勇攀科技高峰 爭創(chuàng)世界先進(jìn)

他是一位普通的科研工作者，但他的經(jīng)歷卻與眾不同；他是一位勤懇的研究員，但他的工作精神卻令人肅然起敬；他是一位科學(xué)家，主持過的課題多不勝數(shù)，獲得的獎(jiǎng)勵(lì)和榮譽(yù)不勝枚舉，研究的創(chuàng)新理論和大型工程碩果累累，他就是中國航天科工集團(tuán)第四總體設(shè)計(jì)部研究員楊學(xué)實(shí)。

獨(dú)開創(chuàng)新型課題 建設(shè)創(chuàng)新型國家

1965年起，楊學(xué)實(shí)初步接觸導(dǎo)彈型號(hào)空氣動(dòng)力熱防護(hù)設(shè)計(jì)。在研究過程中他發(fā)現(xiàn)，在低熱環(huán)境的熱防護(hù)采用的是玻璃鋼或高硅氧材料，而玻璃鋼或高硅氧材料在復(fù)雜外形以及大型尺寸車床加工方面存在嚴(yán)重缺陷，這種防熱方案不適合用在所有的導(dǎo)彈型號(hào)中，于是獨(dú)創(chuàng)性提出了‘涂層法’熱防護(hù)。并成功運(yùn)用于相應(yīng)型號(hào)。遺憾的是，在當(dāng)年文化大革命的大背景下，楊學(xué)實(shí)并未提出理論成果，但他仍堅(jiān)持不懈的隨機(jī)進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究。時(shí)至今日，我國航天型號(hào)仍在沿用涂層熱防護(hù)法。

1977年，為了積極響應(yīng)鄧小平同志提出的“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”的號(hào)召，楊學(xué)實(shí)展開深入研究，針對(duì)型號(hào)設(shè)計(jì)中低空到高空導(dǎo)彈底部環(huán)境條件設(shè)計(jì)方面，參數(shù)因素復(fù)雜，雖進(jìn)行了理論分析，但對(duì)結(jié)論沒有絕對(duì)把握時(shí)，最好在風(fēng)洞中火箭燃?xì)鈬娏鲗?shí)際測(cè)量，以便較真實(shí)得到設(shè)計(jì)參數(shù)。這個(gè)辦法是全世界未曾有的冒險(xiǎn)實(shí)驗(yàn)，我國實(shí)現(xiàn)并成功了，創(chuàng)立了在風(fēng)洞中火箭燃?xì)鈬娚洵h(huán)境測(cè)量試驗(yàn)方法。

1979年，楊學(xué)實(shí)在燒蝕試驗(yàn)過程中，當(dāng)仔細(xì)觀察燒蝕狀態(tài)時(shí)，發(fā)現(xiàn)邊界層氣流中有無數(shù)亮點(diǎn)物質(zhì)飛舞。當(dāng)視線集中在表面一個(gè)點(diǎn)時(shí)，觀察到一個(gè)發(fā)白的亮點(diǎn)突然變黑，同時(shí)表面有亮點(diǎn)物質(zhì)飛離表面進(jìn)入氣體邊界層；之后，留下一個(gè)黑點(diǎn)。隨即出現(xiàn)黑點(diǎn)逐漸變成暗紅、淡紅，直至發(fā)白發(fā)亮。緊接著又是亮點(diǎn)突然變黑，如此反復(fù)。當(dāng)視線移向整個(gè)表面時(shí)，觀察到有無數(shù)亮點(diǎn)物質(zhì)連續(xù)地急速飛離表面進(jìn)入氣體邊界層，燒蝕表面上交錯(cuò)著“黑星閃爍”，這是一種“快燒蝕現(xiàn)象”。這個(gè)現(xiàn)象表明燒蝕表面存在“有限尺度微元”的物質(zhì)流失。

楊學(xué)實(shí)指出，“前面講到的‘亮點(diǎn)’就是燒蝕前的熱層溫度曲線的表面溫度，‘黑點(diǎn)’就是燒蝕后的熱層溫度曲線的表面溫度。隨著有限尺寸微元脫離表面，也帶走了一段溫度剖面，稱‘流失剖面’；于是‘流失剖面’造成了熱漏現(xiàn)象。顯然，亮點(diǎn)溫度比黑點(diǎn)溫度高，在亮點(diǎn)至黑點(diǎn)之間存在一系列的溫度點(diǎn)；由于溫度點(diǎn)的任意性，使得整個(gè)熱層存在熱漏。于是，從理論角度提出一個(gè)問題，在快燒蝕條件下傳熱數(shù)學(xué)方程式是否為古典傳熱方程式呢？不能確定。因?yàn)楣诺鋫鳠岱匠痰慕l件，是熱層內(nèi)既沒有熱源，也沒有熱漏。因此，只能利用新近建立的物理概念，和數(shù)學(xué)技巧知識(shí)，重新建立具有熱漏傳熱特性的方程式。經(jīng)過歸納、總結(jié)、抽象、提高，利用能量守恒原理，得到了新的‘快燒蝕傳熱方程式’。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，快燒蝕傳熱方程式與古典傳熱方程式不同，相差一個(gè)一階偏微分項(xiàng)，這個(gè)偏微分項(xiàng)在方程中的物理含義正好是‘熱漏’。這種熱漏體現(xiàn)出燒蝕物質(zhì)越多，熱漏越大，熱防護(hù)效果越好，這正是燒蝕熱防護(hù)設(shè)計(jì)所追求的目標(biāo)。”楊學(xué)實(shí)特別強(qiáng)調(diào)，作為科學(xué)研究工作者必須具備如下基本素質(zhì)：尤其在實(shí)驗(yàn)過程中必須認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，注意發(fā)現(xiàn)同過去已知的知識(shí)范圍以外的物理現(xiàn)象，即有所發(fā)現(xiàn)；同時(shí)具備對(duì)物理現(xiàn)象進(jìn)行深入分析的素質(zhì)，即有所成果。所謂“數(shù)學(xué)是科學(xué)的科學(xué)”，就是它能把客觀存在的物理規(guī)律以數(shù)量關(guān)系聯(lián)系在一起，之后，再進(jìn)行抽象數(shù)學(xué)運(yùn)算。鑒于上述創(chuàng)新，吸引了一批科學(xué)院著名專家學(xué)者參與研究，并形成了規(guī)模研究隊(duì)伍。

“也有少數(shù)純數(shù)學(xué)工作者對(duì)快燒蝕方程中的熱漏項(xiàng)提出質(zhì)疑（《自動(dòng)化學(xué)報(bào)》23（2）期）。理由是‘外國人計(jì)算燒蝕用的是古典傳熱方程’，從未見過快燒蝕方程；以此認(rèn)定外國人既然是正確的話，必然中國人是錯(cuò)誤的。嚴(yán)肅地正確判斷是：‘那是因?yàn)橥鈬藳]有認(rèn)真研究古典方程建立時(shí)所須滿足的條件，更沒有認(rèn)真研究燒蝕域內(nèi)存在的熱漏’。不能以為外國人錯(cuò)了跟在人家后面犯錯(cuò)就應(yīng)該理直氣壯（《自動(dòng)化學(xué)報(bào)》24（2）期）。然而，在‘慢燒蝕’條件下，‘快燒蝕’方程中的熱漏項(xiàng)貢獻(xiàn)變小，幾乎可以忽略，于是快燒蝕方程蛻化為古典方程；這種近似在工程上是允許的。但是，使用古典方程處理燒蝕問題，理論上嚴(yán)格地說，是不恰當(dāng)?shù)模清e(cuò)誤的。”楊學(xué)實(shí)說。

關(guān)于類似核爆中心的極高熱環(huán)境，如“電磁導(dǎo)軌炮”的導(dǎo)軌放電熱環(huán)境。它的放電導(dǎo)軌處于30毫米距離內(nèi)數(shù)千伏電壓和幾十萬安培電流放電環(huán)境下，熱環(huán)境極端惡劣。鎢滲銅導(dǎo)軌由于燒蝕難以實(shí)現(xiàn)連續(xù)發(fā)射，影響實(shí)用價(jià)值。同樣對(duì)于高超音速再入彈頭，通常在彈頭的音速點(diǎn)附近出現(xiàn)嚴(yán)重?zé)g，造成彈頭外形發(fā)生改變，致使飛行彈道偏移，彈著點(diǎn)精度偏差變大。如果有一種方法使得彈頭表面燒蝕材料以及放電導(dǎo)軌燒蝕材料得到補(bǔ)充，則能保持導(dǎo)彈外形以及放電導(dǎo)軌外形不變，提高實(shí)用價(jià)值。這種方法是存在的，就是發(fā)汗冷卻控制方法。

楊學(xué)實(shí)在控制理論創(chuàng)新方面貢獻(xiàn)卓越，比如發(fā)汗熱防護(hù)控制：人體出汗能使身體降溫，因此發(fā)汗具有明顯的冷卻效果，能夠降低結(jié)構(gòu)溫度。冬天冷了就封閉毛孔不出汗，天氣愈熱出汗愈多；或者利用扇風(fēng)增加皮膚表面水分蒸發(fā)來降溫。前者是人體的自動(dòng)控制，后者是人為控制。如果在飛行器上裝一瓶冷卻劑，利用機(jī)體無數(shù)微孔結(jié)構(gòu)材料，通過計(jì)算機(jī)控制，使得飛行器結(jié)構(gòu)表面溫度處于不燒蝕狀態(tài)。實(shí)現(xiàn)初始設(shè)計(jì)外形不變，又使得發(fā)汗劑消耗量最少，這就是發(fā)汗控制理論要研究的最優(yōu)控制問題。

楊學(xué)實(shí)說，“同樣按照發(fā)汗物理概念和數(shù)學(xué)技巧，利用微元受熱能量守恒原理，與局部熱平衡，隨即又建立了‘發(fā)汗傳熱數(shù)學(xué)方程式’。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，‘發(fā)汗傳熱數(shù)學(xué)方程式’同‘快燒蝕傳熱數(shù)學(xué)方程式’屬于同一類型，也多出一個(gè)一階偏微分熱漏項(xiàng)。這個(gè)發(fā)汗熱漏項(xiàng)容易理解：由于外表面存在加熱源，使得熱層中外表面溫度高而內(nèi)表面溫度低而存在的溫度逐漸變化過程。當(dāng)?shù)蜏匕l(fā)汗劑從低溫內(nèi)壁一路滲流通過溫度逐漸升高的熱層到達(dá)高溫外壁面時(shí)，存在沿途吸熱而產(chǎn)生熱層的熱漏現(xiàn)象，效果上和燒蝕物質(zhì)流失類似的熱漏性質(zhì)，物理過程相同因此數(shù)學(xué)關(guān)系屬于同一類型。因此，可以把‘發(fā)汗傳熱數(shù)學(xué)方程式’和‘快燒蝕傳熱數(shù)學(xué)方程式’倆數(shù)學(xué)模型合并，再加入‘工程控制’概念，形成‘變域傳熱發(fā)汗分布參數(shù)系統(tǒng)控制’理論課題。如果飛行器不出現(xiàn)燒蝕過程，單就發(fā)汗而言，也具備非常優(yōu)秀的熱防護(hù)性質(zhì)。于是從控制論角度，我們得到一組發(fā)汗劑流量控制參數(shù)既出現(xiàn)在邊界條件中，又出現(xiàn)在方程中的分布參數(shù)系統(tǒng)控制問題；這組控制問題在國際學(xué)術(shù)界是空前的”。同時(shí)他指出，“就發(fā)汗控制方法而言，從低熱環(huán)境到極高熱環(huán)境的工程應(yīng)用角度，也具有十分重要的價(jià)值。上述理論的應(yīng)用對(duì)象除了高超音速飛行器，也用于接近核爆中心的極高熱環(huán)境，如電磁導(dǎo)軌炮的導(dǎo)軌放電熱環(huán)境，尤其電磁炮連續(xù)發(fā)射問題”。1985年，他在《自動(dòng)化學(xué)報(bào)》上發(fā)起了“燒蝕發(fā)汗冷卻控制”理論研究。國際上命名該方程為“楊學(xué)實(shí)方程”。

1991年起，楊學(xué)實(shí)在導(dǎo)彈型號(hào)空氣動(dòng)力學(xué)工程設(shè)計(jì)任務(wù)之余，同時(shí)開展理論研究。上述“變域傳熱發(fā)汗分布參數(shù)系統(tǒng)控制”理論研究獲得國家自然科學(xué)基金資助，并連續(xù)三期主持基金項(xiàng)目。研究班子以中科院系統(tǒng)所和航天部高級(jí)研究人員為核心，國際院士和國內(nèi)重要研究單位和大學(xué)參與，約30多人。其間，他每年在北京主持召開研究成果學(xué)術(shù)討論會(huì)，每年論文有30多篇。研究內(nèi)容包括對(duì)其提出的三項(xiàng)新思想相結(jié)合的研究，即發(fā)汗對(duì)結(jié)構(gòu)溫度的影響、快燒蝕變域熱傳導(dǎo)、分布參數(shù)系統(tǒng)控制。這三項(xiàng)結(jié)合，為變域傳熱發(fā)汗分布參數(shù)控制課題的理論研究、實(shí)驗(yàn)研究和應(yīng)用研究相互促進(jìn)奠定了基礎(chǔ)。歸納為動(dòng)邊界分布參數(shù)系統(tǒng)控制。隨著研究的深入引導(dǎo)，內(nèi)容越來越豐富，在一維問題的基礎(chǔ)上，又逐漸建立了二維和三維問題的全面系統(tǒng)研究。在連續(xù)獲國家自然科學(xué)基金資助下，他致力于全面推動(dòng)每個(gè)問題的數(shù)學(xué)模型、數(shù)值方法、數(shù)學(xué)仿真、數(shù)學(xué)定理證明、控制理論研究、試驗(yàn)研究和應(yīng)用研究等方面的拓展。結(jié)題被國家自然科學(xué)基金委評(píng)為“特優(yōu)”項(xiàng)目。他在國內(nèi)外公開發(fā)表學(xué)術(shù)論文近60篇，國際上重要刊物（《EI》和《INSPEC》等）跟蹤檢索多篇。曾獲火箭導(dǎo)彈型號(hào)設(shè)計(jì)科技進(jìn)步多項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)。著作兩本書：編輯出版發(fā)行英文論文集《Recent Advances in Distributed Parameter Theory on Transpiration Control System。SCI-TECH Information Services，British（first edition），1996》，和中文專著《變域傳熱發(fā)汗控制理論》。

楊學(xué)實(shí)相繼提出的理論研究課題為“氣膜懸浮分布參數(shù)控制”，它的空氣動(dòng)力學(xué)流動(dòng)屬于“三維縫隙剪切流”，物理上指的是“發(fā)汗邊界縫隙剪切流”。對(duì)于這類問題，為便于開展理論研究，按照量階分析法，隨即建立了它的數(shù)學(xué)方程組。他指出“這類理論問題比國際上有名的‘Couette流動(dòng)’要困難得多，‘Couette流動(dòng)’屬于單純的一維流動(dòng)和二維流動(dòng)。這就是說，‘氣膜懸浮分布參數(shù)控制’課題不僅是三維問題，而且要控制。于是，我們又建立了一門‘空氣動(dòng)力學(xué)’與‘控制論’相結(jié)合的邊緣學(xué)科”。

楊學(xué)實(shí)指出，“當(dāng)考慮創(chuàng)建理論的應(yīng)用問題時(shí)，應(yīng)該著眼力求廣泛性。前期的研究，控制參數(shù)屬于小發(fā)汗量。對(duì)于大發(fā)汗量控制參數(shù)，例如適用于大孔隙率發(fā)汗結(jié)構(gòu)材料的工程應(yīng)用問題，需要借助地下石油天然氣在砂層中滲流規(guī)律。從空氣動(dòng)力學(xué)角度，前述流動(dòng)同多孔材料的發(fā)汗劑滲流之間不同點(diǎn)在于連續(xù)性方程與空氣動(dòng)力學(xué)通常意義上的連續(xù)性方程不同。同時(shí)，一位以色列人Darrcy曾經(jīng)對(duì)石油天然氣在砂層中的滲流提出過‘Darrcy定律’，這一定律同大孔隙率多孔材料滲流在物理規(guī)律上存在某種類似。據(jù)此，按照空氣動(dòng)力學(xué)的三大守恒、四大方程關(guān)系式，通過數(shù)學(xué)運(yùn)算，我們又建立了‘壓力分布參數(shù)控制’數(shù)學(xué)模型”。并開展了基礎(chǔ)理論研究。

航天飛機(jī)與高超音速飛機(jī)就熱防護(hù)而言，屬于同一類型。美國航天飛機(jī)的防熱設(shè)計(jì)采用防熱瓦。防熱瓦設(shè)計(jì)屬于“隔熱”和“熱沉”的復(fù)合設(shè)計(jì)。我們知道，“隔熱法”和“熱沉法”沒有“燒蝕法”效率高。隔熱表面不會(huì)燒蝕，要求材料導(dǎo)熱系數(shù)小，盡量把熱隔在外面，使其盡量少的進(jìn)入物體結(jié)構(gòu)。然而，熱流一旦傳入結(jié)構(gòu)，就散失不出去，因此依靠增加結(jié)構(gòu)體積重量滿足“熱沉”要求。多余的重量載荷會(huì)使飛機(jī)增加負(fù)擔(dān)。同時(shí)，在飛機(jī)頭部粘貼一千多塊防熱瓦的辦法很原始，工藝上稍有不慎將會(huì)出現(xiàn)防熱瓦脫落。2003年美國航天飛機(jī)返回過程中因防熱瓦脫落，航天飛機(jī)解體，宇航員瞬間失去生命。由于熱防護(hù)方法不當(dāng)，使得事件似乎存在必然性。

承擔(dān)國家氣浮車項(xiàng)目 助推高速發(fā)展之路

1999年，楊學(xué)實(shí)在發(fā)汗控制實(shí)驗(yàn)過程中，用手感受發(fā)汗物體表面滲流狀態(tài)時(shí)，發(fā)現(xiàn)手與物體表面之間始終存在一層膜，用力施壓也不能觸及表面，這種力是氣膜壓力。就是說，發(fā)汗固體表面氣膜存在較大壓力。這種壓力的發(fā)現(xiàn)是否存在工業(yè)應(yīng)用價(jià)值呢？需要經(jīng)過進(jìn)一步細(xì)致的測(cè)量，結(jié)果證實(shí)它的壓力為1.44公斤／平方厘米。它的凈有效壓力超過氣墊船的凈有效壓力將近一倍多，接近0.5。也就是說，1個(gè)平方米的氣膜能夠懸浮5噸重物。如果一節(jié)車有4個(gè)腿，他的懸浮重量可以達(dá)到20噸，這就證明物面壓力明顯存在工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。于是發(fā)明了氣膜懸浮車，稱“氣浮車”。

氣浮車就是把飛機(jī)機(jī)身放到軌道上“飛行”。具體就是去掉飛機(jī)的主翼、尾翼、豎翼、起落架、發(fā)動(dòng)機(jī)、油箱和燃油，只剩機(jī)身。安裝4個(gè)腿代替機(jī)翼，放在軌道上，依靠4—5個(gè)壓力的壓縮空氣，通過控制方法，在氣腿與軌道平面之間生成氣膜，使飛機(jī)機(jī)身懸浮。懸浮高度約1—2毫米量級(jí)。不帶滾輪，依靠車腿支撐運(yùn)行。在推力作用下，行駛時(shí)速可達(dá)800公里，使高速行駛成為現(xiàn)實(shí)。簡單地說，氣浮車就是“有軌、無輪、高速、氣膜懸浮、無接觸摩擦、近地面軌道飛行器”。這樣一來，使得高速軌道交通與空氣動(dòng)力學(xué)相結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新成為速度競爭在交通領(lǐng)域的進(jìn)步點(diǎn)。隨后，他又相繼申請(qǐng)并獲授權(quán)的專利為：發(fā)明專利“發(fā)汗電極控制裝置及控制方法”和“氣浮車氣膜的控制方法”；實(shí)用新型“氣浮車車腿”和“氣浮車分流式底盤”；并提出國際發(fā)明申請(qǐng)，發(fā)明專利國際申請(qǐng)?zhí)枺篜CT/ CN2007/000786；發(fā)明專利國際申請(qǐng)?zhí)枺篜CT/CN 2007/000787。

我國氣浮車的優(yōu)勢(shì)是車腿支撐，不用滾輪。最高時(shí)速800公里，速度快；軌道為突出地面8—10厘米的兩條道路，可用石材，簡單，造價(jià)低；懸浮氣膜1-2毫米厚度存在收斂效應(yīng)，不會(huì)上下顛簸，運(yùn)行穩(wěn)定；左右車腿外側(cè)有生成氣膜的擋板，限制車輛運(yùn)行方向，沒有摩擦；動(dòng)力采用電網(wǎng)供電，開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)噪聲小；工作介質(zhì)是空氣，吸入空氣，再排出空氣，沒有污染；氣浮車體是飛機(jī)的機(jī)身和管道底盤組成，結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，安全系數(shù)高，有效載荷效率高，耗能低；工程造價(jià)是磁浮的16%，是輪軌的56%，建設(shè)成本低；能耗是磁浮的67%，輪軌的50%，運(yùn)行成本低；運(yùn)行安全控制由三組分布參數(shù)控制系統(tǒng)組合管理，有理論保證；車腿有側(cè)擋板底掛鉤、進(jìn)氣道有防護(hù)網(wǎng)、三重剎車分階段制動(dòng)、中央衛(wèi)星定位控制、按導(dǎo)彈可靠性質(zhì)量控制設(shè)計(jì)氣浮車安全系統(tǒng)，安全性高；具有豐富的“系統(tǒng)集成總體技術(shù)”經(jīng)驗(yàn)，航天系統(tǒng)在長期型號(hào)設(shè)計(jì)過程中，所形成的豐富設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

航天科工集團(tuán)早在2004年就召開了“高速氣浮車技術(shù)方案可行性”評(píng)審會(huì)。參加會(huì)議的有鐵道科學(xué)院、北京交通大學(xué)、中國南車集團(tuán)、航天科技集團(tuán)和航天科工集團(tuán)等單位。以莊逢甘院士為首的院士、研究員、教授和高級(jí)工程師等13人組成評(píng)審專家組。會(huì)議聽取了氣浮車項(xiàng)目組楊學(xué)實(shí)所作的《高速氣浮車可行性論證報(bào)告》，并觀看了試驗(yàn)樣車的軌道運(yùn)行試驗(yàn)錄像。專家們?cè)跓崃业挠懻撝姓J(rèn)為，這種氣浮車屬于軌道飛行器；是一項(xiàng)具有全球性意義的項(xiàng)目。并得出如下評(píng)審意見：“氣浮車與磁懸浮車以及輪軌高速列車甚至飛機(jī)相比所存在的一系列優(yōu)點(diǎn)是可信的；氣浮車的技術(shù)可行性以及研制的現(xiàn)實(shí)性是存在的；氣浮車是具有我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新項(xiàng)目，建成后可以填補(bǔ)高速交通速度鏈的空白”。

創(chuàng)新工程氣浮車項(xiàng)目在未來追求高速交通的世界大環(huán)境下是有重大意義的。而它的社會(huì)效益同樣不可忽視：第一，氣浮車項(xiàng)目能夠創(chuàng)造的就業(yè)崗位將達(dá)幾十萬；第二，它的經(jīng)濟(jì)效益在年均數(shù)百億美元的等級(jí)上；第三，它在學(xué)術(shù)價(jià)值上既創(chuàng)造了國際上新的分布參數(shù)系統(tǒng)控制的數(shù)學(xué)模型組合，又建立了一門“氣膜懸浮與控制”邊緣學(xué)科研究；第四，它在技術(shù)價(jià)值上將空氣動(dòng)力學(xué)與軌道交通相結(jié)合并成為提速的亮點(diǎn)，使得軌道運(yùn)輸方式發(fā)生變革，不要滾輪而用車腿運(yùn)行；第五，國家價(jià)值上大大增加中國軟實(shí)力，國際價(jià)值上全世界沒有時(shí)速450公里以上的軌道交通工具，國際市場中國獨(dú)占。在有利條件方面：有中共中央政策研究室、國家領(lǐng)導(dǎo)人、國務(wù)院、國家發(fā)展改革委員會(huì)的重視；再加上國家的“自主創(chuàng)新”政策和在2020年建成“創(chuàng)新國家”的號(hào)召；又加上多位院士集體的“極力推薦”；研制團(tuán)隊(duì)又具有豐富的系統(tǒng)工程的“實(shí)施經(jīng)驗(yàn)”；以及建立了一套完整的理論研究、試驗(yàn)研究、應(yīng)用研究的研制體系的保證；再加上已經(jīng)完成了三個(gè)設(shè)計(jì)階段的第一階段設(shè)計(jì)，處在產(chǎn)業(yè)化成熟階段；又完成了氣浮車1∶5模型樣車的軌道運(yùn)行試驗(yàn)。

楊學(xué)實(shí)指出，“涉及氣浮車工程控制的理論問題需要三類數(shù)學(xué)模型來實(shí)施：第一類為大發(fā)汗量氣源壓力分布參數(shù)控制，即‘壓力控制方程’；第二類是車腿底部粘性氣體的高速剪切，造成車腿結(jié)構(gòu)加熱的熱防護(hù)控制，即‘變域傳熱發(fā)汗分布參數(shù)控制方程’；第三類是發(fā)汗邊界縫隙剪切流控制，即‘氣膜懸浮分布參數(shù)控制方程組’。在前期理論研究過程中，這三類數(shù)學(xué)模型曾經(jīng)在理論研究階段已經(jīng)具備。按照這三類分布參數(shù)系統(tǒng)控制組合后，具體實(shí)施為航空電機(jī)大流量空氣壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制、到氣浮車腿底部因高速氣流剪切摩擦而產(chǎn)生車腿結(jié)構(gòu)的加熱控制、再到氣膜懸浮控制，組成一套完整的大型復(fù)雜控制系統(tǒng)。這三類控制的核心，涉及氣浮車運(yùn)行的‘安全控制’，因此這組控制模型的理論問題十分重要，它在分布參數(shù)控制學(xué)術(shù)界也是空前的。于是在工程上又建立了一套完整的理論研究、試驗(yàn)研究、應(yīng)用研究的研究研制體系”。通過前述訪問，筆者認(rèn)為，楊學(xué)實(shí)是一位真才實(shí)學(xué)的空氣動(dòng)力學(xué)與控制論相結(jié)合的不僅理論科學(xué)家，也是應(yīng)用科學(xué)家。目前，他在理論研究同時(shí)，仍然帶領(lǐng)研制班子繼續(xù)推進(jìn)“高速氣浮車”工程的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

目前國際上，包括國內(nèi)，所有軌道交通工具，速度不超過時(shí)速450公里。磁懸浮列車430公里，昂貴、污染、不具備商業(yè)價(jià)值。高速輪軌列車實(shí)用時(shí)速330公里。由于存在黏著力的結(jié)構(gòu)性問題，速度快了就出現(xiàn)車輪打滑，再提速非常困難，除非不顧一切消耗大量能量，且又增加車輪結(jié)構(gòu)力學(xué)的危險(xiǎn)因素。歐洲上世紀(jì)六十年代研制過氣墊車，懸浮高度幾十厘米，帶滾輪，燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，存在能耗大、噪聲污染、運(yùn)行不穩(wěn)定問題。屬于方案設(shè)計(jì)缺陷，一次試驗(yàn)后，很快下馬。鐵道部目前為了繼續(xù)提高輪軌列車的速度，開展了480公里時(shí)速的剎車技術(shù)試驗(yàn)；同時(shí)又投入資金開展一項(xiàng)將“磁懸浮列車”放進(jìn)“真空管道”的外國人設(shè)想的工程，希望達(dá)到時(shí)速1000公里。從工程造價(jià)角度，這種“真空管道磁懸浮車”方案比單純磁懸浮車更不具有商業(yè)價(jià)值，帶來高風(fēng)險(xiǎn)。日本東北大學(xué)利用美國人“帶翼氣墊車”在地面是平面和兩堵墻圍成的槽內(nèi)的失敗試驗(yàn)，繼續(xù)原方案，改稱“飛行列車”，帶滾輪；投入大量資金，予計(jì)時(shí)速500公里，2020年投入運(yùn)營，座位335個(gè)；它的問題是由于空氣的粘性效應(yīng)，又運(yùn)行在大尺寸的氣墊上，帶有飛行機(jī)翼的列車上下顛簸、機(jī)翼兩邊撞墻、左右傾斜。這是一種“嚴(yán)重不穩(wěn)定”的危險(xiǎn)運(yùn)行方案，轉(zhuǎn)彎撞墻的現(xiàn)象難以避免，尤其高速飛行更危險(xiǎn)。為了得到高速交通工具，全世界在不計(jì)成本地執(zhí)著追求，表明高速軌道交通在國際領(lǐng)域的迫切需求程度。氣浮車的優(yōu)勢(shì)在前面已經(jīng)討論過，不存在前述各類軌道交通工具的缺陷，時(shí)速800公里，屬于高速軌道飛行器的最優(yōu)方案，而且是具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的，長中華民族志氣的具有世界性意義的創(chuàng)新工程。

專家簡介：

楊學(xué)實(shí)，中國航天科工集團(tuán)第四總體設(shè)計(jì)部高級(jí)工程師、研究員。1937年7月出生於陜西省安康市。九三學(xué)社社員。1962年畢業(yè)于蘭州大學(xué)數(shù)學(xué)力學(xué)系，分配到中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)近代力學(xué)系任教。曾任世界著名科學(xué)家郭永懷學(xué)部委員的《邊界層理論》教學(xué)的助教，以及華羅庚學(xué)部委員的《微分方程》數(shù)學(xué)教學(xué)的助教，并對(duì)錢學(xué)森學(xué)部委員的《星際航行概論》課程在開闊學(xué)術(shù)思路視野方面受益匪淺。深受前三位世界著名科學(xué)家的學(xué)術(shù)思想、嚴(yán)謹(jǐn)思維、研究方法、民族精神、工作態(tài)度的巨大影響。

1965年楊學(xué)實(shí)調(diào)入第七機(jī)械工業(yè)部第二研究院第26研究所，從事火箭導(dǎo)彈空氣動(dòng)力學(xué)研究、試驗(yàn)、設(shè)計(jì)，先后任技術(shù)員、工程師。1980年轉(zhuǎn)入中國航天工業(yè)部第二研究院第四總體設(shè)計(jì)部，先后任高級(jí)工程師、研究員。1993年應(yīng)俄羅斯原喀山航空學(xué)院校長G·L·Degtyarev 教授和科學(xué)家T·K·Sirazetdinov院士邀請(qǐng)赴俄羅斯講學(xué)。中國航空學(xué)會(huì)和中國宇航學(xué)會(huì)會(huì)員，中國計(jì)算物理學(xué)會(huì)第三屆、第四屆理事。俄羅斯《PROBLEMS OF HUMANRISKS》雜志編委。

楊學(xué)實(shí)曾獲火箭導(dǎo)彈型號(hào)設(shè)計(jì)科技進(jìn)步多項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)。在理論研究方面，創(chuàng)立了四類空氣動(dòng)力學(xué)與控制論相結(jié)合的數(shù)學(xué)模型，其中“變域傳熱發(fā)汗分布參數(shù)控制方程式”一類被國際命名為“楊學(xué)實(shí)方程”。并連續(xù)三期主持國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目研究，結(jié)題被評(píng)為“特優(yōu)項(xiàng)目”。國內(nèi)外發(fā)表科技論文近60篇，國際《工程索引》跟蹤檢索多篇。完成兩本書的著作：英文論文集和中文專著《變域傳熱發(fā)汗控制理論》。獲一項(xiàng)大型工程創(chuàng)新發(fā)明“氣浮車”專利授權(quán)，又獲另四項(xiàng)發(fā)明專利和兩項(xiàng)實(shí)用新型專利授權(quán)。具備理論研究及工程設(shè)計(jì)兩方面特長，他還善于理論研究、實(shí)驗(yàn)研究和應(yīng)用研究。

楊學(xué)實(shí)的光輝事跡曾被收入《世界名人錄》、《世界華人發(fā)明家大辭典》、《中國世紀(jì)專家傳略》、《世界優(yōu)秀專家人才名典》、《東方之子》、《共和國史冊(cè)上的優(yōu)秀兒女》、《中國靈魂時(shí)代創(chuàng)新文化領(lǐng)軍人物》等多種辭書典籍中。2010年后，又分別被中國社科院、中國日史編委會(huì)、中國國史研究編修館、中共中央黨校等編輯的《共和國建設(shè)檔案》、《共和國拓荒者》、《共和國史冊(cè)上的優(yōu)秀兒女》、《中國領(lǐng)導(dǎo)管理藝術(shù)文庫》等收錄。