抓住机遇 再创辉煌
近日国家教育部、发改委、财政部公布的双一流建设的学校和学科名单中,北京大学的航空航天学科入选,一时引起大家关注。我们也想借此机会和大家谈谈北京大学航空航天学科的建设历程。
北京大学服务国家航空航天已经走过了光辉的历程。从1952年周培源先生创立北京大学力学学科开始,就一直将航空航天中的力学问题作为重要的研究领域。以周培源先生为代表的老一辈学者在航空航天的流体力学、结构力学、动力学与控制方面,均为国家做出重大贡献。北大力学学科为国家培养了近5000名毕业生,很多人成为航空航天领域的领军人物和杰出管理人才。在北大力学系16位中国科学院院士和中国工程院院士的系友中,有好多位从事航空航天方面的研究。
进入新世纪,为了更好适应国家在航空航天大发展的形势,经过长时间的谋划,北京大学2008年成立了航空航天工程系,北京大学的航空航天学科因此诞生。航空航天是一个非常宏大的学科,北京大学航空航天学科从一开始就定位于服务国家在航空航天领域的重大需求,解决制约我国航空航天发展的重大关键科学技术问题。因此在研究方向的选择上针对目前航空航天中最重要和最困难的核心应用科学技术问题,争取突破,为国家的航空航天发展提供基础科学方面的支撑。北大航空航天学科规模小,具体的方向包括了可压缩空气动力学、航空发动机、控制、材料、航空航天信息等。
回顾历程,不难发现北大航空航天入选双一流学科最根本的原因在于抓住天时、地利、人和,得到迅速发展。北大航空航天学科建立之时,恰逢我国航空航天迅猛发展的时代,北京大学抓住机遇,针对航空航天中最重要的几个关键问题,取得重大突破。本世纪初,随着中国家经济实力的提升,航空航天自主研究成为主流,我国过去的科研储备不能满足航空航天新型号的需求。北京大学长期的基础研究储备正好能满足国家的重大需求。以湍流研究为例,过去被认为是象牙中的科学,最近十年迅速成为我国飞行器设计中的主要瓶颈难题。这样的背景下,北京大学为国家的航空航天服务并有所作为就不足为奇了。
北京大学得地利之便。北京大学是国际交流的重镇,国际上航空航天的敏感话题都可以在北京大学交流讨论。一批世界一流的航空航天专家集智北京大学,辐射全国,北京大学自然形成了航空航天的国际交流中心。在北大周边,集中了北航这样航空航天方面的院校,还有中航工业、航天科技集团和科工集团这样的科研生产单位。这些单位在科研生产中积累许多重要的科学技术问题,北京大学积极参与这些重大问题的解决。在与兄弟单位的合作中,北大航空航天学科承担了许多关键的重要任务。在解决这些重大的科学技术问题的同时,自身也得到了提升和发展。北大航空航天学科培养的优秀毕业生,已经在这些单位的科研工作中开始发挥巨大的作用。
北大航空航天的发展的一个重要原因是人的因素,即人和。北京大学航空航天工程系建立之初就得到航空航天行业内大批包括院士在内的专家们的支持和帮助,工信部、前总装备部、科工局、航空航天科研生产各部门都给予大力支持,各级领导也亲临北大指导建立航空航天专业建设和发展。林建华校长主持了航空航天系的成立,体现了校长对学科的重视和关怀。
在航空航天工程系建立之初,陈十一院士确立了建立小而精,小而强的学科建设方针,瞄准世界著名高校如哈佛和加州理工的专业建设思路,着力解决重大的科学技术问题。建系之初,陈十一院士、方岱宁院士为航空航天学科招揽了各方向的人才。研究队伍规模不大,但是年轻充满活力,学术功力深厚而且各具特色,内部团结一致。在很短的时间内,学科点成员在各自方向都做出重要而有特色的工作。这些工作,不仅解决了国家急需的科学技术难题,而且迅速提高了北大航空航天学科在国际上的显示度,北京大学在所建立的学科方面取得了重要进展。
我国已将大飞机列入国家重大专项,其中大飞机研制中的气动设计是关键核心问题。目前在气动设计中,计算机模拟发挥越来越重要的作用。长期以来我国在航空气动的计算机模拟方面与国际先进水平有较大差距,美国等国家把计算流体力学作为对国家有战略价值的技术,在相应的软件方面对我国严加限制。北京大学发挥在基础科学方面的优势,提出了先进的湍流模式,依靠自主开发的软件完成了我国C919飞机的全机气动模拟,极大地缩小了与世界先进水平的差距。
高超声速空天飞行器对国家的空天安全极为重要,在高超声速飞行器的研制中,气动力和气动热是最关键的问题,涉及到非常困难的高超湍流转捩问题。北京大学建立了具有世界领先水平的高超声速静风洞,完成了对湍流转捩问题的精确解析,在我国高超飞行器研制中发挥重要作用。
航空发动机是工业皇冠上的明珠,突破大型客机的发动机对于提升我国工业水平的意义不言而喻。在航空发动机的研制中,内流是最困难的一环。北京大学建立了发动机内流测试平台,开发了测量手段和数值模拟方法,率先解决了旋转流动的近壁测量世界难题,将为我国航空发动机研制提供重要支撑。
天地信息系统是未来空间和地理信息应用的关键基础,北大开发新的空间信息的组织理论与方法,涉及全球空间信息的共享组织、存储组织与服务组织等应用研究。在基于地球剖分理论的空间信息组织框架,以及相应的空间信息分块标准、编码模型、存储模型、计算与分发模型,及表达模型方面取得重大进展,形成新的国军标。
另外北京大学航空航天学科还在气动声学、航天器动力学与控制、新型材料方面做出重要成果,为我国航空航天做出一系列世界水平的重要贡献。
北京大学航空航天学科有浓厚的北大特色,从发展历程来看,这种模式取得了成功,在我国航空航天科学的发展中起到了重要的支撑和引领作用。入选一流学科,是对北京大学航空航天学科的发展模式和取得成绩的肯定。我们应当清醒地认识到,北大的航空航天学科还十分年轻,内功尚未练就而荣誉却过早到来。但是我们坚信,有国家双一流政策和北大校方的支持,通过我们的不懈努力,我们有信心有能力将北大的航空航天学科建设成为世界第一流的航空航天学科,在中华民族复兴的道路上再创辉煌。