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航空航天类专业文化节之“大咖谈专业”集锦⑥||飞行器动力工程专业

时间:2020-05-01来源:长空学院点击:213


咦,专业解读不但解读专业,还探讨你最喜欢哪首歌?航空发动机也有“神经系统”,研究航空发动机也可以成为一个“有温度”的人?“CDIO”人才培养体系又是啥?看到这,小伙伴,你是否有很多问号?那你肯定错过了飞动专业的后两场宣讲,错亿呀!两场宣讲却出现了六位大牛人物!黄金泉教授解读了航空发动机的控制系统;毛军逵教授和刘向雷教授介绍了燃烧传热与热能系;张天宏教授担任主持人并展示了飞动专业的人才培养体系;宣益民院士也加入专业解读团队与同学们亲切交流,强调了“忧患意识”之于每个人的重要性;还有我们的蒋院长也发表了“四字听课感言”!还等什么,快来跟着本篇推送一探究竟吧!


01

控制系统:航空发动机的“神经系统”

 ——黄金泉老师

黄金泉老师从“气固热控”中的“控”切入,带领学生从航空发动机的控制和仿真角度进一步认识和学习了飞行器动力工程专业。通过三个问题引导学生对航空发动机的控制系统进行深入思考:为什么要对航空发动机进行控制?控制与仿真方向特色是什么?我们在研究什么?




对于第一个问题,黄老师解释了自动控制的含义,并以空调和航空发动机控制系统为例具体介绍了被控对象、控制器、传感器、执行机构等自动控制的主要环节,阐述了反馈控制的基本原理。通过航空发动机的工作范围、工作状态、特性参数的变化以及引发的不良后果说明了发动机控制的必要性——保证发动机安全、高效地工作。将发动机的电子控制器与人的大脑、发动机全权限数字电子控制(FADEC)系统与人的神经系统进行对照,用航空发动机的“大脑”和“神经系统”作比喻,形象说明了控制系统的工作原理及重要性。黄老师列举了控制系统的主要功能,并重点强调了航空发动机是一个多变量控制系统,是飞机的“心脏”,要在性能与安全的边界、不同飞行条件和多种工况以及高温高压高振动的“恶劣环境”下正常工作,这对于控制精度、响应的快速性、可靠性和维修性要求非常高,解答了“为什么航空发动机控制十分困难”,同时黄老师真诚期待新同学的加入,使发动机和控制系统设计更加完美。




对于第二个问题,黄老师首先从专业依托的角度介绍了飞动专业的行政系、教学平台和学科平台,飞动专业有内流与叶轮机械系、强度与振动工程系、燃烧传热与热能系、控制工程系分别对应“气”、“固”、“热”、“控”四个研究方向,另有车辆工程系。其中控制工程系是飞动专业强有力的支撑,相应的教学平台与学科平台十分优越。黄老师指出控制工程系的方向特色是飞/推综合控制理论与方法和航空发动机建模、仿真与故障诊断,并具体介绍了多种成果应用,包括多种部件级实时模型应用于国内发动机研制以及各类省部级、国家级奖项。谈到教学科研团队时,黄老师通过介绍控制工程系涌现出的国内著名控制、测试专家和现有教师、硕博研究生,指出我校从事航空发动机控制方向研究的人员数量和科研方向覆盖面都非常强。黄老师还详细介绍了培养体系,他表示飞动专业的教育理念可以概括为“大工程观”,注重培养学生多学科知识体系、创新意识和工程实践能力。黄老师也顺势明确了专业的学分要求,并就专业必修课、通用专业选修课、专业方向选修课三类课程具体介绍了控制方向有关的课程。黄老师还特别强调了专业分流后的学习不分具体方向,有分方向的选修课程,所有的课程都是为了支持飞动专业的学习,只有到了研究生阶段才会细分研究方向。黄老师表示每年控制工程系会组织很多科创活动来促进学生的实践能力培养,并以2019年南航“零一队”在国际空中机器人大赛夺得全球总冠军为例,再次强调了创新意识培养的重要性。最后,黄老师介绍了控制工程系中依据航空发动机控制系统开发流程建设的主要教学科研设施,并展开了对“全数字仿真——HIL仿真平台——半物理仿真——台架试车”这一开发流程的详细讲解。



        我们在研究什么?黄老师将这个问题的答案总结为“八项技术”。第一个为动态建模与仿真技术,黄老师指出它的难点在于用有限的数据提高模型仿真的精度并且满足实时性的要求,而针对此方面控制工程系为国内大多数重点型号发动机建立了动态实时仿真模型,并且很多已经应用于多型发动机控制系统半物理仿真试验。第二个为先进控制律设计技术,黄老师表示发动机的参数变化范围较大,还会受到外界的扰动,就此,他介绍了多种自适应控制、鲁棒控制、直接推力控制等控制方法,并表示控制工程系是两机专项“涡扇发动机多变量综合控制方法”的项目牵头单位。第三个为推进系统综合优化技术,黄老师介绍到该技术就是根据不同的飞行任务,在线优化发动机性能,充分挖掘推进系统性能潜力。第四个为故障诊断与健康预测技术,黄老师具体介绍了发动机气路故障诊断方法、控制系统故障诊断方法、发动机性能健康预测方法、多方法融合提高诊断预测置信度这四个研究内容。随后黄老师依次概述了燃油与液压系统设计技术,电子控制设计技术、测试与仿真技术这三个技术的研究内容与控制工程系取得的成果与奖项。最后,黄教授重点讲述了智能发动机控制技术,他表示传统发动机在设计、使用和维修方面留有较大的裕度,相比之下,智能发动机通过人工智能的综合运用,能够在整个寿命期内根据飞行任务、外部环境和自身状态,重新规划、控制、优化和管理自身性能和健康状况,以提高发动机的性能、操纵性、可靠性、耐久性和经济可承受性。黄老师还从结构、功能、项目支撑三大方面对该技术的研究内涵进行了阐释。

最后,黄老师进行了总结,控制系统是航空发动机的“大脑”和“神经系统”,控制与仿真从系统的角度对飞行器动力工程专业提供了强有力的支撑,他表示热烈欢迎长空学子选择飞行器动力工程专业!


Q:航空发动机控制系统和气路常见的故障有哪些?动态实时仿真有免费开放软件或者商业软件吗?

A:控制系统常见故障有传感器故障,比如特性漂移、线路连接脱落和短路等,还有就是执行机构油路污染使电磁阀卡滞等。气路故障如外物进入气路或是叶片变形导致部件效率下降。

动态实时仿真软件一般是使用Matlab,也可以使用LabVIEW等。


Q:智能发动机中发动机整机的柔性是什么?

A:比如涡扇发动机发展到变循环发动机,可以在涡喷和涡扇两种工作状态之间进行连续转换,它结合了两者的优点。在将来,如果变循环发动机外涵能做到无级可调的话性能会更好,通过结构可变、可调范围宽,可以更大程度地提高发动机的性能。


Q:控制与仿真方向在大二就定了吗?

A:大三的时候有基本科研能力训练,学生可以根据自己的兴趣选择导师,导师在哪个方向就偏向于该方向能力的培养。飞行器动力专业不按照方向分班,方向主要体现在选修课等。专业方向的选修课程在大三会出现倾向性,大四毕业设计时可以二次选择导师,导师的方向就是学生的方向。本科阶段方向区分不是非常明显。课程设计和毕业设计是要有方向选择的,因为具体是由各个方向的老师指导的。本科所学方向对工作影响不是很大。很多东西是后续接触到之后才会学习的,本科阶段的方向分得并不是很明显。


Q:控制与仿真方向的招生是多少?控制与仿真方向的学生如何筛选?

A:按照老师体量,按照飞动专业两百到三百的学生数量来算,有五十到七十位学生会进入控制与仿真方向。

飞动的四个专业方向不存在筛选学生,基于师生双向互选原则。


Q:控制与仿真专业以后的方向是偏向传感器设计还是偏向仿真模拟呢?

A:我们这个方向不仅是传感器设计也不仅是仿真模拟。实际上之后工作的方向是很多样化的,有控制系统总体,有控制律设计,有硬件软件设计,有试验测试等方面。所以控制工程系所包含的内涵在控制工程里面是比较齐全的,并不局限于传感器设计和仿真模拟。


Q:飞动专业有哪些对口的工作岗位或单位呢?

A:控制与仿真方向的学生主流渠道进入航空发动机控制研究所(614所),国内唯一研究航空发动机数控的研究所,位于无锡,相比于其他院校,南航学生在614研究所工作的学生是最多的。还有很多企业,如北京503厂、西安113厂、贵阳143厂、长春133厂等。也有进入发动机主机所的,包括沈阳的606所、成都的624所、株洲的608所以及贵阳发动机研究所等。本方向的学生就业面比较广,比如在南京可以到609所、总参60所、中兴、华为、国电、28所、14所等单位。


Q:在国企和民营企业就业各自的优势是什么?

A:航空发动机作为国家战略性行业,国家会持续性投入,研究所和企业的科研生产任务很充足。主要区别就是民企相对灵活,但也会出现发展与持续性参差不齐的现象,与之相比国企发展则比较稳定,发展空间和发展前景也是比较好的。


Q:想进614所的话需要学飞动哪个方向会更有可能?控制方向可以去上海商发和商飞吗?

A:614所是航空发动机控制系统的专业所,所以控制方向更加合适。控制方向有学生去上海商发和商飞的,特别是上海本地人更愿意选择在上海就业,有的同学现在发展得很好。在上海还有很多其他就业去向比如有一些研究生到GE、霍尼韦尔等外企工作。


Q:本科阶段有哪些基础课程控制方向需要重点学习呢?

A:电方面的,如自动控制原理、发动机控制原理、电工电子等,还有按方向的分组选修课(四门控制方向的选修课)。控制方向与总体的紧密度非常大,学控制的学生要从系统的角度看待问题。其他方向的必修课也是十分重要的,列入培养计划里的课程都应该学好。


Q:飞动本科生在南航的升学率

A:一般在50%~60%。今年研究生扩招,升学率相应会有所提高。


Q:控制方向是否需要提前自学一些课程或是一些软件?

A:不管哪个方向,本科阶段学有余力就可以自学。本科特点是宽口径、重基础,先学好基础课程再去拓展。与控制相关的基础课程包括电路、计算机原理、C语言程序设计、自动控制原理等。与控制有关的软件有MATLABAltium DesignermultisimAMESimLabVIEWKeil等等相关软件。可以有意识地学习一些工程软件,尤其是可以结合一些小课题或是一些科研训练计划进行学习。


Q:可以简要介绍一下中航工业南京轻型航空动力有限公司吗?

A:它是中航工业旗下的一家新成立的企业,在南京,依托609所和511厂,目标是轻型、小型动力装置的研制和生产。


Q:暑期科研助理的消息在哪里查看?

A:在暑假前辅导员会与课题组联系,邀请课题组在学院“三创”平台上发布招募信息,同学们在规定的时间申请,等待老师审核,即采取师生双向互选机制。

Q:我们专业方向留在南京的人多吗?

A:我们专业方向相对而言在无锡的就业人数更多一点,不过在南京也有就业,比如华为、中兴或者是609所等。


Q:到中兴华为这些企业一般会从事哪些工作?

A:他们一般看重我们学生对航空发动机这样复杂对象控制的理论基础和工程实践能力,我们学生一般会从事IT的硬件、软件方面的开发工作。


Q:研究所与企业的区别?

A:主要是性质不同:研究院是事业单位,企业就是企业单位。另外两者从事的工作不同:前者研究开发,后者生产制造,企业也有自己的设计部门,研究所也在进行事业改企业的试点。


Q:飞动有卓越班吗?

A:有卓越班。在本学期结束、大批量分流之前有卓越班的选拔。有三个专业的卓越班面对长空学子招生:飞设、飞动、飞制,都是国家级的卓越班。飞动专业卓越班的招生规模控制在30人以内。


Q:在大一大二方面有什么选修课对我们进一步了解飞动专业有帮助吗?

A:我们马上要给长空学院大一学生开一门必修课《航空航天类专业导论》,会专门介绍专业范畴、培养体系、专业特色、发展趋势等内容。其他的话,可以参加我们学院组织的各种相关讲座,比如校企协同育人的在线报告等。

02

投身专业,奋发学习 ——宣益民寄语青年学子

424日,是中国航天日,当晚,中国科学院院士宣益民教授作为特邀嘉宾也来到了“大咖谈专业”飞动专场报告的直播间,对同学们殷切寄语,并与同学们开展问答互动。宣院士以非常亲切又幽默的问候作为开场白,表示线上报告的模式让他想起了项目答辩的场景,虽然不能与同学们面对面交流,但仍然感到很愉悦。



        接着,宣院士向同学们提出了几个问题,第一问就让人有些意外,院士问的不是高深莫测的专业问题,而是同学们的喜好问题:到目前为止你最喜欢听哪首歌?宣院士自己的回答是中华人民共和国国歌,他表示这首歌无论歌词还是旋律都令人振奋。宣院士还表述了他对于国歌的理解,《义勇军进行曲》诞生于民族危难之际,歌词从头到尾都带有一种强烈的忧患意识,尤其是“中华民族到了最危险的时候”这句,激励整个民族在大敌当前团结起来共同抗敌。到了1949年这首歌被定为国歌,它激励了几代中华儿女为了国家建设和民族兴盛艰苦奋斗。宣院士回顾自己参加学校管理工作的经历,虽然很艰辛,但他一直用国歌的歌词激励自己,并经常对身边同事强调,在高等学校竞争激烈的情况下,要想把工作做好就要有强烈的忧患意识。宣院士进而提到同学们听专业报告目的之一也是思考选择什么专业方向,以及今后的学习如何开展,他谈起周总理的“为中华之崛起而读书”,表示在当今的世界形势之下,同学们不但要为了个人更好的发展,更要为了国家的发展建设而努力学习,而无论是后续学习还是未来的工作发展中,同学们都要有忧患意识,奋发向上。


        第二个问题,为什么选这个专业?宣院士表示专业固然重要,兴趣也很重要,每位同学都要明确为什么选择这个专业,如果自身没有兴趣,无论专业自身具有多少优势都不会产生积极效果。他强调个人要对专业内涵和发展方向具有强烈的兴趣和责任感才能真正把握好专业学习。

第三个问题宣院士谈到了自己的专业,他表示20世纪是IT时代,21世纪则是能源时代。化石能源面临枯竭,未来社会如何发展?宣院士解释到,作为生命体是一定要消耗能源的,能源是社会能运行和维持下去的根本力量之源。他也关注到西方发达国家对其社会发展和能源需求做了规划,同时国际上有一个可再生能源所为全球绘制了到2050年二氧化碳的排放减少70%的蓝图,而欧盟更为激进,计划在2050年实现二氧化碳中性排放,也就是社会运转和人民生活所制造的二氧化碳和能源供给所消耗的二氧化碳量相等。宣院士直言我国能源行业仍存在一些问题,而这些问题需要一代一代的人努力去解决,这也是同学们需要思考的问题

最后,宣院士希望同学们学习顺利,健康成长,同时期待能够在二院见到大家。


03

航空发动机燃烧与传热:做个有“温度”的人

 ——毛军逵

在宣院士讲话后,能源与动力学院毛军逵教授围绕“气、固、热、控”的“热”展开飞动专业的专业解读毛老师首先对燃烧和传热表达了“有温度”的第一观感,并总体介绍了燃烧传热与热能系,其依托飞行器动力工程、能源与动力工程两个本科专业,以及动力工程及工程热物理一级学科、航空宇航推进理论与工程二级学科、能源动力(专业学位)等博士/硕士学位点进行人才培养。




        接着毛老师抛出了第一大问题:如何理解飞行器动力的燃烧传热?他以美国近期发布的《先进燃气轮机技术》报告为切入点,点出先进航空领域需求强劲、前景广阔,且主要应用目标为开发先进技术从而提升燃烧效率,并引用比尔盖茨“promising field”、“huge impact”等激动人心的词语再次强调燃烧传热与热能是未来科技发展核心方向之一。随后毛老师重点解读了航空航天发动机的热动力装置,指出其本质就是将热能转换为机械能,指出燃烧传热所关心的“能量转化”是发动机的灵魂。以此为背景,毛老师引出了探寻“燃烧和传热的前世今生”这一话题。首先指出其核心点是热力循环,能量是通过热力循环进行转化,并介绍了最早的航空发动机从旋转气缸发动机演变为活塞发动机的过程。毛老师以多种国外先进发动机和我国主流涡扇发动机为例,指出循环增压比是热力循环性能的关键,并解释了发动机总压比提高的方法,同时借此提醒学生在本科阶段要扎实掌握物理基础理论。最后毛老师从原理和理论角度具体介绍了热力循环的新发展——脉冲/爆震发动机、组合发动机、混合动力发动机、离子推进等。



紧接着,毛老师以生活中煤炉燃烧为例,引导学生思考热能的来源——燃烧,从生活深入到航空领域,并用液态煤油灯的燃烧类比航空发动机的燃油雾化技术,同时用自然现象作比喻,阐释了发动机燃烧组织和火焰稳定问题,深入浅出,简单易懂。毛老师介绍了三级旋流一体化分区供油技术和我校老师进行的加力燃烧实验等,指出高热容燃烧的困难和加力燃烧、冲压燃烧对军用发动机的关键作用。最后毛老师具体介绍了航空发动机燃烧的新发展:低污染燃烧、超音速燃烧、热声耦合等,并从相关背景、概念原理、现今已有技术、未来发展趋势等角度分别作了详细解读。有了燃烧,自然涉及传热。在传热的框架下,毛老师点明热力循环性能的关键就是最高循环温度,并以涡轮需要耐受高温高速燃气的冲击同时需要高速旋转为例,指出热端部件冷却和涡轮叶片冷却技术十分困难,由此提出要大力发展强化冷却、燃烧室冷却、高效气膜冷却、基于流场精细组织的冷却等新兴技术,同时在材料方面发展高温复合材料的热-力耦合技术等,并将改善航空发动机空气系统的冷却、封严、轴向力平衡、间隙控制、防冰等技术作为空气系统方向的研究重点,其中该方向的新发展还包括冷却介质品质提升,实现从01的创新。


        毛老师特别提到,南航飞行器动力工程专业有个非常突出的研究特色是红外隐身。在目前的空-空作战时,红外制导武器起到了至关重要的作用,而我校是目前唯一设计出能够装备的红外抑制器的高校,这涉及到先进隐身技术和红外/雷达/声音综合隐身技术等。随着科技的发展,高速化、智能化等已经成为航空航天动力的突出特征。一方面未来飞行器会产生局部高温,研究者希望将其作为废热带走,另一方面发动机可以把热转化成机械能,又希望这些热可以转化为能量被利用。由此,结合热力循环、燃烧、传热、空气系统及防冰、红外隐身这五个方面,目前的发展已逐步趋向综合能量管理,这种管理不仅仅涉及发动机,还涉及能量流动平台,包含了能质流动分析、能量梯级利用、多能量源混合推进、高效储能等。



        毛老师提出了第二大问题:燃烧传热与热能系的基本情况如何?毛老师从师资情况、人才培养、就业概况三个方面进行了简要介绍。燃烧传热与热能系的师资队伍十分强大,有中国科学院院士亲自指导和培养学生,系所教授占学院教授总人数的40%,拥有全院最年轻的国家级青年人才刘向雷教授,并获得了诸多重要奖项。在人才培养方面,飞动专业始终坚持立德树人,将“培养具有家国情怀、担当精神、创新意识的一流国际化人才”作为核心导向,以本硕博一体贯通式培养为抓手,卓越人才不断涌现。就业概况中,飞动专业近五年平均就业率接近100%其中读研和出国深造的人数占50%以上,还有30%毕业生进入了航空航天发动机相关的研究所、企业等国防单位,例如中国航天、航天科工、中船重工、中航工业、中国航发等,另有相当一部分学生在家电、汽车、船舶等行业就业,部分学生进入政府部门从事管理工作。最后,毛老师期待广大长空学子和能动学子为航空航天动力事业做出贡献,一起做一个“有温度”的人。



04

飞行器/发动机综合热管理与能量高效利用方向交流

 ——刘向雷

国家重点研发计划首席科学家、国家青年特聘专家刘向雷教授与同学们做了关于飞行器/发动机综合热管理与能量高效利用方向的交流。交流分为三个模块:综合热管理与能量高效利用方向、课题组研究成果、硬件条件与国际合作。

刘老师指出,目前飞行器技术快速发展,全向隐身、多电化、高超声速、定向能、超机动将成为支撑未来六代战机的核心关键,而这些新技术对热能的管理与能量高效利用提出了新的要求。未来飞行器发展趋势包括多电化、长航程、高超声速、定向能武器、大功率雷达、全向隐身、超机动等,其中多电化方向考虑到电子设备能量密度越来越大,因此其冷却问题变得十分关键,处理不当则容易失控;为了保证飞行器长航程行驶,除了携带更多能量,我们更希望对飞行器周围如太阳能等能量进行合理利用,拓展能量来源;高超声速方面除了做到热防护,还需要进行热量回收;定向能武器、大功率雷达对能量的需求十分大,也由此产生了对热量快速储存和多能量源的需求;全向隐身则对宽角度红外辐射特性控制提出较高要求;超机动对超大推力航空发动机有极大需求,而对于超大推力航空发动机来说,热环境越来越恶劣,热流优化分配和动态管理已成为新一代发动机发展的关键。


        其次,对于民机和通用航空而言,飞机的二氧化碳排放量占到了全球的2.5%且由于排放发生在对流层上部,温室效应会放大约2.7倍,因此发展清洁、绿色航空已迫在眉睫。刘老师提到,目前飞行器/发动机面临的瓶颈问题主要有三个:热沉不足、能源不足和排放过大,针对这三个典型矛盾,燃烧传热与热能系正在研究集热量传输、排散、储存、转换利用一体化设计,因此燃烧传热与热能系开展了飞行器/发动机综合热管理与能量利用,具体表现在热沉统筹分配与梯级利用、多能量源混合推进、热量储存与转换、可再生能源、清洁制备燃料等方面。刘老师表示,在燃烧传热与热能系的努力下,国内综合热/能量管理相关研究已经进入起步阶段,但尚未形成清晰、完整的飞行器热/能量综合管理总体研究思路与设计方法。随后刘老师详细介绍了综合热管理与能量高效利用具体的四个研究方向,包含飞行器/发动机综合热管理、新型红外辐射特性控制方法、多能量源动力与绿色航空燃料制备、先进储能技术,并总结了以上研究方向的特色:面向先进航空飞行器研制、能源安全保障的国家重大需求、面向国际能源科学前沿、涉及不同学科和专业的交叉融合。



在交流的第二部分,刘老师简单介绍了其所在课题组的研究成果。在师资构成方面,课题组拥有一支实力雄厚的高水平师资队伍,5名教授、2名副教授、2名讲师组成,其中中科院院士1名、国家高端特聘专家1名、国家青年高端特聘专家1名、江苏省特聘教授1名,50%教师毕业于海外著名大学。刘老师又从概念原理、研究过程、解决的技术瓶颈、代表项目、所获奖项、成功的应用、国际水平比较等角度具体介绍了课题组的突出成果。


最后刘老师系统介绍了飞动专业在能源方向的的硬件条件与国际合作版块。他列举了实验室的硬件条件和主要依托的研究平台及基地,并强调了其中的实验仪器设备十分齐全。国际合作方面,该专业与多所世界知名高校建立了密切的学术交流关系,联合获批国家级项目3,联合发表学术论文20余篇,双方互访50余次,并主办了多次国际学术会议,如“中英高效能源利用研讨会”、“清洁能源利用论坛”等。最后刘老师特别强调,整个能动学院尤其是燃烧传热与热能系历来重视本科生科创研究,并以闻仕政同学大二上学期就开始进入课题组开展研究工作并取得突出成绩为例,欢迎学有余力、对研究感兴趣的同学加入其课题组学习和深造!


05

飞动专业的人才培养体系——张天宏

能源与动力学院副院长张天宏教授作总结发言。为了让学生在老师们的讲解基础上更全面深入地了解飞动专业,张老师培养理念、培养方案、实践教学体系等方面介绍了飞动专业。在培养理念方面,他从立德树人的角度提出“我们想要培养什么样的人,如何培养人?”这一问题,并以此谈到了“钱学森之问”和日本的诺奖获得者井喷的现象,对比指出国内高校以往的培养理念更注重知识的传承,不够重视设计能力和创新能力的培养,而国外几十所著名大学的机械系、航空系采用“CDIO”工程培养理念”,CDIO”就是“构思、设计、实现、运行”四个单词的缩写,非常值得借鉴。张老师表示飞动专业践行新工科大工程观培养理念,建立了基于“CDIO”的人才培养体系,提出了培养“具有家国情怀、担当精神和创新意识的一流国际化人才”的培养目标。张老师紧接着详细介绍了飞动专业培养方案中的知识与能力体系,他表示“大工程观”体现多个学科的融合,培养方案中七个核心课程涵盖了“气”、“固”、“热”、“控”四个方向,所有同学都要修读四个方向的必修课程,再选修各个方向的选修课程。而在知识与能力体系的实践环节,张老师指出飞动专业的学生在大三学年进行基本科研能力训练,这与毕业设计相似,即实施双向互选的导师制。此外,张老师特别提到飞动专业的培养方案提供了本硕博贯通的培养体系,具体表现在课程体系、培养方案的贯通和导师培养一体化等方面。他表示飞动专业的高级别科创项目团队就是由导师指导的本硕博学生组成的,同时热忱欢迎优秀的长空学子尽早加入到这些优势团队中,从而得到更快更好的发展。




张老师又进一步介绍了飞动专业“四性四融”实践教学体系。针对“创新性、实践性、系统性、交叉性”四个飞动专业人才能力特点,提出了“虚实融合、内外融合、产教融合、多学科交叉融合”的实践教学平台模式。张老师详细介绍了四种实践教学平台,虚实融合的发动机实践教育平台就是利用虚拟仿真技术来解决不容易感知、体会的发动机内部的物理现象。张老师分别展示了实物实验平台和虚拟实验平台的代表,解释了内外融合就是利用校内、校外、国外的教学资源建立实践教育中心和协同育人平台,产教融合就是校、厂、所共建实践平台,师生密切参与企业的科研攻关,把科研生产与人才培养紧密结合,多学科融合就是借助校内资源,构建涵盖”气”、“固”、“热”、“控”、电气、信息、材料等领域各类主题创新区。张老师还通过展示学生在各类科创大赛中取得的优异的成绩介绍了飞动专业针对创新创业训练建立了“贯穿培养全过程”的过程指导与考核体系。



张老师表示能源与动力学院高度重视长空学院人才培养方案的制定和分流选拔工作,对优秀生源充满了期待。入学以来,组织了全院的优秀教师积极参与长空学院组织的各项活动,他本人就参与了新生见面会、家长见面会、“一杯咖啡的故事”师生交流、长空学院培养方案的制定、航空航天类专业导论的编写等活动和工作,并密切关注着长空学院学生的成长。张老师表示他欣喜地看到长空学子在蒋院长等领导和老师的关心指导下表现出了优良的学习生活作风和精神风貌,他指出长空学院好的做法值得其他学院学习。最后,张老师再次表达了对同学们能够加入飞动专业的欢迎与期待。



05

全、高、精、深:谈“大咖谈专业”——蒋彦龙


报告最后,长空学院常务副院长蒋彦龙教授也利用这个机会抒发了他对于本次专业节的“大咖谈专业”环节的认识与感慨。蒋老师首先表达了对所有宣讲老师的感谢以及他作为一个“能源人”听了本场宣讲后内心的激动之情。蒋老师表示飞动专业是我校非常有特色的一个专业,而航空发动机是人类有史以来最复杂、最精密的工业产品,是真正的国之重器,正如叶培建院士所说,航空航天事业发展强大了,国家才能强大起来,没有一流的航空航天事业就没有一流的国家地位,也不会有发展的底气,所以航空航天事业是需要每一个人用心投入、付出并为之奋斗的。蒋老师又谈到宣院士对国歌的解读,他认为这体现了老一辈科技工作者真正的科技救国、科技强国的精神,中国强大起来正是因为有一批宣院士这样的老前辈为后人指引方向,给予鼓励和鞭策。




蒋老师将“大咖谈专业”的老师们的精彩报告概括为“全、高、精、深”四个字。第一个字“全”,蒋老师表示,老师们的专业解读非常全面,连他自己也是第一次围绕“气”、“固”、“热”、“控”四个方向如此全面地了解航空发动机,受益匪浅。第二个字“高”,蒋老师认为大咖们进行报告时的站位很高,格局高,体现了南航飞动专业的最高水平,通过他们的讲解,帮助大家认识历史,了解现状,更能明确前进的方向。第三个字“精”,蒋老师表示大咖们的报告选材精炼,呈现精美,老师们都投入了大量时间精力去完成宣讲用的PPT,令他深受感动。第四个字“深”,蒋老师表示这些报告体现了专家对于国家局势和专业认知非常深刻,对自己所从事的研究理解体会很深,自身的思想也很深邃。



随后,蒋老师又谈到了他对于专业认知教育的理解,他坚决反对专业认知教育是专业广告这种说法,蒋老师认为这是一个学术启蒙教育,同时也是一种信念教育,对同学们的理想信念、人生观、世界观、价值观的树立有非常积极的推动作用。蒋老师讲到习总书记在他的母校西交大谈到的“西迁”精神,他表示“西迁”精神的核心是爱国主义,精髓是听党指挥跟党走,每个人都应该真正做到与党和国家、人民同呼吸,共命运。蒋老师重申了专业认知应该达到的目标,其一为全面认知专业,热爱学校。蒋老师表示一个人如果不爱国家、不爱学校、不爱家人,不可能取得太大的成就,他期待同学们通过专业认知教育对学校的过去、现在和未来有一定的认识,并且对未来充满信心,因为南航的未来就把握在现在的学生手中。其二为全面深化思考,完善知识体系。蒋老师指出正确理性的认识来自于全面的判断和深入的思考。其三全面学习和养成高人的思维和生活态度。蒋老师表示专业宣讲之所以邀请聂校长、宋校长、宣院士等作为特邀嘉宾,因为他们身上有“看得见”的哲理,同学们可以认识到差距,更能明确未来该怎么去努力,学习大咖们的思维和态度,对一个人的影响是决定性的。其四为全面理解我们的时代和应有的挑战。蒋老师强调航空航天是非常伟大的事业,选择航空航天事业是一份荣耀和光荣的使命担当,而发动机是国家战略急需、必需和刚需,同学们要理解这个时代,认清相应的挑战,有勇气去面对它、迎接它,他希望同学们在“大咖谈专业”的引领下,“不畏浮云遮望眼,只缘身在最高层。”站高望远,拥抱时代,选择国家和人民需要的事业。


Q:学习工科的课程容易缺乏信心,老师们有没有什么建议?

A:兴趣是最好的老师,兴趣与现实往往会产生一定的冲击,对于每位同学而言,学习过程中遇到困难遇到问题是很正常的,坦白讲,现在很多教育体系还是以知识掌握为核心的,但是如果说不清楚这个知识是怎么来的,也不清楚这个知识未来对技术发展和工程应用能起到什么样的支撑作用,不知其然也不知其所以然,那么你在学习过程中是一种被动的接受,那么你可能会感觉比较枯燥和无力。你可以去找一找知识体系,也就是为什么会出现这些知识,也可以通过跟老师或者师兄师姐们交流了解这些知识是怎样和工程实际相结合的,我相信这样进一步了解之后,会对你的学习有一定帮助。


Q:老师们好,我觉得报告的知识涵盖非常丰富,自己的课内知识储备却很有限,怎样拓宽自己的学习视野,有没有适合我们难度的书籍刊物推荐?

A:做研究不可能对所有知识都面面俱到,对于你来说肯定会有很多未知的东西,主动学习、查阅书籍是可以的,另一个主要途径就是学习了解别人在相关领域发表的论文,尤其是国内外著名的一些高校的博士论文,它对你在这个方向快速的学习非常有帮助。


Q:老师您好!我感觉从事这些研究需要很强的创新能力,我们该怎样在现阶段学习中培养创新能力呢?

A:现在我们整个国家都在强调从01的创新,有关创新能力我们平时也会跟宣院士请教,印象比较深的就是宣院士讲的一个核心点“质疑”,我们可以请宣院士来具体说说。

(宣院士)这个问题很重要,在当前非常复杂的国际环境下,如何提高国家自主创新能力是至关重要的,这也是我们高等院校培养人才的一个重要着眼点。从个人来讲,要培养创新能力就要有创新的意识,有创新的意识就是要有质疑的精神,当然这个质疑不是说凭空的质疑,是在对基础理论和方法了解的基础上提出这些问题是不是对的?结果是不是这样的?有没有别的路径?要怀疑,不要全盘接受,不要看到书本、文章上的内容就觉得是对的,哪怕在一些权威平台上的论文,可能你看完后只知道有这么一个概念,不知道细节是如何的,总而言之就是不要简单的接受,要有质疑、分析、独立思考的能力。


Q:老师好,我想了解一下新能源燃料的发展方向,如果想进课题组,要怎么报名?

A:(刘向雷老师)这位同学想要报名的话,可以直接通过邮件联系我,后续相关的问题讨论也可以在邮件中与我交流。

刘向雷老师联系方式:xliu@nuaa.edu.cn


Q:老师您好!这几天听讲座发动机研究一般分气固热控,那发动机设计是否也需要有人在总体设计方面有所研究?

A:发动机设计也非常需要总体设计方面的研究和创新,今天毛院长介绍的热力学循环的研究和设计就是总体设计的范畴,前面谭院长在“气”方向的介绍时针对气动与性能方向,就包括发动机总体性能方面的研究,这些都是发动机总体设计方面的工作。


Q:老师您好,我对红外隐身比较感兴趣,想知道本科有相关学习吗?研究生可以深入学习吗?

A:从基本的知识来说,红外隐身从传热学的基础角度来说属于辐射换热这个方向,在本科阶段,基础的工程热力学、传热学、航空发动机热防护、辐射传热相关的基础知识都有,进入研究生阶段针对这个方向可以再进一步开展相关的研究工作,也可以学习高等传热学的知识。在整个红外隐身方向,除了面对固定翼飞机,还有面对旋翼直升机的红外隐身,甚至对于卫星的隐身和升空背景都有相关的研究,也欢迎同学们能够加入有关导师的科研团队,从本科阶段就能对相关的科研活动有初步的认知。


Q:老师好,请问燃烧与传热方向是不是和飞环也有关系?

A:应该说从科学问题的基础角度出发,基础知识是相关的,但是在不同的应用场景条件下对应的发展是不一样的,可能飞环整个的工作温度还是在常规的温度尺度下,而燃烧室和涡轮叶片的强化冷却,包括其高热负荷的尺度可能相对于飞环的工作对象来说,要更苛刻一点。


Q:老师们好,我对飞行器的能源利用比较感兴趣,这个能源利用是可以单独研究,还是只能针对于飞行器?这个与其他的有什么区别?

A:飞行器只是一个应用的场景和平台,舰船、坦克等等都有能量综合运用的概念,所以从能量的收集、转换、存储、再利用这些基础角度来讲,都是相通的。


Q:非常精彩的专业介绍,也为宣院士在国家能源动力领域卓越贡献赞叹。我想问一下传统的能源动力领域与新兴领域,如人工智能,信息化等方向,是否有交叉研究方向?

A:有很多方面,比如说像发动机的控制,在大量实验取得数据之后,可以利用人工智能的办法形成一个数据库对发动机控制进行一些飞行模式上的创新。我自己(宣益民院士)最近在做燃料电池这方面的工作,燃料电池里面涉及到很多材料,而现在材料领域有一个“基因工程”的概念,打一个比较粗浅的比喻,有点像中药一样,打开药柜,每个地方抓一点药,搭配在一起看看材料的性能如何。人工智能应用到能源材料设计,需要从量子力学的角度考虑载流子之间的相互作用,进行模拟实验,来研究哪些材料组合在一起可以形成功能强大的能源材料。所以实际上学科的发展到了一定程度之后,上层的内容是高度融合交叉的,最近国家自然科学基金委员会在考虑专门成立一个交叉科学部来推动学科交叉,产生从01的科研成果。


Q:老师,请问您认为以现有的基础学科水平,无工质引擎有实现的可能性吗?

A:刚才讲的那个新概念的循环呢,主要是基于传统的布雷顿的循环,也就是压缩再做功的这种,包括像离子推进中间还是有工质的,能量和物质中间还是有关联的。


Q:老师,我们的国产大飞机以后会是全电推进的吗,我们这些大一大二学生要有什么知识储备呢?

A:全电推进是非常新的理念,也是目前国内外的研究热点,但如果说大飞机用全电推进,从目前的技术水平来看还是很难的,主要是电能存储和存储的能量密度还不足以和燃料燃烧推进相媲美,目前稍大的飞行器一般采用混合推进,即采用燃气涡轮发动机来发电,发电之后通过风扇来推进。这样的电推进需要什么样的知识储备呢?我认为我们长空学院的学生在“电”这方面的学习要加强,比如电工电子等,也可以选修一些自动化学院电机、电力电子方面的课程,电推进的能量储备是非常关键的,会涉及一些化学和材料方面的知识。

 “气”、“固”、“热”、“控”四个角度,八位老师为你解读,正如蒋院长所说,飞动专业的宣讲可谓“全、高、精、深”。同学们不仅要收获专业知识,更要学习和养成大咖们的思维与生活态度,默默体悟,积攒智慧,真正领会专业认知教育的内涵。下一个专业,飞行器制造工程,我们不见不散!