使命在肩 國需在前
——記北京航空航天大學環(huán)境模擬技術(shù)團隊

王 涵

書寫北京航空航天大學環(huán)境模擬技術(shù)團隊面臨著很多困難。盡管這是一支戰(zhàn)功顯赫的隊伍，卻低調(diào)到幾乎無跡可尋，就連團隊的學術(shù)帶頭人、中國工程院院士王浚都鮮少有其個人的報道。不過，簡簡單單的一份介紹，就足以讓人們認識到這支隊伍的厲害。

北京航空航天大學環(huán)境模擬技術(shù)團隊由航空科學與工程學院多個專業(yè)的學者組成，致力于環(huán)境模擬與試驗技術(shù)研究、環(huán)境模擬試驗系統(tǒng)研制等研究工作。在王浚院士的帶領(lǐng)下，團隊已經(jīng)承擔了大中型環(huán)境模擬設(shè)施研發(fā)項目20多項，獲得包括國家科學技術(shù)進步獎二等獎、國家技術(shù)發(fā)明獎三等獎在內(nèi)的20余項國家及省部級科技獎勵。團隊所做工作達到了國際先進和國內(nèi)領(lǐng)先水平，他們?yōu)槲覈鴩澜ㄔO(shè)和環(huán)境技術(shù)發(fā)展做出了重大貢獻。

應(yīng)國家需求，攻堅克難

2013年1月，王浚院士（前排左五）與學生合影。

眾所周知，環(huán)境因素始終都是影響海、陸、空、天運載工具、武器裝備及各種機電系統(tǒng)可靠、安全工作的重要因素，尤其對武器裝備、環(huán)境適應(yīng)性和可靠性的重要性更是不言而喻。然而，在20世紀八九十年代，我國的武器裝備環(huán)境試驗體系還不健全，缺乏相應(yīng)試驗設(shè)備，無法開展環(huán)境鑒定試驗。其中，對于大型機載、空運、空投等裝備，當時就無法進行溫度-高度試驗、溫度沖擊試驗。為建立健全我國的武器裝備環(huán)境試驗體系，通過廣泛調(diào)研國內(nèi)外環(huán)模設(shè)備的發(fā)展方向，并結(jié)合我國軍用武器裝備發(fā)展的需求，我國分別在總裝31基地和32基地規(guī)劃建立溫度-高度及溫度沖擊試驗設(shè)備、溫度高度動態(tài)試驗設(shè)備，北京航空航天大學環(huán)境模擬技術(shù)團隊承擔了這一重任。

溫度-高度及溫度沖擊試驗設(shè)備將軍標中規(guī)定的五項試驗功能集于一身，實現(xiàn)了我國大型武器裝備進行溫度-高度試驗及溫度沖擊試驗“零的突破”，其溫度沖擊試驗的高低溫轉(zhuǎn)換過程僅需40s，遠低于軍標中規(guī)定的5m i n，保證了真實的溫度沖擊試驗效果。溫度-高度動態(tài)試驗設(shè)備的理念是“更加真實的模擬”，可模擬機載裝備全包線飛行過程中外部的溫度和壓力環(huán)境，在當時不僅可覆蓋多項軍標要求，完成鑒定試驗任務(wù)，也是對環(huán)境模擬與試驗技術(shù)的一次探索與發(fā)展。在該項目中，北京航空航天大學環(huán)境模擬技術(shù)團隊深入研究了環(huán)境艙溫度與壓力的耦合機制，提出了溫度、壓力解耦控制方法，首次在國內(nèi)實現(xiàn)了大型環(huán)模設(shè)備的雙參數(shù)動態(tài)模擬；提出了空氣制冷結(jié)合液氮降溫的方法，兼顧了穩(wěn)態(tài)試驗和動態(tài)試驗的經(jīng)濟性。

上述設(shè)備能夠進行小型武器裝備整機、大型武器裝備部件的高低溫、低氣壓及其組合環(huán)境的穩(wěn)態(tài)及動態(tài)環(huán)境試驗，可用于武器裝備、航空產(chǎn)品、航天產(chǎn)品、地面民用產(chǎn)品的高低溫、低氣壓及其組合環(huán)境的研究鑒定試驗。自建成以來，其已在很多試驗中得到應(yīng)用，為我國武器裝備的研制提供了重要的模擬試驗手段，具有重要的軍事意義。

為使命而生，風雨同舟

王浚院士從20世紀70年代開始就負責研制我國的第一個大型常規(guī)兵器低溫試驗設(shè)備，并獲得我國首屆國家科學技術(shù)進步獎二等獎，后又陸續(xù)完成多項環(huán)境試驗設(shè)備的研制。20世紀90年代，王浚總結(jié)多年研究成果和工作經(jīng)驗，與有關(guān)專家共同建立了環(huán)境模擬這一新的綜合性邊緣技術(shù)體系，而他主編的《環(huán)境模擬技術(shù)》也獲得1998年航空工業(yè)總公司科學技術(shù)進步獎二等獎。在王浚的帶領(lǐng)下，環(huán)境模擬技術(shù)研究團隊日益壯大，多個方向的專家紛紛加入團隊。如今，團隊核心成員包括董素君、劉猛、龐麗萍、黃勇、李運澤、劉沛清、劉旺開、張華等教授，他們都在團隊的研究工作中起著至關(guān)重要的作用。

團隊自成立以來，一直在環(huán)境模擬技術(shù)前沿不斷摸索、不斷創(chuàng)新，至今已經(jīng)取得了令人稱贊的成績。團隊承擔的“國家電網(wǎng)特高壓基地污穢及環(huán)境試驗室”項目獲得2011年高等學校科學研究優(yōu)秀成果獎科學技術(shù)進步獎二等獎，該設(shè)施是在2008年我國冰雪災(zāi)害發(fā)生后緊急建立起來的，主要用于研究冰雪災(zāi)害對國家電網(wǎng)的影響及防治措施，不僅服務(wù)于我國的電力系統(tǒng)，還吸引了大量國外研究機構(gòu)來此開展試驗。除此之外，團隊取得的多項成果都取得了國家級或省部級的獎勵，這些成果支撐了我國重要國防武器的研制，對我國國防安全具有重要意義。

榮譽屬于團隊中的每一個人，在團隊的戰(zhàn)功簿上，劉猛是不容忽略的一個人。與其他成員一樣，每每在團隊取得成就的高光時刻，劉猛都會感到與有榮焉。這種榮譽感不僅來源于團隊所受到的獎勵，更因為這些成就中也有自己的汗水。他主要從事環(huán)境模擬技術(shù)、環(huán)境控制技術(shù)、飛行器熱管理等方面的研究，在環(huán)境模擬技術(shù)方面參與或主持了9項國防重點研究項目，所取得的研究成果在國防武器裝備研制方面起到了重要的作用，其中的“航空活塞發(fā)動機高空環(huán)境模擬試驗系統(tǒng)”項目至今讓他記憶猶新。

多級增壓活塞發(fā)動機是高空低速長航時飛行器的首選動力。由于國外對中國嚴格禁運，只能自行研制動力系統(tǒng)，需要進行大量試驗。但經(jīng)過廣泛調(diào)研，國內(nèi)發(fā)動機高空臺均無法滿足該活塞發(fā)動機的試驗要求，這就要求研制“航空活塞發(fā)動機高空環(huán)境模擬試驗系統(tǒng)”。

在項目研究中，他提出了發(fā)動機內(nèi)外流分開模擬的總體技術(shù)方案和以間接水蒸發(fā)為主的多級冷卻方案，并申請了2項發(fā)明專利，實現(xiàn)了航空活塞發(fā)動機的低成本試驗，解決了航空活塞發(fā)動機空中停車再啟動試驗的難題。該成果填補了國內(nèi)航空活塞發(fā)動機試驗臺的空白，支撐了高空長航時無人機的研制，已服務(wù)我國多個無人機型號及航空發(fā)動機研究項目，將活塞發(fā)動機試驗高度提高到了12km，突破了國際封鎖。

順應(yīng)時代發(fā)展，走在前沿

隨著我國航天技術(shù)的發(fā)展，對大型環(huán)形可展開天線的需求越來越迫切，其對增強通信能力、提高通信質(zhì)量、接收設(shè)備小型化具有重要意義。因其尺寸特別大、鉸鏈數(shù)量多、傳力關(guān)系復雜、軌道溫度變化大，影響天線在空間展開的因素很多，如不能在地面進行充分的技術(shù)驗證，很可能會導致衛(wèi)星項目失敗。由于環(huán)形天線尺寸大，國內(nèi)的航天環(huán)境模擬試驗設(shè)備無法完成其試驗，北京航空航天大學環(huán)境模擬技術(shù)團隊承擔了該天線試驗設(shè)備的研制任務(wù)。

這項任務(wù)有多個技術(shù)難點，如試驗艙尺寸很大，且需承受的溫差高達230℃，熱脹冷縮帶來的影響非常嚴重；要求艙內(nèi)在微風速甚至零風速的條件下達到很高的溫度均勻度；艙內(nèi)空氣在試驗中不能起霧、凝露、結(jié)冰，要求含濕量極低，在近8000m3的試驗艙中水蒸氣含量只有幾克，不到日常環(huán)境空氣中水蒸氣含量的萬分之一。北京航空航天大學環(huán)境模擬技術(shù)團隊迎難而上，采用多微孔再循環(huán)送風技術(shù)、大面積垂直冷板技術(shù)、多級濕源控制技術(shù)、艙壁分層結(jié)構(gòu)與分層膨脹技術(shù)、地面保溫承力復合結(jié)構(gòu)等手段攻克了項目的關(guān)鍵技術(shù)難點，圓滿完成了研制任務(wù)。

該成果已經(jīng)廣泛應(yīng)用于我國衛(wèi)星天線的地面試驗，如通信技術(shù)試驗衛(wèi)星1號、天通1號衛(wèi)星等，為我國的航天事業(yè)做出了重要貢獻。

這是一個日新月異的時代。隨著科學技術(shù)的進步，人類的活動空間越來越大，對宇宙的探索也越來越深，這將對環(huán)境模擬技術(shù)提出更高的要求。同時，這也意味著北京航空航天大學環(huán)境模擬技術(shù)團隊肩負的責任也越來越大。使命越大，動力也就越大。用科研切實保障國家和人民的利益，推動中國夢的實現(xiàn)，是北京航空航天大學環(huán)境模擬技術(shù)團隊每一個人的至高理想。