航空发动机和燃气轮机是关系到军事安全、经济安全的国之重器,也是国家科技实力和创新能力的重要体现。近年来,为促进航空发动机和燃气轮机实现自主研制与跨越发展,国家成立了中国航空发动机集团有限公司,体现出国家对具有深厚空天报国情怀、强烈创新意识和能力、能够解决复杂工程问题的卓越工程师的迫切需求。

当前,航空发动机领域卓越工程师培养主要面临三方面问题:一是论文选题脱离工程实际,研究领域狭窄、研究过程迭代少、研究成果转化为生产力的效率不高;二是工程与学术结合度不高,工程问题难以准确凝练为学术点和创新点;三是课程体系与拔尖创新人才能力培养需求契合度不高,在工程一线中获得的科学方法和经验凝练不及时。

针对上述问题,北京航空航天大学能源与动力工程学院基于“深入工程一线、产教深度融合”的培养理念,探索并实践了“论文选题—交流协同—良性循环—课程建设”的卓越工程师培养新模式,构建了需求牵引、靶向培养、服务行业的卓越工程师培养闭环体系,为新时代工程硕博士培养提供了可借鉴的改革途径。

推进论文选题与工程一线结合

促进卓越工程师深入工程一线,关键在于要确保论文选题来源于设计、研制和生产过程中的实际工程问题,以此实现培养过程与工程项目紧密结合。研发过程中存在许多亟须突破的关键技术和理论难点,从中可凝练出与工程实际紧密结合的前沿科学问题,从而实现卓越工程师学位论文选题从自由探索向解决重大问题转变、从跟随性研究向自主创新转变。

卓越工程师的论文选题要面向未来航空发动机的技术需求,选取兼顾工程应用背景和基础理论内涵的研究方向,研究方法和学术成果应充分体现学科交叉特征。学院每年80多名研究生的选题均来自中国航空发动机集团有限公司等单位的科研项目,90%以上论文围绕航空发动机领域的基础理论和关键技术开展应用基础研究。学生在完成学位论文的过程中,能够与总体设计以及各核心部件的研究人员频繁交流,并对关键科学问题进行深入研究。2019级研究生秦蕾的论文就得益于此,通过工程应用背景下的多学科交流,她的论文形成的“燃烧不稳定性理论模型及控制方法”综合了流体、声学、工程热物理等多个基础学科的相关知识。

建立高效高频的交流协同机制

航空发动机是一个极其复杂的系统,涉及多个部件和学科的强耦合,科学问题的解决受许多边界条件的约束。研制过程中技术方案的选择、关键瓶颈问题的突破等环节离不开重要的工程经验与基础理论。学院高效利用航空发动机气动热力国家级重点实验室、教育部先进航空发动机协同创新中心等科研平台,建立了校企之间高效、高频的交流协同机制,让卓越工程师能够高效率、高质量地参与型号研制工作。

学院200余名硕博士研究生常驻一线厂所,与选聘的百余名企业导师联合开展瓶颈技术攻关。身处工程一线,学生不仅能够通过实践不断提升自身的专业能力,更能深刻体会研究人员的报国热情,感受肩负国家使命的光荣,从而更好地传承与弘扬空天报国情怀。在航空报国情怀的引领下,每年有74%的硕士毕业生和83%的博士毕业生就职于行业内单位。

加速研究成果转化为生产力

卓越工程师学位论文的选题凝练自实际工程问题,对科学问题的突破,为技术攻关提供了理论支撑,有效解决了基础研究与工程实践脱节的问题,提高了学术成果向实际应用转化的比例和时效性,同时也保证了学位论文的研究进度。推动研究成果向生产力的快速转化能够加速型号研制、项目进度,进而让更多的卓越工程师有机会参与工程项目,形成良性循环。

围绕航空发动机领域的科学技术前沿,学院研究生每年发表高水平论文200余篇,研究生获省部级科学技术进步奖二等奖、三等奖2项。通过开展工程技术和基础理论紧密结合的研究工作,师生共同攻克了航空发动机热端部件高效冷却、叶片非定常流固耦合分析方法、航天智能驱动器等多项“卡脖子”技术,为多个工程型号的成功研制提供了坚实的技术支撑。

 促进科研成果反哺精品课程建设

学院师生通过深入科研实践,系统性地提炼工程经验,并在教学过程中强化应用背景和系统观念,以产教融合为导向,建设了厚基础、重交叉、强实践的课程体系。学院将师生取得的科研成果、工程经验和创新思维持续融入教学与教材中,着力培养学生的学科交叉研究能力与解决复杂工程问题能力。

学院面向硕博士研究生开设了“推进与动力学科综合课”等新的综合素养培养课程以及14门系列实践课程,并编写了《航空发动机轴流涡轮空气动力学:流动分析和气动设计》等教材和专著。目前,“航空燃气涡轮发动机结构设计”慕课课程已上线,累计学习人数已突破10万人次。

以科技发展和国家战略需求为牵引,贯彻“深入工程一线、产教深度融合”的人才培养理念,学院在卓越工程师培养新模式下,引导卓越工程师深入参与工程一线的科研工作,通过校企深度协同,培养出了一大批具有深厚情怀、专业知识、专属能力的新时代红色工程师。他们的探索经验和研究成果在支撑学科建设、攻克瓶颈技术、深化校企协同等多方面得到了推广应用。

(作者单位系北京航空航天大学)

《中国教育报》2024年12月16日 第06版

作者:李育隆 额日其太