探索無止境 創新攀高峰

特約記者 李 純 /文

在剛剛過去的5 月，國家國防科工局先后在成都和西安，組織召開2023 年先進技術成果交易會和國防科技工業科技創新大會。兩個會議旨在深入貫徹落實黨的二十大精神和習近平總書記關于科技創新和成果轉化的重要指示批示，總結成績和經驗，激勵全行業勇攀高峰、追求卓越，推進國防科技工業創新體系建設，加快實現高水平科技自立自強。同時，推動先進技術成果雙向轉移轉化，服務地方經濟社會高質量發展，促進國防科技工業和國民經濟高質量協調發展，為地區產業升級貢獻新的增長點。

在國防科工局的組織下，多家媒體一起走進國防科技工業一線創新單位，圍繞促進科技創新平臺建設、人才培養、基礎研究、協同機制的實踐開展采訪，報道推動高水平科技自立自強的主要政策思路和取得成果，展示國防科技工業積極貫徹落實黨的二十大精神、在科技創新方面取得的豐碩成果，為加快推進先進國防科技工業體系建設營造良好氛圍。

以科技創新實現量變與質變

近期于中國內地上映的電影《長空之王》讓公眾目光再次聚焦飛行試驗。近年來，中國的科研試飛水平上升到新的階段，航空試飛實現跨越式發展，背后是科技創新帶來的驅動力。

中國飛行試驗研究院創建于1959 年，是中國唯一經過國家授權的國家級飛行試驗技術研究機構，主要承擔軍用飛機、直升機、航空發動機、機載設備等航空產品的鑒定試飛及民機適航審定試飛等工作。百余型飛機、數十型發動機、3000 多項機載設備先后從這里走出“考場”，飛上藍天。

提質增效是試飛院近年來發展的亮點之一，一個直觀的變化在于試飛任務量的快速增長。

就在5 月28 日，C919 國產大飛機完成了首次商業航班飛行。去年試飛期間，4 架C919 飛機來到試飛院“趕考”，短時間內就完成了多項關鍵試飛科目。

試飛院科研管理部副部長方自力介紹說：“近些年，試飛任務的體量與規模有了巨大的增長，對我們的要求也越來越嚴格。”

試飛工作如何實現“量變”提出的更高要求？科技創新成了試飛院有效應變的“不二法門”。

“我們一直在探索5G 技術在試飛工作中的轉化。”試飛院測試所課題主管郭世偉表示，目前，科研人員已經運用5G 技術實現了試飛數據在線下載，飛機在云端時便可將數據高速傳輸至“云端”，改變了以往飛機落地后再上機“拷數據”的方式。

與此同時，試飛工程師還將部分算法上傳，大大節省了后期飛行數據的處理時間。

試飛是航空工業體系的最后一道關口，運行周期長，經歷環節多，面臨風險大。在工作量大幅上漲的情況下，如何同時把控住試飛工作的“效率關”和“質量關”更顯重要，突破口同樣在于科技創新。

在機庫中，記者看到航空維修技師正在使用無紙化的MRO 管理系統。只需一塊巴掌大小的屏幕，機務人員就可以對本崗位的全工作流程進行跟蹤管理，查閱相關工作記錄。“不需要拿著很多紙質工卡到現場去工作，很便捷。在工作過程中，包括圖片、文字，都能實時看到。”

“MRO 管理系統是試飛機務保障模式創新的一部分，”在試飛院機務部工作的黃準說，“經過幾年保障模式創新實踐，保障效率總體提升25%以上，對于新質維修技術應用，我們也已經走出了一條屬于新時代的變革之路。”

進入21 世紀以來，試飛院見證了中國飛行試驗在機型領域的多項突破，包括完成向艦載試飛的跨越，開拓無人機試飛領域，實現民用飛機全面、完整、系統的試飛等。一大批新型飛機、發動機等航空裝備完成試飛，獲得飛上藍天的“許可證”。

面對國家發展的客觀需要，中國開啟數字化、智慧化試飛模式，與世界先進水平接軌。從“望塵莫及”到“望其項背”，再到“并駕齊驅”乃至“局部領先”，科技創新已成為中國飛行試驗發展的驅動力，將為更多中國自主研制的航空裝備鋪就通天路。

8 年研制9 型火箭發動機的底氣何在

火箭動力技術的跨越發展帶來了航天科技的重大進步。航天液體動力是運載火箭等各類航天器的基礎與保障，更是航天技術創新發展的重要支撐。

作為中國專業從事液體火箭發動機及空間推進系統研制的大型專業研究院，中國航天科技集團第六研究院（以下簡稱航天六院），近年來著力建設“數字六院”，集智創新攻關，液體動力創新能力和科技自立自強能力得到提升，為推動中國重大航天工程和戰略性新興產業項目的順利實施提供了動力保障。

航天六院院長王萬軍指出，為適應中國建設航天強國的需求，自2021 年起，航天六院將利用8 年時間研制9 型泵壓式液體火箭發動機，支撐載人登月、深空探測、天地往返重復使用運輸系統等重大航天任務實施。

發動機是火箭的“心臟”。曾經，一款火箭主動力發動機的研制定型需要至少10 年時間，在當前中國使用的液體火箭發動機中，更不乏研制周期超過20 年的產品。僅用8 年研制9 型發動機，提出這份“八年九機”計劃的底氣何在？

底氣來源于火箭發動機研發模式的數字化轉型。經過幾十年的積累，火箭發動機的研發模型已經到了成熟應用的階段，科研人員能夠以數字方法替代實物實驗，以仿真的手段在虛擬世界多輪迭代優化，最終實現從“試出來”到數字化全流程研制的轉變。

現在我們有底氣說，可以用8年的時間完成9 型發動機的研制，就是因為我們把過去人積累的經驗，變成了機器的代碼和可以執行的動作，在數字世界里不斷進行結構優化，提升性能水平。然后在物理世界中用少數產品和較短的試驗周期，來完成過去20 年時間完成的事情。

航天六院研發部創新發展中心主任介紹說，這種研發模式的數字化轉型，就是航天六院在不斷推進“數字世界多輪迭代，物理世界一次成功”的實踐。中國航天未來可期，最大的“可期點”就是航天液體動力的數字轉型、不斷創新。

從1965 年組建到1993 年遷至西安，航天六院在山溝里的28 年，開啟了中國航天液體動力的創業之路。自1993 年到2021 年的又一個28 年，航天六院完成了以新一代運載火箭發動機為代表的一系列液體動力產品研制，中國的航天動力迎來創新發展的重要機遇期。

下一個28 年，即2021 年至2049 年，中國航天動力的發展構想將會是什么樣？“通過加速推動航天液體動力可重復使用為代表的技術突破，助力未來航天發射從一種昂貴的往返太空的方式，變成一種航班化、低成本的進出空間的方式。

液體動力的每一次技術突破，不僅會給航天事業的發展帶來巨大變化，也會促進國民經濟的發展。一方面，航天動力領域的創新十分注重持續改進，實現“小投入能見長效”。例如，30 日當天發射的長征二號F 遙十六運載火箭，所使用發動機的研制工作就始于航天六院的“第一個28 年”，“到現在仍在不斷改進和優化”。

另一方面，實現航天動力技術的成果轉化，可以帶動國民經濟諸多領域的技術創新。例如，航天六院在研制新一代運載火箭主動力——液氧煤油發動機的過程中，在攻克了80 余項關鍵與核心技術的同時，也帶動了50 余個新材料的研發創新。

對液體火箭發動機可重復使用的研究，可用更低成本、更大能力進入空間；探索組合動力模式，為實現航班化的天地往返運輸奠定堅實的技術基礎。“動力技術有了跨代發展，航天事業就會實現更大跨越。”

科技創新 如何源于自然而高于自然

從秦嶺竹葉到飛機除冰，從沙壟結構到減少風阻，從遨游深藍到振翅蒼穹，面對科研道路上的一個個難題，西北工業大學相關研究團隊從自然中尋找科技創新的靈感，實現多項重大突破。

在電影《鋼鐵俠》中，馬克2型戰衣的首次試飛因為結冰問題險些“翻車”。對于飛機而言，一旦機身表面積冰，輕則影響氣動外形、電子傳感等，重則可能造成事故甚至墜毀。飛機防除冰的重要性不言而喻。

如何實現飛機表面更不易結冰？西工大師生攀登秦嶺時，在白雪皚皚中看到了綠色的箭竹。研究發現，竹葉獨特的表面結構正是其不易結冰的原因。從微觀層面復刻葉片表面，科研團隊采用仿生微納技術，研制出具有防除冰效果的“疏冰蒙皮”。

經過冰風洞實驗和高寒地區飛行實驗，“疏冰蒙皮”的防除冰效果及強度、可靠性均得到驗證。中國空氣動力研究與發展中心冰風洞測試報告認為，這項研究“與目前公開報道的國際上同類研究相比，超過國際先進水平”。

飛機的出現實現了人類“像鳥兒一樣飛翔”的夙愿。隨著仿生飛行技術的發展，未來的飛行方式或將更加“像鳥兒一樣”。

仿生撲翼飛行器是模仿鳥類等生物撲動翅膀的飛行方式。在微小型飛行器尺度上，這樣的飛行方式具備實現更高效飛行的潛力，且具有較強的機動性。不僅如此，仿生撲翼飛行器的起降不受場地限制，更為便攜、隱蔽，未來可以實現快速起飛、長距巡航等功能。

過去20 多年來，西工大教授研究團隊深耕仿生飛行技術領域，自主研制的“云鸮”仿生撲翼飛行器已通過國家專業認證機構的現場檢測，單次連續飛行時間達到154 分鐘，創造世界紀錄。團隊研制的仿生撲翼飛行器在全國20 余個地區完成3000 余架次的任務飛行，可以在零下10 攝氏度至40 攝氏度、4 級風及小雨雪環境下使用。

從學校泳池到大洋深處，一條“魔鬼魚”在波浪中扇動翼狀的魚鰭，一系列動作自然流暢，乍看之下與海中生物別無二致。這是西工大航海學院自主研發的仿蝠鲼柔體潛水器，目前已完成1025 米大深度滑翔與撲翼一體推進海試。

蝠鲼又稱“魔鬼魚”，是一種生活在熱帶和亞熱帶海域的軟骨魚類，具有流線型的扁平軀體。這種形態有利于游動推進、下潛滑行，在運動流場中能夠有效借助流體能量實現更高效率的滑行運動。

“它和蝠鲼的滑翔、拍動相似程度已經接近90%。”據項目團隊負責人介紹，這款仿生水下航行器可以在海洋牧場中與魚群混游，監視海洋牧場魚群健康狀態，還能進一步增加聲學、磁學傳感等載荷，對未來海洋環境的保護與開發具有應用價值。

減阻是航空航天領域長期關注的重點。通過模仿中國庫姆塔格沙漠特有的沙壟結構，西工大創新團隊設計出仿沙壟舌形多層分形減阻微納結構。數據顯示，該結構減阻率較此前國際報道的最好水平提高了52%，突破了半個世紀以來相關減阻技術的性能極限。

談及為何選擇沙漠作為仿生研究對象，該團隊教授何洋表示，自然界遵循最小阻力原則，物質會沿著最小阻力路徑運動。這說明風在通過這些地貌結構形成的路徑時，能量損失最小，也意味著這種沙壟結構表面對風的阻力最小。

庫姆塔格沙漠特殊的風向條件和沙壟結構為團隊帶來了研究靈感。格物致知、師法自然，這或許就是大自然給出的降低風阻的“最優解”。