寒松秀
2009年6月,作為我國應(yīng)急救援體系和國家自然災(zāi)害防治體系建設(shè)中急需的重大航空裝備,“鯤龍”AG600經(jīng)國家正式批復(fù)立項。
“‘鯤龍AG600是一艘會飛的船、一架會游泳的飛機,不僅要具備陸上飛機的所有功能和特性,也要具備水上飛機的功能和性能?!痹诳山梃b經(jīng)驗幾乎為零的情況下,想要將陸上飛機的功能、特性和水上飛機特殊的水動力特性完美地結(jié)合在一起,難度可想而知。
“我們在型號立項之初,把問題想得太簡單了:給水上飛機加個起落架,換個發(fā)動機,再換上新的機載設(shè)備,很快就能實現(xiàn)水陸兩棲。但事實上,這個過程充滿了挑戰(zhàn)?!笨傇O(shè)計師黃領(lǐng)才講起“鯤龍”AG600的研制過程,“剛開始在水池里進行滑行試驗的時候,飛行器的穩(wěn)定性很差,飛機像海豚跳一樣上躥下跳,很多模型都被撞壞了?!毖兄茍F隊只能不斷地做實驗,不斷地修改參數(shù),水動模型做了十幾種,實驗了上萬次,才終于找到了理想的水動模型。
水上的問題解決了,接下來要解決的就是天上飛的氣動模型問題。團隊通過風洞實驗,不斷地修改模型,先找到7種方案,再優(yōu)選出3種做原理樣機去驗證。
“這些難關(guān)都是這樣一步一步克服的,水動模型和氣動模型的問題解決了,在組合做全機模型的時候,又發(fā)現(xiàn)了氣水融合的問題。在這個過程中,是永不言敗的精神支撐著我們走了下來?!?黃領(lǐng)才笑道。
2017年12月24日,“鯤龍”AG600在珠海金灣機場成功實現(xiàn)陸上首飛;2018年10月20日,“鯤龍”AG600在荊門漳河機場成功實現(xiàn)水上首飛;2020年7月26日,“鯤龍”AG600在山東青島附近海域成功實現(xiàn)海上首飛。
在“鯤龍”AG600的研制過程中,航空人攜手并進、奮力前行,遇到的艱難與險阻不勝枚舉;研制團隊攻堅克難,突破多項關(guān)鍵技術(shù),完成了總體方案的初步設(shè)計和詳細設(shè)計,完成了首飛前的百余項大型試驗、3000余項設(shè)備安全性試驗;“鯤龍”AG600項目組共召開300余次適航審查會議,確認了數(shù)千個零組件制造符合性項目、數(shù)萬道制造符合性檢查工序,完成了42個結(jié)構(gòu)大部件的適航預(yù)檢查和制造符合性檢查,下發(fā)了2000余份總裝指令……從立項、設(shè)計、制造,到適航掛簽、總裝,幾乎每一步都是大型特種飛機的嘗試與突破。
而來自國內(nèi)20個省市、150多家企事業(yè)單位、10余所高校數(shù)以萬計的科研人員也參與到了項目的研制中,和航空人一道承載起為國筑器的神圣使命。
這期,我們一起來看看“鯤龍”AG600背后的高校力量。
上海理工大學
做好“大飛機”里的“小零件”
作為“大飛機”,“鯤龍”AG600“能吞能吐”,最多載水12噸,單次投水面積4000余平方米,一次性可救護50名遇險人員,“身材”與我們常見的民航客機空客A320差不多。
然而,在CAD環(huán)境下對這類大型裝備進行三維設(shè)計時,通常會使用3D高精細度模型進行虛擬裝配,但由于零件、組件、部件、總成等層級不同,對精細度的要求也不同,故在裝配時需要反復(fù)切換。如此一來,不僅費時費力,還會帶來設(shè)計運行緩慢等問題。
為了攻克這一難題,實現(xiàn)精確模型和簡化模型的自適應(yīng)切換,自2014年起,上海理工大學機械工程學院杜寶江教授團隊便承擔起“鯤龍”AG600的標準件管理及應(yīng)用系統(tǒng)項目,在研究中采取快速參數(shù)化模型生成的虛擬設(shè)計方法,提出了“模型的視覺關(guān)注度簡化方法與輕量化裝配技術(shù)”。
“模型的視覺關(guān)注度簡化方法與輕量化裝配技術(shù)”將自動切換不同精細度模型的輕量化裝配功能變成現(xiàn)實。根據(jù)實際應(yīng)用測試,與原有的全精確模型裝配相比,系統(tǒng)速度提高了2~3倍,與原有的全簡化模型裝配相比,在校驗和重復(fù)設(shè)計上方便了許多,有效提高了飛機設(shè)計的效率。
“模型的視覺關(guān)注度簡化方法與輕量化裝配技術(shù)”為大型裝備設(shè)計中的輕量化裝配和標準件整體管理及應(yīng)用提供了可借鑒的方法。
/ 上海理工大學名片 /
上海理工大學的辦學文脈可追溯到1906年創(chuàng)辦的滬江大學和1907年創(chuàng)辦的德文醫(yī)工學堂。新中國成立后,學校改制為上海高級機械職業(yè)學校,后更名為上海機械高等??茖W校。1996年,華東工業(yè)大學和上海機械高等??茖W校合并組建成上海理工大學。1998年,學校由國家機械工業(yè)部劃歸上海市管理。2003年,上海醫(yī)療器械高等??茖W校(2015年劃出組建上海健康醫(yī)學院)和上海出版印刷高等專科學校劃歸上海理工大學管理。
上海理工大學入選國家“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”,是首批“國家級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育實踐基地”建設(shè)單位,是“國家級人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新實驗區(qū)”“國家創(chuàng)新人才培養(yǎng)示范基地”“國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃實施高?!薄叭珖罨瘎?chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革示范高?!薄叭珖鴦?chuàng)新創(chuàng)業(yè)典型經(jīng)驗高校”。
/“制造業(yè)工程師的搖籃”/
上海理工大學素有“制造業(yè)工程師的搖籃”的美譽。
在傳統(tǒng)制造業(yè)特別是航空航天、核能工業(yè)、船舶工業(yè)等國家重點建設(shè)領(lǐng)域,上海理工大學做出過多次重大貢獻。
20世紀50年代,第一機械工業(yè)部下達了趕超世界先進水平的“一秒級高精度光柵數(shù)字式光學分度頭”和“數(shù)控光學曲線磨床”的研究任務(wù)。經(jīng)過學校戴興慶、邱永康等教師的努力,“一秒數(shù)字式光柵光學分度頭”研制成功,這一成果震動了當時全國的光學界、精密儀器行業(yè)。1978年,這項成果獲得了全國科學大會的獎勵?!拔母铩逼陂g,學校堅持開展科學研究并取得了一大批科研成果,如數(shù)控光學曲線磨床研究、太陽能綜合利用和太陽能發(fā)電研究、雙相小渦輪研究、雙相流動研究、低溫技術(shù)研究、流體力學研究等,奠定了學校在制造業(yè)領(lǐng)域的領(lǐng)軍地位。1986年,由戴興慶教授主持研制的“JMZ-數(shù)字式激光自動跟隨瞄準儀”成為“長征三號”火箭的配套設(shè)備,獲得了國家科學技術(shù)進步獎三等獎,借此帶動了學校光學工程學科及相關(guān)實驗室的建設(shè)。21世紀初,由蔣旭平教授主持研制的“風機氣動性能與可靠性自動測試臺”作為“神舟五號”的氣動性能測試實驗設(shè)備,受到國家航天局和中國空間技術(shù)研究院的嘉獎。
如今,學校參與研制的高質(zhì)量低成本的高鐵“接觸線”,在縱橫的高鐵線路上,描摹著“中國速度”;參與研制的醫(yī)用航天冰箱參與多項空間醫(yī)學實驗任務(wù),服務(wù)著“中國高度”;參與研制的國內(nèi)第一臺運動加速度達到2G的高端數(shù)控機床,鐫刻著“中國精度”……
作為學校高質(zhì)量發(fā)展的戰(zhàn)略支撐,學??萍紕?chuàng)新的每一步跨越,都是服務(wù)國家戰(zhàn)略和上??苿?chuàng)中心建設(shè)的生動實踐。
電子科技大學
當產(chǎn)學研與科研一線相結(jié)合
在四川省重大科技專項等科技計劃的長期支持下,中航成飛民用飛機有限責任公司和中電科航空電子有限公司聯(lián)合電子科技大學等單位,突破了機頭模塊化交付、機載無線電等一批關(guān)鍵核心技術(shù),成功研制出了“鯤龍”AG600的機頭和通信導航系統(tǒng),為“鯤龍”AG600的成功“出?!焙退憙蓷w機的大型化、系列化奠定了堅實的科技基礎(chǔ)。
在項目研究過程中,電子科技大學航空航天學院“新概念飛行器智能制造研究中心”團隊的成員充分參與。團隊的劉民岷副教授表示,電子科技大學的長處是電子信息,短處是對航空航天領(lǐng)域的具體需求和技術(shù)了解得不夠深入,但是,在參與“鯤龍”AG600的研究過程中,師生們都能快速地學習、準確地把握航空航天領(lǐng)域的具體需求。
“新概念飛行器智能制造研究中心”執(zhí)行主任李波教授表示,團隊在基于模型的系統(tǒng)工程、機頭的模塊化劃分、裝配工藝、裝配過程仿真、適航技術(shù)、一體化航電體系結(jié)構(gòu)等方面有一定的技術(shù)積累。這次參與“鯤龍”AG600的相關(guān)項目,與總體單位協(xié)作攻克了相關(guān)技術(shù)難題,充分證明了團隊著力打造“電子信息+航空航天”科研方向的正確性。
/ 電子科技大學名片 /
電子科技大學于1956年建校,是國家首批“211工程”和“985工程”重點建設(shè)的教育部直屬重點大學,是國家首批“雙一流”建設(shè)A類高校,也是中國電子信息領(lǐng)域唯一的“985工程”建設(shè)高校和“雙一流”建設(shè)A類高校。學校坐落在日漸成為全球信息和通信技術(shù)產(chǎn)業(yè)中心城市的成都,成為其被稱為“中國的硅谷”“中國經(jīng)濟第四極”的重要人才支撐。
學校以電子信息科學技術(shù)為核心,以工為主,理工滲透,理、工、管、文、醫(yī)協(xié)調(diào)發(fā)展,形成了從本科到碩士研究生、博士研究生等多層次、多類型的人才培養(yǎng)格局。
作為中國電子信息領(lǐng)域唯一的“985工程”建設(shè)高校和“雙一流”建設(shè)A類高校,電子科技大學共有20個專業(yè)入選首批國家級和省級一流本科專業(yè)建設(shè)點。在第四輪學科評估中,學校的電子科學與技術(shù)、信息與通信工程被評為A+;計算機科技與技術(shù)被評為A;光學工程被評為A-。A+學科數(shù)量并列西部高校第一!
/ 在電子信息領(lǐng)域為國家撐起一片天 /
電子信息技術(shù)已成為引領(lǐng)新一輪科技革命和推進創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展的先導性力量,以人工智能、量子信息等為代表的前沿與新興交叉領(lǐng)域,是各國科技創(chuàng)新競爭的戰(zhàn)略制高點。
電子科技大學充分發(fā)揮其在電子信息領(lǐng)域的綜合優(yōu)勢,聚焦“電子信息+”,不斷創(chuàng)造新的學科交叉點。
一方面,建立健全多學科交叉的組織模式和激勵機制,組建前沿科學中心、綜合性跨學科平臺,推動知識創(chuàng)新和科研攻關(guān)。聚焦集成電路、人工智能、信息醫(yī)學、量子信息、空天科技等新興交叉領(lǐng)域,以大科學問題和關(guān)鍵核心技術(shù)的突破為牽引,凝練重點發(fā)展方向,布局面向世界科技前沿、具有重要現(xiàn)實意義的研究項目,力爭催生重大學術(shù)成果,加快科技成果轉(zhuǎn)化。
另一方面,學校集成學科育人資源,系統(tǒng)推進學科交叉。以跨學科的課程、教材、平臺、導師團隊組建為抓手,創(chuàng)新復(fù)合型人才培養(yǎng)機制。同時,在精準醫(yī)學、神經(jīng)科學與認知科學、類腦智能、智能康復(fù)、智能芯片與智能軟件、量子器件、量子互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域加快布局,形成新的學科生長點。
中國海洋大學
滿足飛機海上首飛的保障需求
2020年,在青島市的協(xié)調(diào)組織下,受中航通飛華南飛機工業(yè)有限公司的委托,中國海洋大學為“鯤龍”AG600在青島的海上首飛科研試驗免費提供起降海域的水文服務(wù)保障,具體包括風速、風向、氣溫、氣壓、水溫、三一波高、流速、流向等指標。
在充分研討的基礎(chǔ)上,中國海洋大學船舶中心組織了保障隊伍,制定了綜合保障方案:一是在開展高強度海上作業(yè)任務(wù)的同時,臨時抽調(diào)3名調(diào)查技術(shù)人員組成工作小組,負責起降海域的氣溫、氣壓、水溫、三一波高、流速、流向等水文指標的實時監(jiān)控與傳輸;二是邀請學校信息科學與工程學部吳松華教授帶領(lǐng)的激光雷達團隊,為此次科研試驗提供起降海域的實時三維風場信息,激光雷達團隊憑借自主創(chuàng)新研發(fā)的,已在環(huán)境氣象、航空等行業(yè)成熟應(yīng)用的多普勒激光測風雷達,彌補了現(xiàn)有海上風場探測能力的不足,充分滿足了監(jiān)測需求。
從實際效果來看,上述保障方案不僅充分滿足了飛機海上首飛的保障需求,還通過高水平、創(chuàng)新性的前沿科技成果向飛機制造行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)充分展示了中國海洋大學先進的科研水平、完善的綜合實力和嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L。
從2020年5月12日保障任務(wù)開始至2020年7月26日“鯤龍”AG600成功實現(xiàn)海上首飛,中國海洋大學船舶中心共參加了2次任務(wù)協(xié)調(diào)會、2次大型保障討論會、6次海上試飛演練保障,以精湛的業(yè)務(wù)水平、創(chuàng)新的保障手段、精準的監(jiān)測數(shù)據(jù)得到了海上首飛科研試驗工作組與專家組的高度評價。
/ 中國海洋大學名片 /
中國海洋大學創(chuàng)建于1924年,歷經(jīng)私立青島大學、國立青島大學、國立山東大學、山東大學等幾個辦學時期,于1959年發(fā)展成為山東海洋學院,1988年更名為青島海洋大學,2002年更名為中國海洋大學。學校2001年成為國家“985工程”重點建設(shè)高校,2017年入選國家“雙一流”建設(shè)高校。
在第四輪學科評估中,學校的海洋科學、水產(chǎn)獲評A+,排名進入全國前2%;生物學、藥學、環(huán)境科學與工程、食品科學與工程獲評B+,排名進入全國10%—20%;法學、外國語言文學、應(yīng)用經(jīng)濟學、水利工程、計算機科學與技術(shù)、生態(tài)學、軟件工程、工商管理獲評B,排名進入全國20%—30%。另外,學校的地球科學、植物學與動物學、工程技術(shù)、化學、材料科學、農(nóng)學、生物學與生物化學、環(huán)境學與生態(tài)學、藥理學與毒理學9個學科(領(lǐng)域)進入ESI全球排名前1%。
/ 引領(lǐng)支撐海洋科技創(chuàng)新發(fā)展 /
早在20世紀80年代,中國海洋大學就研制成功了以我國第一個現(xiàn)代海洋藥物藻酸雙酯鈉(PSS)為代表的系列海洋糖類藥物,開辟了我國海洋生物資源開發(fā)的新領(lǐng)域。
2018年5月,中國海洋大學與湖北海洋工程裝備研究院聯(lián)合設(shè)計的世界最大的全潛式大型網(wǎng)箱、亞洲第一大深遠海智能網(wǎng)箱“深藍1號”成功下水,該設(shè)備設(shè)計年養(yǎng)魚產(chǎn)量1500噸,可同時養(yǎng)殖三文魚30萬尾,徹底解決了三文魚規(guī)模化、安全生產(chǎn)的問題。該事件入選紀念改革開放四十年央視大型紀錄片《四十年四十個第一》。
而在2019年5月30日,學校的“東方紅3”船啟航。該船各項技術(shù)性能世界先進,部分技術(shù)性能世界領(lǐng)先,奠定了國際主流科考船的地位,必將成為新時代海洋人興海報國的科考利器。目前,學校已經(jīng)建成以“東方紅3”船、“東方紅2”船等為主的我國海洋科教界獨一無二的科考實習船隊,構(gòu)建起一個自近岸、近海至深遠海并輻射到極地的海上綜合流動實驗室系統(tǒng),具備國際一流的海上現(xiàn)場觀測能力。
中國海洋大學的科學家們創(chuàng)立了文氏普遍風浪譜、近海環(huán)流及物質(zhì)輸運、超淺海風暴潮等基礎(chǔ)理論體系并實現(xiàn)業(yè)務(wù)化,推動了我國海洋環(huán)境數(shù)值預(yù)報的長足發(fā)展。另外,學校擔當了新中國首次大規(guī)模海洋調(diào)查主力軍;建成了國際上組網(wǎng)規(guī)模最大、運行時間最長的區(qū)域潛標觀測網(wǎng);發(fā)展了從近岸、近海到深遠海并輻射到極地的海洋綜合觀測能力……
學校還構(gòu)建了我國海洋大型藻類、貝類等育種技術(shù)體系,培育海水養(yǎng)殖新品種15個,占全國1/5;引領(lǐng)或主要參與了我國海水養(yǎng)殖的“五次浪潮”,推動我國發(fā)展成為世界第一大水產(chǎn)養(yǎng)殖大國。
……
在世界一流大學建設(shè)的新征程中,中國海洋大學堅定以服務(wù)海洋強國建設(shè)為己任,不忘初心,牢記使命,為建成國際知名、特色顯著的高水平研究型大學,早日躋身特色顯著的世界一流大學行列不懈奮斗!
知識鏈接
2023年2月25日,由中國航空工業(yè)集團有限公司自主研制的第四架大型滅火/水上救援水陸兩棲飛機“鯤龍”AG600M(M是滅火型號的意思)在廣東珠海成功實現(xiàn)首飛。這是研制批全狀態(tài)新構(gòu)型滅火機中最后一架完成首飛的“鯤龍”AG600M飛機,其首飛成功標志著“鯤龍”AG600M研制批全面進入適航取證試飛階段。
除了以上高校,還有部分高校為“鯤龍”AG600貢獻了自己的力量。
·西北工業(yè)大學·
在“鯤龍”AG600的研制中,西北工業(yè)大學(以下簡稱“西工大”)承擔了多項技術(shù)攻關(guān)任務(wù),為“鯤龍”AG600的成功研制做出了貢獻。
參研“鯤龍”AG600近水面滑行的數(shù)值仿真:西工大航空學院徐緋教授參與了“鯤龍”AG600近水面滑行數(shù)值仿真方面的研究工作,具體主要包括復(fù)雜水(海)況波浪數(shù)學模型構(gòu)造研究、高精度多功能數(shù)值波浪水池構(gòu)建技術(shù)研究、水面飛行器近水面滑行噴濺性能的數(shù)值預(yù)測研究3個方面的工作。
為“鯤龍”AG600的氣動設(shè)計攻堅克難:從“鯤龍”AG600正式啟動研制到研制成功,西工大白俊強教授團隊全程參與該機的氣動設(shè)計、性能評估等工作。
開展“鯤龍”AG600主起落架測試:西工大力學與土木建筑學院岳珠峰教授領(lǐng)銜的飛行器結(jié)構(gòu)完整性技術(shù)工信部重點實驗室成員與航空工業(yè)起落架公司等公司的技術(shù)人員精誠合作,努力攻關(guān),完成了試驗方案設(shè)計、大型框架式夾具設(shè)計制造和8種工況的起落架試驗,為飛機主起落架結(jié)構(gòu)設(shè)計的驗證和評估提供了翔實可靠的數(shù)據(jù)支撐,為“鯤龍”AG600的研制做出了重要貢獻。
另外,“鯤龍”AG600常務(wù)副總設(shè)計師王正龍,“鯤龍”AG600水上首飛機組機長趙生、副駕駛陳明等均為西工大校友。
·北京航空航天大學·
北京航空航天大學(以下簡稱“北航”)科研團隊持續(xù)參與了“鯤龍”AG600的研制工作,為項目的研制提供了可靠的技術(shù)支持。
北航電磁兼容團隊由蘇東林院士掛帥成立項目組,為“鯤龍”AG600全狀態(tài)新構(gòu)型滅火機的通信、導航、氣象雷達的天線布局等提供了大力支持;北航趙廷弟教授團隊參與了“鯤龍”AG600全狀態(tài)新構(gòu)型滅火機的可靠性、維修性、測試性、安全性與保障性工作,為首飛前制定符合型號實際情況的系統(tǒng)級測試性診斷方案提供指導,有效提高了試飛期間故障檢測及定位能力;北航航空器氣動彈性設(shè)計技術(shù)團隊參與了“鯤龍”AG600彈性機體飛行載荷分析及T型尾翼防顫振設(shè)計工作,在飛機T型尾翼顫振和氣動系數(shù)/導數(shù)彈性修正方面提供了技術(shù)支持;北航陸士嘉實驗室劉沛清教授團隊參與了“鯤龍”AG600的螺旋槳氣動設(shè)計工作,為螺旋槳的適航取證奠定了基礎(chǔ)……
·南京航空航天大學·
“鯤龍”AG600研制成功的背后,還凝聚著南京航空航天大學(以下簡稱“南航”)科研人員的汗水。
南航校友黃領(lǐng)才擔任“鯤龍”AG600總設(shè)計師,從立項、研制、總裝下線到成功首飛,“鯤龍”AG600僅用了幾年的時間,便已成為“國之重器”。
南航的輕型通用航空飛行器技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心以中航通飛為總設(shè)計師單位,聯(lián)合協(xié)同單位組成攻關(guān)小組,攻克了氣動布局、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)布局設(shè)計、材料許用值等關(guān)鍵難題,并共同開展了飛機水動力載荷計算、機腹部斷階設(shè)計和起落架機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計等工作,為“鯤龍”AG600的研制提供了重要的技術(shù)支持。
南航航空學院張大林教授帶領(lǐng)團隊與中航通飛團隊合作,在一年多的時間里成功完成了“鯤龍”AG600發(fā)動機滑油散熱系統(tǒng)和發(fā)動機短艙通風冷卻系統(tǒng)的設(shè)計、研制工作。
此外,南航還有眾多校友和科研人員參與了“鯤龍”AG600的研制工作。