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【学科前瞻三十年】申胜平:力学与空天技术学科群发展若干思考

作者:太阳2注册    发布时间:2020-01-06 09:21     浏览次数 :160

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习近平总书记近期在考察三峡工程时指出,大国重器必须掌握在我们自己手里。高端装备制造业是国家竞争力的集中体现,是立国之本、兴国之器、强国之基。《中国制造2025》明确指出要提升我国高端装备得自主设计水平和系统集成能力,突破共性关键技术与工程化、产业化瓶颈,提高创新发展能力和国际竞争力,抢占竞争制高点。从“制造大国”走向“制造强国”,要变“中国制造”为“中国创造”,必须突破“中国设计”缺位的瓶颈。任何装备都离不开结构来实现力的传递、能量转换、传热传质等功能,都不能脱离力学原理而存在。力学原理与先进力学技术是先进装备结构设计、制造、服役和维护全寿命周期管理中的共性科学问题,是实现极端环境下航空航天装备结构减重、减振、降噪和增效的关键手段。加强高端装备结构强度与振动基础和应用基础研究,是实现高端装备“中国设计”源头创新的基础,进而支撑我国高端装备实现由“中国制造”向“中国创造”的战略转变。

力学是基础科学又属于应用科学。力学的基础研究,不断深化和丰富人类对基本自然规律的认识,不断为其他学科的发展提供认识工具。力学对我国空天、海洋、核等高端装备发展起到过决定性支撑作用,对促进国防武器装备发展起着巨大的推动作用。《十三五国家科技创新规划》面向2030年在深空深地深海、先进制造和能源等领域又部署一批体现国家战略意图的重大科技项目。新型空天、国防和新一代核能装备将面临超高/低温、高热流、强辐照、极高真空、超高压、强磁场、强化学环境、高过载和高应变速率等多场超常极端服役环境。强非线性、多相、多场、多尺度耦合极端服役环境下的力学及相关学科理论与新技术的突破,对提高我国新型装备结构内在品质和效率及设计水平、降低成本、确保装备安全与生存能力具有决定性意义。

展望未来,固体变形与强度理论仍然是解决我国高端装备结构效率和安全可靠性的关键理论支撑。清洁高效能源动力装备、航天航空装备和新一代微电子加工装备等所面临的超常工况和极端服役环境,迫切需要建立准确表征极端服役条件下与尺度相关的力学、热学等宏观性能的新理论体系,并据此在多物理场耦合环境下定量、可靠、系统地分析材料与结构的宏观性能和微结构间的相互关系,揭示其失效机理。轻质结构多场效应与多功能化是提升我国装备效率的重要技术途径。超轻多功能化结构的出现,既体现了我国国民经济高端装备研发主战场发展战略的重大需求,也反映了当前乃至今后几十年内在国防重大装备及航空航天装备等领域研究的重要前沿方向和重大基础性问题。装备结构减振降噪仍然是制约我国国防装备生存能力和充分发挥其作战效能的瓶颈。大型空间柔性可展开天线结构、大型空间光学通讯卫星、大型太空天文望远镜、未来大型空间基础设施等结构的振动控制成为这些装备发挥其功能必须突破的核心瓶颈技术。

正如现代管理学之父德鲁克所言,“战略不是研究我们未来要做什么,而是研究我们今天做什么才有未来”。航天航空学院在力学与空天技术学科群规划时,瞄准制约我国高端装备特别是航空航天装备关键瓶颈,以中国西部科技创新港航空航天与力学研究院为载体与抓手,注重学科交叉和军民融合,加强新型结构破坏机理和强度理论、装备结构多功能轻量化设计理论与技术、装备结构多场耦合环境与振动噪声控制等三个学科方向建设,致力于突破热防护系统强度理论及缺陷检测、轻质结构多场效应与多功能化理论与关键技术、结构多场耦合动力学及安全性评价方法、复杂机电装备系统动力学与振动噪声控制等高端装备结构设计与制造中的关键核心技术问题,发展缺陷信息学。在新型结构破坏机理和强度理论、结构多功能轻量化设计理论与方法到达国际一流水平,装备结构多场耦合环境与振动噪声控制流方向到达国际先进水平,在软物质力学理论与软机器、多场耦合理论、智能材料器件与智能飞行器方面引领国际学术前沿。

“国家一流,学术才能一流”。习近平总书记在五四前夕考察北京大学时对高校学科建设做出了最新指示,要把学术研究建立在国家发展成就的基础上,做到知行合一。学院要全面贯彻党的教育方针,落实立德树人根本任务,深入贯彻落实创新驱动发展战略,瞄准世界科技前沿,强化力学与空天技术领域基础研究,实现前瞻性基础研究、引领性原创成果重大突破;加强空天技术领域应用基础研究,突出关键共性技术、前沿引领技术和颠覆性技术创新。以建设世界一流学科群为目标,加强师德师风建设,全面落实立德树人任务,形成以师德师风、学术水平和代表性成果为标准的评价体系,全面建设国际一流的力学与航空航天领域高水平高素质师资队伍。培养造就一批力学与空天技术领域具有国际水平的战略科技人才、科技领军人才、青年科技人才和高水平创新团队。建立全方位拔尖创新人才培养体系,利用大项目、大团队和国际化的优势,在夯实基础的同时,培养创新素养和创新能力,造就空天领域具有家国情怀的建设者和接班人。深入贯彻落实“一带一路”倡议,依托丝绸之路大学联盟航空航天子联盟,推进沿线国家力学与航空航天领域人才培养与科技交流,推进学科发展的国际化、人才培养的国际化。学院将为建设教育强国、人才强国、科技强国和航天强国贡献交大力学与空天人的智慧与力量。

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作者简介:

申胜平,航天航空学院院长,国家杰出青年基金获得者,长江学者特聘教授

邮箱:sshen@mail.xjtu.edu.cn

太阳2注册,学院简介:

西安交通大学航天航空学院成立于2005年4月10日,拥有机械结构强度与振动国家重点实验室、力学实验教学国家示范中心、国际应用力学中心及8个省部级科研基地;力学、航空宇航科学与技术两个一级学科博士点;工程力学、飞行器设计与工程2个本科专业;创办3个国际期刊。培养的人才享有极高的社会声誉:多人已成为国际知名学者,如美国科学院院士、美国工程院院士、中科院外籍院士、德国科学院院士、布朗大学教授高华健,,中国工程院院士陈政清教授,中国科学院院士郭万林教授等。力学学科在2017年教育部第四轮全国学科评估中名列第三,2017年“软科”全国学科排名第一,2017年成为国家建设“世界一流学科”之一。