼的滑翔、拍动相似程度已经接近 90%。”据项目团队负责人介绍，这款仿生水下航行器可以在海洋牧场中与鱼群混游，监视海洋牧场鱼群健康状态，还能进一步增加声学、磁学传感等载荷，对未来海洋环境的保护与开发具有应用价值。减阻是航空航天领域长期关注的重点。通过模仿中国库姆塔格沙漠特有的沙垄结构，西工大创新团队设计出仿沙垄舌形多层分形减阻微纳结构。数据显示，该结构减阻率较此前国际报道的最好水平提高了 52%，突破了半个世纪以来相关减阻技术的性能极限。谈及为何选择沙漠作为仿生研究对象，该团队教授何洋表示，自然界遵循最小阻力原则，物质会沿着最小阻力路径运动。这说明风在通过这些地貌结构形成的路径时，能量损失最小，也意味着这种沙垄结构表面对风的阻力最小。库姆塔格沙漠特殊的风向条件和沙垄结构为团队带来了研究灵感。格物致知、师法自然，这或许就是大自然给出的降低风阻的“最优解”。（中新社）2023 年 第 6 期 32 2023 年 第 6 期 33 型专业研究院，中国航天科技集团第六研究院（以下简称航天六院），近年来着力建设“数字六院”，集智创新攻关，液体动力创新能力和科技自立自强能力得到提升，为推动中国重大航天工程和战略性新兴产业项目的顺利实施提供了动力保障。航天六院院长王万军指出，为适应中国建设航天强国的需求，自2021 年起，航天六院将利用 8 年时间研制 9 型泵压式液体火箭发动机，支撑载人登月、深空探测、天地往返重复使用运输系统等重大航天任务实施。发动机是火箭的“心脏”。曾经，一款火箭主动力发动机的研制定型需要至少 10 年时间，在当前中国使用的液体火箭发动机中，更不乏研制周期超过 20 年的产品。仅用 8 年研制 9 型发动机，提出这份“八年九机”计划的底气何在？底气来源于火箭发动机研发模式的数字化转型。经过几十年的积累，火箭发动机的研发模型已经到了成熟应用的阶段，科研人员能够以数字方法替代实物实验，以仿真的手段在虚拟世界多轮迭代优化，最终实现从“试出来”到数字化全流程研制的转变。现在我们有底气说，可以用 8年的时间完成 9 型发动机的研制，就是因为我们把过去人积累的经验，变成了机器的代码和可以执行的动作，在数字世界里不断进行结构优化，提升性能水平。然后在物理世界中用少数产品和较短的试验周期，来完成过去 20 年时间完成的事情。航天六院研发部创新发展中心主任介绍说，这种研发模式的数字化转型，就是航天六院在不断推进“数字世界多轮迭代，物理世界一次成功”的实践。中国航天未来可期，最大的“可期点”就是航天液体动力的数字转型、不断创新。从 1965 年组建到 1993 年迁至西安，航天六院在山沟里的28年，开启了中国航天液体动力的创业之路。自 1993 年到 2021 年的又一个28 年，航天六院完成了以新一代运载火箭发动机为代表的一系列液体动力产品研制，中国的航天动力迎来创新发展的重要机遇期。下一个 28 年，即 2021 年至2049 年，中国航天动力的发展构想将会是什么样？“通过加速推动航天液体动力可重复使用为代表的技术突破，助力未来航天发射从一种昂贵的往返太空的方式，变成一种航班化、低成本的进出空间的方式。液体动力的每一次技术突破，不仅会给航天事业的发展带来巨大变化，也会促进国民经济的发展。一方面，航天动力领域的创新十分注重持续改进，实现“小投入能见长效”。例如，30 日当天发射的长征二号 F 遥十六运载火箭，所使用发动机的研制工作就始于航天六院的“第一个 28 年”，“到现在仍在不断改进和优化”。另一方面，实现航天动力技术的成果转化，可以带动国民经济诸多领域的技术创新。例如，航天六院在研制新一代运载火箭主动力液氧煤油发动机的过程中，在攻克了 80 余项关键与核心技术的同时，也带动了 50 余个新材料的研发创新。对液体火箭发动机可重复使用的研究，可用更低成本、更大能力进入空间；探索组合动力模式，为实现航班化的天地往返运输奠定坚实的技术基础。“动力技术有了跨代发展，航天事业就会实现更大跨越。”科技创新如何源于自然而高于自然从秦岭竹叶到飞机除冰，从沙垄结构到减少风阻，从遨游深蓝到振翅苍穹，面对科研道路上的一个个难题，西北工业大学相关研究团队从自然中寻找科技创新的灵感，实现多项重大突破。在电影钢铁侠中，马克 2型战衣的首次试飞因为结冰问题险些“翻车”。对于飞机而言，一旦机身表面积冰，轻则影响气动外形、电子传感等，重则可能造成事故甚至坠毁。飞机防除冰的重要性不言而喻。关 注如何实现飞机表面更不易结冰？西工大师生攀登秦岭时，在白雪皑皑中看到了绿色的箭竹。研究发现，竹叶独特的表面结构正是其不易结冰的原因。从微观层面复刻叶片表面，科研团队采用仿生微纳技术，研制出具有防除冰效果的“疏冰蒙皮”。经过冰风洞实验和高寒地区飞行实验，“疏冰蒙皮”的防除冰效果及强度、可靠性均得到验证。中国空气动力研究与发展中心冰风洞测试报告认为，这项研究“与目前公开报道的国际上同类研究相比，超过国际先进水平”。飞机的出现实现了人类“像鸟儿一样飞翔”的夙愿。随着仿生飞行技术的发展，未来的飞行方式或将更加“像鸟儿一样”。仿生扑翼飞行器是模仿鸟类等生物扑动翅膀的飞行方式。在微小型飞行器尺度上，这样的飞行方式具备实现更高效飞行的潜力，且具有较强的机动性。不仅如此，仿生扑翼飞行器的起降不受场地限制，更为便携、隐蔽，未来可以实现快速起飞、长距巡航等功能。过去 20 多年来，西工大教授研究团队深耕仿生飞行技术领域，自主研制的“云鸮”仿生扑翼飞行器已通过国家专业认证机构的现场检测，单次连续飞行时间达到154 分钟，创造世界纪录。团队研制的仿生扑翼飞行器在全国 20 余个地区完成 3000 余架次的任务飞行，可以在零下 10 摄氏度至 40 摄氏度、4 级风及小雨雪环境下使用。从学校泳池到大洋深处，一条“魔鬼鱼”在波浪中扇动翼状的鱼鳍，一系列动作自然流畅，乍看之下与海中生物别无二致。这是西工大航海学院自主研发的仿蝠鲼柔体潜水器，目前已完成 1025 米大深度滑翔与扑翼一体推进海试。蝠鲼又称“魔鬼鱼”，是一种生活在热带和亚热带海域的软骨鱼类，具有流线型的扁平躯体。这种形态有利于游动推进、下潜滑行，在运动流场中能够有效借助流体能量实现更高效率的滑行运动。“它和蝠鲼的滑翔、拍动相似程度已经接近 90%。”据项目团队负责人介绍，这款仿生水下航行器可以在海洋牧场中与鱼群混游，监视海洋牧场鱼群健康状态，还能进一步增加声学、磁学传感等载荷，对未来海洋环境的保护与开发具有应用价值。减阻是航空航天领域长期关注的重点。通过模仿中国库姆塔格沙漠特有的沙垄结构，西工大创新团队设计出仿沙垄舌形多层分形减阻微纳结构。数据显示，该结构减阻率较此前国际报道的最好水平提高了 52%，突破了半个世纪以来相关减阻技术的性能极限。谈及为何选择沙漠作为仿生研究对象，该团队教授何洋表示，自然界遵循最小阻力原则，物质会沿着最小阻力路径运动。这说明风在通过这些地貌结构形成的路径时，能量损失最小，也意味着这种沙垄结构表面对风的阻力最小。库姆塔格沙漠特殊的风向条件和沙垄结构为团队带来了研究灵感。格物致知、师法自然，这或许就是大自然给出的降低风阻的“最优解”。（中新社）