先进航空发动机协同创新中心建设发展介绍
来源: 发展规划处 更新时间: 2014-04-17 点击: 1249

 

先进航空发动机协同创新中心建设发展介绍

 

 

一、聚焦重大需求

(一)任务定位

先进航空发动机是关系国家军事安全、国民经济发展的战略性高科技产品,是现代工业技术皇冠上的明珠。近期,党中央、国务院做出重大战略决策,“下决心把航空发动机搞上去”,并启动“航空发动机与燃气轮机(简称“两机”)国家重大科技专项”的论证与实施。

基于行业现状及未来发展,先进航空发动机协同创新中心以两机专项任务为牵引,选择三类任务为依托(“聚焦突破”,“支撑变革”,“学科创新”),打造一批高水平、学科齐全的产学研一体的科研创新团队,促进行业基础研究和共性关键技术发展,培养拔尖创新人才,提升航空动力学科水平和支撑行业发展的能力。这三类任务的定位是:

1.“聚焦突破”。重点突破若干安全性保障方面基础理论和关键技术,为我国现役航空发动机自主保障发展提供技术支撑。

2.“支撑变革”。系统建立发动机性能提升需求所需的多学科耦合模型及基础数据库,支撑我国在研航空发动机重点型号的自主研制。

3.“学科创新”。开展新型航空动力探索研究,引领未来我国航空动力的前沿发展。

在明确上述三类任务的定位后,聚焦每类任务的重点项目及其科研内容是中心工作推进的核心和基础。为了聚焦重大任务,中心坚持“需求牵引、技术推动”的两轮驱动原则,一方面加强行业需求的内涵分析,另一方加强技术推动的开放和创新。

首先组织召开了系列的“中航—北航协同创新合作推进会”,与中航工业沟通商讨,了解行业急需;在此基础上,组织召开了“北航、南航、西工大三校动力学院院长联席会”、“协同高校基础研究专题研讨会”,组织协同高校教授和专家研讨,明晰各高校学科优势;最后,按照中心的6个研究方向,召开由首席科学家(来自高校)和技术牵头人(来自中航)召集的系列研讨会,围绕行业急需,进一步凝练重大科学问题和工程问题,制定关键技术路线和里程碑节点、确定科研任务分工等。

经各方多轮、充分沟通和研讨,中心在前期工作的基础上又历时2个月,进一步聚焦了三类任务中的5项重大任务,并以重大任务为依托,凝练了三类任务的重大理论、科学问题和核心关键技术。

(二)重大任务

1.大型民用客机C919发动机CJ1000的适航取证

任务来源:目前,国家大型飞机重大科技专项;后续,国家两机重大科技专项。

任务类型:聚焦突破。

任务目标:系统建立支撑我国民用航空发动机适航法规需求的基础理论和模型方法、基础数据库,形成设计准则和规范;与军机航空发动机的基础技术融合,沿途下蛋、不断支撑军用发动机安全性水平的提升。

2.军用战机发动机(WS**)设计定型

任务来源:目前,国防973;后续,国家两机重大科技专项。

任务类型:聚焦突破。

任务目标:基于我国的材料和工艺体系,建立支撑先进军用航空发动机安全性和可靠性所需的基础理论和模型方法、基础数据库,形成军机相关的设计准则和规范。

3.现役重点型号发动机性能提升

任务来源:目前,国防973,总装A计划,AP*计划,总装型号项目;后续:国家“两机”重大科技专项。

任务类型:支撑变革。

任务目标:提出和发展包括大小叶片在内的提高航空发动机性能的若干关键技术;研究成果产生新型号(WZ*)并完成定型;实现第三代发动机(WS*)升级改型和自主发展。

4.我国未来先进军用航空发动机核心关键技术

任务来源:目前,国家973,国防973;后续:国家两机重大科技专项。

任务类型:学科创新。

任务目标:突破第*代军用航空发动机的核心关键技术;完成推比**军用航空发动机耦合布局、发动机噪声机理及技术方案控制方法研究;形成2项左右具有国际影响力的航空动力原创性成果。

5.新型发动机研制

任务来源:目前,总装A计划,国防基础科研;后续,国家两机重大科技专项。

任务类型:学科创新。

任务目标:开展****空天发动机的基础研究,突破其核心关键技术,完成地面整机验证、高空挂飞试验;形成2项左右具有国际影响力的航空动力原创性成果。

二、中心发展规划

(一)中心使命

先进航空发动机协同创新中心的综合使命是:面向我国航空发动机行业紧迫需求,瞄准航空动力学术前沿发展,汇聚国内航空发动机创新要素,承载基础研究、共性关键技术攻关任务,培养拔尖创新人才,开展国际交流和合作,建成集“人才、学科、科研”三位一体的国家级航空发动机基础技术研究中心,为我国航空发动机实现由测绘仿制到自主研制的转变提供技术和人才支撑。

中心的近期使命(2013年-2020年)是:围绕国家“两机”重大专项的论证与实施,健全我国航空发动机科研体系,开展基础研究及大型基础设施的顶层规划,承担专项中基础科学研究计划、共性关键技术计划中需有组织、系统开展的重点科研任务;结合重点科研任务,培养专项急需的科研人才,开展国际交流与合作研究,与中航集团紧密合作打造一批航空动力创新团队,支撑突破行业发展的重要瓶颈,带动协同高校学科发展和科研成果转化;为两机专项奋斗目标的实现提供系统的技术和人才支撑。

(二)科学研究

如前所述,在科学研究方面,中心在2013年-2016年期间的重大任务是:“两机”重大科技专项中需有组织、系统开展的基础研究和共性基础技术重点任务,具体包括5项任务,具体进度如图3所示。

(三)队伍建设

1.拥有行业影响力、学术影响力、社会影响力一流的学者。

研究队伍中包括牵头国家计划的院士4名、长江学者10名;具有国际学术影响的千人5名、杰青5名;本领域顶级学术会议和期刊的主席、副主席、主编、编委20名;本领域的总师级技术专家15名。

2.技术与科学融合、产学研协同的国际化团队。

包括:海外科学型人才36人(35岁以下20人),约占10%;海外技术型人才54人(35岁以下20人),约占15%;行业专家90人(含技术支持20人),约占25%;协同高校人才180人(含技术支持20人),约占50%;客座教授:20人(流动)、博士后:30人(流动)。

3.人才、科研、学科三位一体的高效管理团队。

包括:主任1人,人才培养副主任1人,科学研究副主任1人,技术评价与知识产权副主任1人,办公室主任1人;办公室业务主管5人,6PI秘书,技术评价专家4人。

 

(四)人才培养

1.国际接轨的一流工程类学历教育。

培养模式:重兴趣、重大科研任务牵引、重创新的“选育评”综合改革;质:能满足中航工业一线设计岗位紧迫需求的自主创新人才并具有面向未来发展的领军和领导潜质;量:到2016年培养600名具有博士硕士学位的一线设计人员。

2.适应发动机行业未来需求的本硕博连读精英人才培养。

培养模式:“一制三化、二力结合、三高并重、四化融合”的拔尖创新人才培养改革;质:打造未来1020年中国航空发动机“梦之队”——行业领军人才;量:到2016年在册精英班本科生研究生270名,毕业进入企业60名。

3.满足发动机行业现实急需的行业高端培训。

培养模式:入行专业培训、多学科系统培训、国际前沿培训三个层次;质:能满足中航工业一线技术岗位、技术领导岗位紧迫需求;量:到2016年培训600名毕业生、一线技术骨干和总师/副总师。

(五)国际交流

1.国际知名的航空动力基础技术研究机构。

ASME燃气轮机系列国际学术会议的文章数和国际同类机构(如:NASA Glenn中心)相当;在已有北京市国际合作基地的基础上获批科技部国际合作基地;与国外一流大学或研究机构联合组建科研与人才培养合作基地。

2.开展引领学术前沿的国际合作研究。

实施“洁净航空”国际合作研究基金计划,发布研究指南,成果带动学术前沿发展;牵头组织国际化团队承担该领域国外合作研究项目;人员交流:国际知名学者,10%;中心派出访问学者、博士后:10%

3.创办和举办国际影响力的学术期刊和会议。

创办英文期刊Propulsion and Power Research,具有国际影响;举办的两个国际会议“喷气推进与动力工程”“适航技术与管理”得到国际同行认可;组织中心人员参加国际行业顶级学术会议,扩大行业影响力。

(六)学科发展

1.整合、优化航空发动机学科群。

集成协同中心优势学科群资源,优化学科生态,发展2个新兴学科:“新能源科学与工程”与“流体声学与工程”;新增1个交叉学科:适航技术与管理。

2.瞄准NASA-Glenn研究中心水准,形成一流的行业影响力和学术影响力。

建立两个评价委员会:行业技术评价委员会,国际学术评价委员会。行业技术评价委员会注重行业支撑能力评价,聘请国内行业专家组成。国际学术评价委员会注重高技术前沿的学术引领评价,聘请国际领域专家组成。

三、机制体制改革

为了保障上述5项重大任务的实施和顺利完成,激励和鼓励协同单位、个人围绕中心任务,发挥资源优势,中心在责任分担与利益分享机制、组织管理和运行机制、人事制度、人才培养、科研组织方式、资源共享等方面进行了机制体制改革设计和运行。

(一)虚拟股份制

中心实施“目标牵引、投入折股、依绩分配、动态调整”的“虚拟股份制”。虚拟股份制是指:在资源汇聚和成果分割上,由理事会对各单位投入的人才队伍和技术积累进行筛选,评估确定所占虚拟股份比例。各单位成为中心虚拟股东,由第三方评价委员会每两年进行一次重新评估,经理事会动态调整虚拟股比。目前,中心已根据协同单位的人员和技术积累(11张表格)的基础数据计算了初始股权分配,非科研经费将按虚拟股份比率分配给各协同单位。

(二)第三方评价机制

为了促进运行效果,中心实施“第三方评价机制”。中心的研究成果和运行效果由第三方评价委员会进行评估,第三方评价委员会包括国际学术评价委员会和国内行业技术评价委员会。服务行业效果由国内行业技术评价委员会进行评价,学术研究水平由国际学术评价委员会进行评价。目前,国际学术评价委员会已成立,并已召开第一次会议。

中心的组织管理机构如图4所示。

4中心的组织管理机构

(三)双PI负责制

为了更好服务行业,针对“问题”来汇聚各单位相关人力资源,中心的创新团队实行首席科学家+技术牵头人的“双PI制”,其中首席科学家来自高校,技术牵头人来自中航工业。目前,中心的创新团队已聘任陈懋章等3名院士、2名长江学者为首席科学家,聘任刘永泉等8名航空发动机总师为技术牵头人。此外,中心目前已聘任173名研究人员,骨干研究人员汇聚了以长江学者、杰出青年基金获得者、新世纪优秀人才为代表的约90名中青年学术骨干。

(四)人才培养

围绕航空发动机行业对人才的“近、中、远”期需求,中心在行业培训、研究生、本科等人才培养方面已采取了一系列改革和促进措施。

行业培训方面,针对行业近期需求,开展了包括“前沿”、“系统”、“入行”三个模块的培训。其中,“前沿”培训主要针对行业内的总师级人才,每年20人;“系统”培训主要针对行业内的发动机专业技术人员、室主任,每年50人;“入行”培训主要针对非发动机专业毕业的人员,每年100人。20135月,中心举办了首期发动机专业入行培训班。2013年上半年,两次举办航空发动机设计与适航技术前沿课程培训,邀请世界著名航空发动机专家Jacques Renvier先生讲授课程。

研究生培养方面,中心探索航空发动机高级人才培养模式,与中航工业联合设立航空发动机高级人才定制班。定制班定位于培养航空发动机专业的高层次专门人才,研究生的具体专业方向由中航下属研究所、专业厂根据企业自身的发展需求以“订单”的方式,中航工业和协同中心共同成立面试组,在考生和企业双向选择的基础上,挑选“高分数,高能力,高志向”的有志于投身航空发动机事业、具有创新潜质的学生加入该班。航空发动机高级人才定制班已招生两届。北航、西工大、南航三院校统筹招生,每届60-70人。

本科生培养方面,中心探索“三高并重”的综合考核多元录取机制,实施注重高志向、高能力、高分数的“航空百年中国心计划”,综合考察学生航空动力兴趣和科技创新能力。探索“一制三化”的航空发动机精英人才培养模式,实施了高校/企业双导师制、国际化联合培养、个性化企业定制、小班化教学模式。目前,吴大观英才班本硕博连读,已招生两届,二次选拔,成绩优异,陈懋章院士为班主任,全面实行“一生双师”制,企业导师均来之协同中心。

(五)科研组织

科研经费管理不采用目前高校的课题负责人制度,实行中心统筹管理。具体改革措施如下:中心在牵头高校建立独立账套,在协同体其他高校建立独立分账套;重大任务科研经费按任务比例拨至协同单位,由协同单位2011分管理办公室按PI要求、中心科研管理规定执行;2011计划下拨经费由财务办公室管理,PI依据团队成员对目标实现的贡献权重向中心人力资源办公室建议绩效奖励分配比例;团队绩效根据第三方评价委员会对团队重大任务承担情况、目标实现情况进行评估分配。

目前,北航已设立财务特区,设置了协同创新中心独立账套,并设置专门窗口,进行独立的科研财务管理和会计核算,设置专项财务主管,服务中心运行,并逐步在协同体其他高校建立独立分账套。

中心科研人员在协同高校开展的非中心的教学和科研活动,根据其工作当量折算成工作月,从中心工作的自然月中扣除。

(六)大型设备共享

为了集中优势资源,中心根据重大任务的牵引,建立了“客观评价、择需带入、有偿使用”的资源共享机制。目前中心已建成了共享实验平台,各协同单位择需带入90套实验设备,实现了网络预约、有偿使用。其中存量汇聚78台套,价值3.5亿,新增12台套,价值5600万,支撑交叉新方向发展。在未来的设备建设方面,中心将与中航统筹布局,在协同单位建设试验设施。

四、协同单位支持

(一)行业支持

先进航空发动机协同创新中心的建设得到了航空发动机行业的大力支持。具体体现在:

1.201298日,中航工业董事长林左鸣为先进航空发动机协同创新中心揭牌,中航工业和北航正式签署协同创新合作协议,投入五年5个亿,支持先进航空发动机协同创新中心发展。

2.科学研究方面,北航与中航签约共建基础技术研究中心,2012年投入产学研合作基金850万,2012年科研项目经费1.8亿。共同申请建设条保项目,双方互补建设,开放共享。

3.人才培养方面,北航与中航签约共建航空发动机国家试点学院,每年550万元人才培养基金。首届研究生定制班共66人,其中,北航36人,西工大22人,南航8人,已投入330万。首届吴大观英才班,本硕博连读,陈懋章院士为班主任,全面实行“一生双师”制,企业导师均来之协同中心,已投入48万。2012年,中航投入航空动力奖学金150万,捐赠发动机4台价值3480万,校友基金会捐款220万。

(二)协同高校投入

先进航空发动机协同创新中心的建立改变了各协同高校以往的投入模式,体现在:从按“单一学科方向的教授投入”转变为“按问题需求的多学科交叉的中心投入”,从“各自重复、小团队独占投入”转变为“按优势重点、有偿共享投入”,从“人才、学科、科研分别投入”转变为“三位一体的统筹投入”。各协同高校的投入情况具体如下。

1.基本建设。北航获批筹建航空科学与技术国家实验室,自筹资金,开工基本建设:一期建设规划面积63100平米,投资4.1亿,其中先进航空发动机协同创新中心使用面积26805平米。北航将新主楼H4000平米作为协同创新中心总部,并划拨专项经费277万元,进行装修改造。北航已计划投入1700万元,改造3号教学楼(共45368平米)作为国家试点学院和协同创新中心专用育人环境,2012年投入300万,优先完成了4层改造,作为先进航空发动机协同创新中心人才培养实践基地。通过已有的985211计划等多个经费渠道,各协同高校已投入3亿元,优先支持中心8个创新团队的大型试验设施建设。

各协同单位予以中心的条件保障如表1所示。

1 各协同单位予以中心的条件保障

主要任务

条件保障

基本建设

中心总部H座改造

投入经费200万元

沙河试验基地建设

26805平米

人才培养基地建设

投入1700万元,改造北航3号教学楼(共45368平米)

基础设施

工信部大型飞机计划民用航空发动机大型设施

投入中心高校经费3亿元,北航承建2个,西工大、南航、上交、北大、工热所各承建1

大飞机专项调概:航空发动机适航条件建设

投入经费1.3亿

大飞机专项调概:低噪声风洞

投入经费3.2亿

国防科工局:提升航空发动机气动热力应用基础研究能力

投入经费1.57亿

数据库

航空发动机基础技术数据库

按照航空发动机涉及的10个基础学科和6个共性基础技术领域建立

2.科学研究。各协同高校专项投入基本科研业务费2390万元(北航投入1500万元,南航90万元,上海交大800万元),优先重点支持航空发动机协同创新中心,开展学科交叉,凝练科学问题;对中心突出贡献的研究人员进行专项奖励和激励,优先推荐中心项目申报。中航2012年给中心投入的科研项目经费达到1.8亿。

3.人才培养。北航通过先进航空发动机协同创新中心先行先试,实质推进国家试点学院教学改革,并给与重点经费支持,2012年中心组建以来投入经费共计867万元。北航与中航签署协同创新协议,共建基础技术研究中心和航空发动机国家试点学院,2012年投入产学研合作基金850万。每年投入550万元人才培养基金,首届研究生定制班共66人,北航36人,西工大22人,南航8人,已投入330万;首届吴大观英才班本硕博连读,陈懋章院士为班主任,全面实行“一生双师”制,企业导师均来之协同中心,已投入48万。2012年,投入航空动力奖学金150万,捐赠发动机4台价值3480万,校友基金会捐款220万。

4.队伍建设。北航设立人才特区,对协同创新中心人才引育给予重点倾斜支持,2012年投入1814万元。北航首批9个千人计划,协同创新中心占3人,授予中心岗聘职称权利,划拨100人专职科研编制。

5.国际交流与合作。北航优先支持协同创新中心建设国际引智基地(111),投入850万。2012年先进航空发动机协同创新中心聘请短期外国专家48人次,主办5次国际学术会议及学科双边合作研讨会。北航优先支持协同创新中心申报获批“绿色能源与航空动力”北京市国际合作基地。北航优先支持协同创新中心学生出国开展学术交流,2012年派出出国学生交流25名(全校125名)。

五、展望

先进航空发动机协同创新中心先行先试,有效推动了北航及协同高校教育体制机制综合改革,初步呈现了人才、学科、科研三位一体同步提升局面。基于行业急需解决工程问题的科学研究,学科之间交叉融合产生新学科方向,凝练了重大科学问题,带动了其他校级协同中心的培育,实质性推进了北航的先进工业合作伙伴计划,有效推进了北航国际交叉研究院的建设,已成为北航教育事业发展和综合改革的“发动机”。

目前,中心以重大任务为牵引,扎实推进各项工作,包括规划编制、机制体制改革、人才培养、学科发展、条件保障等方面,工作取得了一定进展。在首批认定为“2011协同创新中心”后,中心将迎来更大的机遇和挑战,相信中心在教育部的正确领导下,未来将会取得更大的成绩和进步,为我国航空发动机行业的发展做出历史性的贡献!

3中心重点科研任务及进度安排