杜娟：面向航空发动机需求做科研 | 青春心向党·建功新时代
作者| 韩扬眉
航空发动机被称为“工业皇冠上的明珠”、飞机的“心脏” ， 是一个国家综合实力的重要标志之一 。
“航空发动机技术是一个传统领域 ， 该领域的领先国家有着长期的技术和经验积累 ， 工业基础雄厚 ， 科研方向与工程需求结合得非常紧密 。 很多时候 ， 科研的话语权掌握在这些国家手上 。 ”在过去的科研生涯中 ， 中国科学院工程热物理研究所研究员杜娟时常感受到因科技水平差距而带来的偏见 。
在杜娟看来 ， 国家强大了 ， 科研人员才能获得更好的行业支持和科研平台 ， 而国家的强大需要每个人的努力 。
怀着科研报国的信念与使命感 ， 杜娟投身于航空发动机压气机稳定性基础理论研究15年 ， 取得了国内外同行认可的研究成果 。
本文插图
杜娟
从基础研究中寻得技术突破
航空发动机集成诸多现代工业的尖端技术 ， 门槛高 ， 核心技术只掌握在少数国家手中 。
值得自豪的是 ， 我国是全球能够独立制造航空发动机的5个国家之一 。 然而 ， 在核心技术和性能指标上 ， 我国与欧美国家仍有较大差距 。
其中一个差距便体现在航空发动机的核心部件——压气机系统的稳定性预测和控制技术上 。
杜娟告诉《中国科学报》 ， 迄今为止 ， 工程实际应用中压气机的失稳监测系统都是在设计完成后再开发 ， 且是在失稳信号出现后才发出预警 。
“这种失稳预报方法对反馈控制系统的响应速度要求极高 ， 一旦失稳流动出现就已经对发动机造成负面影响 。 如果我们能够通过对压气机失稳机理的基础研究 ， 创造出失稳发生之前就能准确预报失稳和有效扩稳的方法 ， 防患于未然 ， 那将意义重大 。 ”杜娟说 。
多年来 ， 她和团队坚持以基础科学问题研究为根本来寻求自主创新技术 ， 通过深入研究失稳特征流动、分析失稳类型 ， 提出了压气机失稳的在线预报和控制技术 ， 这些研究成果将为解决航空发动机压气机失稳预报不及时的难题提供有效解决方案 。
杜娟说 ， “基础研究是根基 ， 希望我们青年人了解国家需要什么 ， 并努力攻坚克难 ， 成为对国家真正有用的人才 。 ”
坚持一下 ， 拔出“大萝卜”
攻坚克难 ， 向来不会一帆风顺 ， 需要坚持不懈、永不放弃的精神 。
2010年 ， 杜娟博士毕业后 ， 通过广泛阅读文献 ， 发现了一个悬而未决的问题——航空发动机压气机周向槽扩稳方案的实验和计算结果趋势相反 。
该问题由英国皇家工程院院士、剑桥大学教授Ivor Day正式提出 ， 但他们团队并未对其进行解释和进一步的探索 。
【杜娟：面向航空发动机需求做科研 | 青春心向党·建功新时代】身在一个“实验与计算相结合”的研究团队 ， 杜娟和团队成员对压气机失稳机理进行研究后发现 ， 计算模型和边界条件的选取对于能否准确计算失稳流动非常重要 。 据此 ， 杜娟大胆设想：如果采用空间尺度大于压气机失稳扰动尺度的计算模型 ， 或许可以解开这个未解之谜！
在导师们的支持鼓励下 ， 她以解决这个科学问题为目标申请到了第一个自然科学基金 ， 从那时起 ， 她一头扎入研究课题当中 ， 尝试了很多方法 ， 反复验证计算模型 。
失败、调整 ， 再失败、再调整……循环往复 ， 最终在3年后的一个晚上 ， 杜娟弄清了原因 ， 得到了实验与计算一致的结果 。
那天晚上 ， 只剩下杜娟一人在办公室 ， 她激动得大声尖叫 。
“我觉得自己很幸运 ， 虽然这项研究经历了多次失败 ， 但我们没有放弃并最终获得了成功 ， 这也给了我极大的自信和鼓舞 ， 原来通过自己的努力我也能够解决国际上的科学难题 。 ”以后每次遇到困难 ， 甚至自我怀疑想要放弃时 ， 杜娟都会以这次“成就感”为经验 ， 提醒自己不要放弃 。
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