科学研究

您所在的位置: 首页» 科学研究

科学研究

他们,锚定蓝天六十年!

六十年传承至今,参与临近空间飞行器、航母舰载机、卫星发射基地测控等多项研究任务,培育出中国工程院院士范国滨、航天领域首位女院士姜杰、全军一等功臣反导专家陈德明等一大批杰出人才……这支队伍就是空天科学学院空天工程系飞行动力学与控制教研室团队。


1.jpg

让战机降落于“邮票”


2012年11月23日,歼-15战机从蓝天呼啸而落,尾钩稳稳咬住航母甲板上的拦阻索、漂亮着舰,这一举击碎了西方媒体口中“没有舰载机的辽宁舰不过是废物”的嘲讽。我校飞行动力学与控制教研室团队的成员看到这一激动人心的画面时,无不露出笑容。航母在空中看起来不过邮票般大小,为了让歼-15更为准确、方便地降落在“邮票”上,他们在过去七八年时间里,在国外的技术封锁下艰难地攻克了高精度与实时性两大难题,自主研制出北斗/惯性组合着舰引导原理样机,并成功为着舰引导雷达标定提供了引导基准。


2.jpg

中国第一艘航空母舰“辽宁舰”


“但我们的研究远没有结束。”团队成员吴杰说出一个鲜为人知的事实——舰载机着舰引导技术中最重要的高完好性问题始终悬而未决。高完好性,简言之就是要让舰载机着舰一千万次而无失误,这是个“卡脖子”难题。国外已经解决了该问题,但其文献都是泛泛而谈,团队试着向外国同行请教,然而发出的电子邮件全部石沉大海。与此同时,国内几家科研单位按照中低精度伪距差分相对定位、侧重地基增强的传统民航着陆引导完好性监测思路开展研究,但在理论体系上遇到了困难,因为传统方法难以完成相应的完好性风险监测,而理论研究是团队强项,他们另辟蹊径,从高精度情况下区别总时段风险和单一时刻风险这一角度着手,首创一套完整闭合的相关理论体系,如今已经得到航母工业相关部门的认可并进入试验。


3.jpg

飞行动力学与控制是航天领域基础学科,许多关乎未来战争的前沿技术都在研究之列。临近空间飞行器,是继传统航空、航天飞行器之后又一国际研究热点,在该类飞行器的先进制导控制研究上,团队持续十年发力。临近空间飞行器特殊的飞行环境和宽速域飞行任务令原有理论不再适用。团队钻研好几年才摸清其特性,并逐渐在动力学建模、轨迹规划与先进制导控制方面形成了自己独特的理论方法和解决方案,协助航天工业部门啃下了不少“硬骨头”。在今年7月,团队科研成果以明显优势通过军队科技进步一等奖评审。

此外,从2004年开始,团队便一直在进行X射线脉冲星导航研究,卫星导航如果碰上被拒止、深空探测等情形,没有这项技术就是“睁眼瞎”。从起步之初只有一份PPT做参考,到后来在国内率先建立导航理论体系,深度参与试验卫星研制,团队解决了困扰国内外该领域多年的系统误差补偿、动态信号处理等难题,在国际上率先研制出高动态信息号模拟器。


用巧办法“增加”卫星   

现今军用装备使用北斗系统定位已不是新鲜事,但在十几年前,想要发挥出北斗优势却不容易。2000年,我国成功发射首颗导航定位卫星,中国北斗向太空迈出第一步。团队预想到北斗系统应用于定向,将能补足惯导系统定向成本高、时间长、使用条件较苛刻的短板,极大提升武器系统的机动性,助使部队从容应对更复杂的环境。为此,团队主动叩门询问需求,某炮兵旅副旅长听后非常惊喜:“对啊,我们很需要,你们快点、快点研究吧!”他连用两个“快点”,突出其迫切性,甚至希望当年就装备上。

4.jpg

吴杰测试定位定向系统   


需求迫切,研发却不易。“整周模糊度”,这个非专业人士完全听不懂的名词,一度难倒团队,不找到其求解方法,就无法实现北斗定位。求解的惯用方式需要多颗卫星完成,可北斗一号仅有两颗卫星,是绝对无法改变的客观限制条件。怎么办?团队独创了一个极为巧妙的“土办法”——转动炮塔。转动炮塔就能增加未知参数的可观性,简言之,转动炮塔相当于增加两颗卫星,一举解决了计算难题。以此为基础,团队研制出了“北斗快速定位定向系统”。该系统获得了2009年军队科技进步二等奖,并在炮兵、地空导弹部队批量装备,填补了我军北斗定向装备的空白。


5.jpg

除了主动对接部队需求,还有送上门的合作。太原、西昌,两大卫星发射基地每年要送几十颗卫星上天,而在发射过程中如何及时预报卫星轨迹、控制飞行状态,曾经是令两大基地头痛的难题。为此,两大基地上门请团队协助,请他们为基地设计一套自主可控的弹道预报系统,满足测控任务需求。这套系统主要涉及弹道计算和制导,团队早在上世纪80年代就已完成理论研究,项目对团队来说不难,但任务繁重,为了让设计的系统规范可靠,必须完成模型梳理和数据标准化处理。两大基地的每次发射任务都必须建立模型,近百个繁重的任务压下来,团队常常在基地一待就是半个月,不仅做火箭飞行动力学模型的梳理,还给基地技术人员培训,最终建立了自主可控的弹道预报系统,在火箭上天之后,能提前预报火箭轨迹位置,飞行状态实时可控,基地对该系统赞不绝口。


在实践中学会飞翔   

“我们的学生年年都有单位抢着要。”担任该团队教研室主任的王鹏如实陈述这个现象。   

飞行动力学与控制是一门涉及学科领域多、系统性强、实践要求高的专业,团队教员从学生入门开始就教他们脚踏实地。《导弹飞行动力学与控制》是一门开设长达50余年的经典课程,各环节融入了大量工程应用内容,早在上世纪60年代,教授程国采就将参与DF-X导弹研制的经验补充进课程,之后每一代参与过DF导弹研制的教员,都会将自己的宝贵经验增补至教材,并从科研任务中提取问题“为难”学生。长征三号甲火箭总师姜杰院士、DF-XX导弹总指挥赵民、XX导弹总师江涌等人,就是在这种“为难”中学会了解决航天工程的现实难题。


6.jpg

汤国建做学术报告 

 

越是前沿领域,越是要让学生尽早了解,等到学生毕业走上工作岗位,前沿知识就成了储备能力。早在上世纪80年代,国内物资十分匮乏,张金槐、程国采等一批老教授宁愿其他方面节省一点也要购买昂贵的计算机PDP-11,供本专业学生免费使用。由于专业特点,他们计算使用的公式多、计算量大,教员一边自学,一边教学生用计算机进行模拟仿真演算,如今全军闻名的反导专家陈德明,其计算机基础正是在校期间一点点夯实。现在,团队每年都特邀多名院士授课,请“慧眼”卫星首席科学家开设前沿课程,培育学生的科学精神。   

团队通过课程设计、创新项目、学科竞赛和实际工程的四级实践体系培养研究生的实践能力,使学生在工作中能很快发挥能力。陈芳,毕业后参与我国某重点武器型号项目研制,创造性提出导弹试验中惯导工具误差分离的新方法,获军队科技进步二等奖;钱山,毕业后进入西安卫星测控中心工作,遇到某型卫星控制系统失效的问题,他发挥对卫星的姿态确定与控制原理非常熟悉的优势,成功挽救卫星,荣立二等功并获五四青年奖章……


7.jpg

王鹏荣获湖南省课堂教学竞赛一等奖   


在长期的教学实践中,团队持续探索教学规律,注重培养年轻教员,教学成果层出不穷,近年来累计获全国研究生教学成果奖2项,省部级教学成果奖4项。团队获军队院校育才奖金奖、银奖各1人,1人获全国学科优秀博士学位论文,1人获学校首届教学质量名师奖,1人获学校优秀教师,1人被授予“湖南省普通高校教学能手”荣誉称号,2人次在国家级、省级教学比赛中获奖,4人次在学校教学能手比赛中获奖。  

 血脉传承一甲子,团队始终不忘姓军为战初心、牢记服务打赢使命,用部队需求、作战需要牵引科研攻关、人才培养,锚定蓝天,矢志不移,在强军征程上阔步向前。


始终坚持以战领教、为战而研

空天科学学院政委   贾晓斌               

习主席在视察学校时强调,军队院校要坚持面向战场、面向部队,围绕实战搞教学、着眼打赢育人才。飞行动力学与控制教研室团队走过了六十多年的光辉历程,始终牢记姓军为战、服务打赢的初心使命,始终主动对接部队需求开展科研攻关,始终瞄准未来战争需要培育一流人才,堪称为部队解难的“科技智囊”,育空天人才的“金牌团队”。

牢固树立战斗力这个唯一的根本的标准,具体到教学科研工作中,就是要坚持以战领教、为战而研,盯着对战斗力的贡献率使劲用力。我们要牢固树立人才资源是第一资源的理念,按照能打仗、打胜仗的要求,为强军事业培育素质优良的科技创新人才。要牢固树立科技是核心战斗力的思想,以核心关键技术攻关为基点,聚焦解决国防科技和武器装备建设重难点问题,推进自主创新,为尽早把“卡脖子”的手甩掉做出更大贡献。