2024-12-27 09:30 阅读量:2.5万+
华人号:中华儿女朱继宏在西工大附小开展科普宣讲
从一个爱画飞机的少年,成长为我国航空航天领域的科研领军人才,西北工业大学(简称“西工大”)教授、博士生导师朱继宏的人生历程,是心怀星辰大海的年轻人梦想成真的励志故事,也是一代代西工大人“为国铸剑,隐姓埋名”,为“三航”事业接续奋斗的缩影。
在西工大,有一个“空天结构技术”科研创新团队。在中国科学院院士张卫红指导下,团队围绕飞行器结构轻量化设计与制造等方向开展研究,朱继宏是这个创新团队的核心骨干。
“轻量化”可以说是飞行器永恒的追求。轻量化的好处很多,比如可以提升飞行器的有效载荷,降低能耗,减少成本等。因此就要从结构、材料、功能系统等方面下功夫,把多余的东西抠掉,只在最关键的地方放材料,“好钢用在刀刃上”。
这个过程说起来容易,实现起来却是困难重重。就像钱学森院士曾说过的:“航天器一个零件减少一克重量都是贡献。”围绕飞行器的轻量化,朱继宏和团队开始了多年的艰苦攻关。
给飞行器“瘦身”,创新设计是关键。朱继宏向记者介绍,给飞行器减重,就像人减肥一样,如果只减脂肪或者只减骨骼,体重减下来之后人是不健康的。飞行器也是如此,要站在系统高度对它进行整体式设计,不仅让“骨骼”更轻,而且要让空间布局最合理,让各个功能器件的位置分布达到最佳,这样才能让飞行器在重量减下来的同时性能更好。基于这样的思路,团队开拓出“组件结构整体式拓扑优化”的学科发展新方向。近年来,他们解决了多个航空航天型号研制中的设计和制造难题。
比如新一代运载火箭及其液氧煤油发动机,运载能力和推力提高了,但是重量却不能增加过多,于是火箭与发动机结构重量的优化成为设计的核心。朱继宏团队在张卫红带领下开始了为火箭“瘦身”的研究。“我们发现火箭和发动机对接位置的力传导出现了‘转弯’,一部分材料是浪费的。”他们运用3D打印技术,制作出不同结构的火箭尾部模型,经过反复多次试验,观察在加载推力和压力的情况下,不同结构模型的表现,通过优化设计,最后成功把火箭尾部减掉了2.5吨。这个数字远远超出之前的预期,也让业界震撼。
2015年,张卫红领衔的《机械结构系统的整体式构型设计理论与方法研究》项目,获得国家自然科学奖二等奖,朱继宏是第二完成人。不久前举办的珠海航展吸引了全世界的目光,航展上很多热门型号的背后,也凝聚着朱继宏和团队付出的努力。
在重要型号上留下自己的名字
对于朱继宏来说,科研工作总伴随着困难、压力和挑战,也不乏充满幸福和喜悦的时刻。
有一次团队接到一项任务——为一款导弹“小翅膀”减重。团队攻关多日,迟迟没有进展。重量减不下去,导弹就没法定型,时间一天天过去,大家都很着急。一天又工作到很晚,朱继宏决定带大家去吃个夜宵放松一下。饭桌上,服务员端上来一盘剁椒鱼头。掀开鱼鳃,他们无意中发现,鱼鳃盖下面的骨头上有许多Y字形像树根一样的纹路,竟然跟他们正在研究的飞行器结构内部异常相似。
这个发现让大家激动起来,顾不上好好吃饭,开始研究起鱼骨头的结构。“在大自然中经过亿万年演变进化,它的结构一定是非常合理的,这好像是冥冥之中给我们一个提示。”朱继宏回忆。
回到实验室,大家调整设计思路,把从鱼骨上发现的Y字形结构加入设计里,果然成功地为小翅膀减轻了重量。
像这样颇具传奇色彩的故事,记录着朱继宏团队为国家航空航天事业贡献青春和智慧的岁月。
一年夏天,朱继宏带着一个学生到外地一家研究所参加一线设计工作。在一间仓库布置的临时办公室里一扎就是一个多月。时间紧,任务重,他们忍受着高温闷热,每天做出一版方案和报告,第二天根据反馈意见继续改,期间常常“连轴转”。朱继宏有些不忍心,让学生请假回去两天。学生说,“朱老师,能参与这么重要的型号工作,我感到很光荣,再苦也要坚持下去”。不久后,他们攻克关键节点,工作顺利推进,最终出色地完成了设计任务。
那一年的寒假,临近春节的几天,朱继宏和学生也是在这家研究所度过的。在春节团拜活动上,研究所的总师对他们说,你们年轻人能够接触这么重要的型号工作,是很难得的。等你们老了,给孙子孙女讲故事的时候,可以骄傲地告诉他们,国家最重要的飞机型号上刻着你们的名字。
“听到这番话,当时我们的内心都很澎湃。”朱继宏说,连日奋战的劳累都化作油然而生的动力,现在他也经常用这番话来勉励自己的学生。
在“总师摇篮”成长
飞行器轻量化是一个强学科交叉的领域,空天结构技术团队成员来自数学、力学、材料、机械、控制等多个学科背景。能够指导这样一个复合型团队,朱继宏说,得益于母校西北工业大学对自己的培养。
西北工业大学坐落于古都西安。作为我国唯一一所同时在航空、航天、航海工程教育和科研领域独树一帜的全国重点大学,承载着深厚的历史底蕴与卓越的科研实力。
朱继宏告诉记者,西工大一直以来面向国家“三航”事业的重大需求开展科学研究和人才培养工作,并且在人才培养中形成了具有鲜明特色的“总师育人文化”,旨在为国家培养“专业精、系统强,能实践,敢担当”的“总师型”人才。
“比如一位飞机总师,他主要的工作就是从系统的高度协调各方面的工作,统筹能力要非常强。学校从一开始就培养我们要从系统的角度去看待问题。”朱继宏说,团队成立到现在25年,为国家培养出了多位型号总师、副总师和一大批领军人才。现在,团队中包括朱继宏本人在内的三位教师,也在担任一些重要型号的副总师。“低调务实、兼收并蓄,厚积薄发、为国铸剑”,在这样的育人文化影响下,团队95%以上的学生毕业后都进入了国防系统工作。
梦想在蓝天之上
朱继宏是江苏兴化人,是梦想的牵引,让他选择来到西安学习、工作,至今已经二十多年。
谈起“梦开始的地方”,他记得很清楚:是小学三年级的时候。那时在农村上学的他,能接触到的科普内容还比较少。一天爷爷给他买了一套科普图书,上面有很多飞机图片,一下子让朱继宏入了迷,当时他就想,要是长大了能设计飞机,那该多好啊。
朱继宏(右一)和团队青年教师交流结构件试验方案
梦想的种子就这样扎根,在心中悄悄发芽,茁壮成长。朱继宏努力学习,从村里的小学考上了省里数一数二的中学。在繁忙的学习之余,他最大的消遣和爱好就是在纸上画飞机。
朱继宏还记得一个小插曲:上初中的时候,有一天晚自习,他写完了作业,又开始在本子上画飞机。这时老师走过来,朱继宏原以为老师会批评自己,没想到老师对他说:“画得不错”。接着又鼓励他,“我觉得以你的资质,如果再努力一下,成绩应该不止现在这样”。
简单的一句话,却对朱继宏触动很大。“从那时起,我觉得自己该更加用功学习了。”他把时间规划得很紧凑,只要有十分钟空闲的时间,就充分利用起来学习、看书,或者弄懂一个问题。
“梦想是人生的发动机和助推器”,这句话用在朱继宏身上再合适不过。凭借优异的成绩,朱继宏获得被保送的机会。在多所大学之中,他毫不犹豫地选择了西北工业大学,因为“这里有很多航空航天的专业”。
之后,朱继宏在自己热爱的领域持续耕耘。2004年在西北工业大学机电学院攻读博士学位;2006年获得联合实验室国际合作项目的资助,前往比利时列日大学航空航天技术实验室攻读博士学位,从事飞行器多组件系统的布局优化设计研究;2009年作为引进人才回到母校任教;2012年破格晋升为教授。
对朱继宏来说,科研工作不仅仅是严谨的数字和公式,也有星辰大海的浪漫畅想。研究中用来设计的软件,他也用来画画,画他心目中的星辰大海。在他建构出的未来世界中,有形式各样的太空战舰、战斗机群、AI智能设备……而这些充满科技感和艺术感的战舰、机型中,凝聚着从《诗经》、《山海经》或唐诗中得到的灵感。
“这是我的爱好,也作为我排解压力的一个途径”,不久前,朱继宏设计的这些图稿集结成画册《Envision & Design》出版,他把这本科学和艺术结合的成果作为礼物,送给自己的孩子和他的小伙伴们,希望就像当年爷爷送给自己的画册一样,点燃孩子们梦想的火种。
播撒科技种子
习近平总书记强调,科技创新、科学普及是实现创新发展的两翼,要把科学普及放在与科技创新同等重要的位置。这让朱继宏深有体会。
在科研和教学工作之外,朱继宏常常走进中小学,甚至幼儿园,做科普宣讲,在青少年心中播下爱科学、爱空天的种子。在幼儿园,他给孩子们讲飞机是怎么飞上天的;在中小学讲“星辰大海的N个瞬间”,要飞向深远的太空要做哪些事情,我们今天要做哪些努力……
朱继宏曾经到江西一所中学去做科普讲座,题目是《我是如何设计飞机的》。对朱继宏来说,那只是很多次讲座中普通的一场,并没有在记忆中留下特别深刻的印记。没想到过了几年之后,他收到一封邮件,来自江西那所中学的一位学生。在信中,那名学生告诉朱继宏,正是那场讲座让自己坚定了航空报国的理想。高考时,他没有如愿考上航空航天专业,在本科期间继续努力,准备考研,现在终于考上了航空航天方向读硕士研究生。在信的结尾,他写道:“现在,我可以很骄傲地对您说,是您把我带到这条科研道路上。”
这让朱继宏感到既意外又欣慰,当时会场有两三百人,他并不知道写信的学生坐在哪个位置、长什么样,但没想到自己的一堂课,影响了他的人生选择,这也让他感受到了面向青少年开展科普工作的意义,也更加认真对待每一次科普讲座。
既要“从0到1”,也要“从1到0”
作为高校科研团队,除了型号工程的研制任务,还承担着科研和人才培养的重要工作,因此团队多年来养成一个习惯,就是要透过复杂的工程看本质。“这是我在做学生的时候,张卫红老师就经常跟我强调的。”朱继宏说。
“基础研究工作‘从0到1’很重要,而我们学校也提出了要‘从1到0’。所谓‘从1到0’,就是要从国家重大战略需求的复杂工程里,找到其背后最基础最根本的科学问题,而这个问题往往是数学问题。”朱继宏坦言,即使是现在,自己在搞科研的过程中还常常有“数学焦虑”,总觉得数学知识不够用,一有时间就弥补数学知识。“甚至做梦都梦见在考数学,拿到了试卷却发现这些题都没见过,一道都不会做,在梦里还努力想把这些题都看清楚、记下来。”朱继宏笑着说。
谈起对于基础研究的重视,朱继宏说,张卫红教授对自己的影响很大,“他一直教导我们,做科研不能急功近利,不要走短线”。朱继宏回忆,团队成立初期的时候,接一些项目还是比较容易的,但张卫红坚持先要把自己的学术做深做透,再去想接项目的事情。他说,短期来看做一些项目可能能挣点经费,但是过几年以后回头看就会发现是在给别人打工,没有做本质的事情,没有形成自己的看家本事。
“这一点上,我们团队的理念非常契合,大家的观点非常一致”。朱继宏说,“我们团队能够取得一些成绩,跟团队之间的团结、合作及良好氛围是分不开的。”
将总师型育人文化融入教育工作
不忘初心,一路耕耘,如今朱继宏已经成长为国家级科技创新人才。他先后获得2007年法国CADLM年轻优化设计人才奖、2007年ISSMO/Springer优化设计提名奖、2008年度国家优秀留学生奖以及2014年度陕西省科技新星、2014年度中日韩机械结构系统优化青年科学家称号,并获得第十六届中国青年科技奖等多项奖励,带领团队获得第27届中国青年五四奖章集体荣誉。
作为优秀的青年科技工作者,朱继宏还当选陕西省青年科技工作者协会理事。他表示,加入这个组织,自己收获很大,“陕西省青科协汇聚了全省优秀的青年科技人才,并且通过组织活动、搭建平台,促成了很多科研项目的合作、学术的交流、人才的输送等”。
一直以来,朱继宏科研和管理工作“双肩挑”,目前除了带科研创新团队之外,他还担任西北工业大学研究生院常务副院长。对于研究生培养工作,朱继宏谈起自己的思考:“教育、科技、人才一体化发展,是党的二十大报告提出的战略要求,也是党的二十届三中全会强调的重大部署。高校研究生教育可以说是教育、科技、人才‘三位一体’推进最重要的结合点之一,我们要以此为抓手,进一步推动学校高层次人才培养改革。”他补充道,西北工业大学有特殊的使命和责任,就是围绕国家重大战略需求培养“总师型”人才,要进一步提炼“总师育人文化”的特质和内涵,将其融入研究生培养工作中。
2020年,朱继宏郑重地接过两弹元勋邓稼先的夫人许鹿希先生设立的“邓稼先青年科技奖”奖牌。这是让他感到无比荣耀的奖励,因为一直以来,他都在以邓稼先的精神勉励自己。“邓稼先为中国核武器事业呕心沥血了一辈子,但是大多数人在他快去世的时候才第一次听说他的名字。我们要传承老一辈科学家的精神,践行西工大‘为国铸剑,隐姓埋名’的精神,为自己从事的事业全力以赴,努力为国家培养更多有用的人才。”朱继宏动情地说。
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